采掘机械(采煤机).ppt

采掘机械 衡量采煤机械化水平指标： 采煤机械化程度=机械化采煤量/回采总产量 综合采煤机械化程度=综合机械化采煤量/回采总产量 普采，高档普采，综采 采掘机械 1-单滚筒采煤机 2-可弯曲刮板输 送机 3-单体支柱 4-金属铰接顶梁 5-转载机 6-带式输送机 7-设备列车 8-乳化液泵站 9-液压安全绞车 10-液压移溜器 1-采煤机 2-刮板输送机 3-液压支架 4-端头支架 5-端头支架 6-转载机 7-可伸缩胶带 输送机 8-配电箱 9-乳化液泵站 10-设备列车 11-移动变电站 12-喷雾泵站 13-安全绞车 14-集中控制台 采煤设备运煤设备支护设备 普采 单滚筒采煤机 或刨煤机 可弯曲刮板 输送机 金属摩擦支柱 +金属铰接顶梁 高档普采 单、双滚筒采 煤机或刨煤机 可弯曲刮板 输送机 单体液压支柱+ 金属铰接顶梁 综采 双滚筒采煤机 可弯曲刮板 输送机 液压支架 MG344-PWD 型薄煤层采煤机 煤层厚度分： (1)极薄煤层 煤层厚度小于0.8m。最小采高在0.65 0.8m时，只能采用爬底板式采煤机 (2)薄煤层 煤层厚度0.81.3m。最小采高在0.75 0.90m时，可选用骑溜槽式采煤机 (3)中厚煤层 煤层厚度为1.33.5m。根据煤的坚硬度 等因素可选择中等功率或大功率的采煤机 (4)厚煤层 煤层厚度在3.5m以上。由于大采高液压支 架及采煤、运输设备的出现，厚煤层一次采全高(6m) 综采工作面取得了较好的经济效益 适应大采高的采煤机应具有调斜功能，以适应工作 面地质及开采条件变化；采煤机和输送机应有大块煤 破碎装置，以保证采煤机和输送机的正常工作 煤层按倾角分 近水平煤层(45) 装机总功率1965kW，最大牵引力1000kN，最大牵 引速度37m/min 2002年920kW、4.9m MG400/920-GWD出厂 2003年神华乌兰木伦使用1200kW、4.5m MGTY500/1200-4.5/3.3采煤机鉴定 5.2m MG750/1815-GWD采煤机样机在研，05年出厂 2003年度综采记录 神东公司补连塔矿刷新的综采工作面年产世界纪录 年产量924.1万t 神东公司补连塔矿综采队2003年10月创造的世界月 产最高纪录最高月产量102.85万t/个/月 神东公司大柳塔矿活鸡兔井2003年10月28日，综采 工作面创下日生产最高记录44986t/日，距世界纪录 (46317t)仅一步之遥 国产大功率采煤机主参数一两年内将达到或接近目 前世界先进水平 目前国外大功率采煤机合同大修周期46Mt、设计 寿命20 40Mt，国内外采煤机的最大差距在于可靠性 和使用寿命，比世界先进水平落后约10年 轴承、齿轮目前按10000h设计，轴承设计寿命已远 大于国外同类产品，但齿轮技术多年来停滞不前，差 距拉大 按行走驱动装置的调速传动方式分机械调速行走部 、液压调速行走部和电气调速行走部机械牵引、 液压牵引、电牵引 组成：电动机、牵引部(行走部)、截割部和附属装置等 电动机动力 牵引部行走机构 截割部固定减速箱、摇臂、滚筒 附属装置底拖架、挡煤板、电气箱、供水灭尘装 置、电缆拖移装置 第一节 截割部 工作机构(截齿、滚筒)及传动装置(固定减速箱、摇 臂齿轮箱等)是采煤机直接落煤、装煤的部分 截割部消耗功率占整个采煤机功率的80%90% 一、截齿 第一节 截割部 采煤机直接落煤的刀具，截齿的几何形状和质量直 接影响采煤机的工况和能耗、生产和吨煤成本 材料：齿身3035CrMnSi，3035SiMnV或40Cr调 质；截齿头镶嵌碳化钨硬质合金 类型：扁截齿和镐形截齿 1、扁截齿(径向截齿) 刀形截齿，适合各种煤质 2、镐形截齿(切向截齿) 分圆锥形截齿和带刃扁截 齿 落煤时主要靠齿尖的尖劈作用锲入煤体而将煤碎落 ，适应脆性及裂隙多煤层 第一节 截割部 二、螺旋滚筒 1、结构 螺旋叶片1、端盘2、齿座3、喷嘴4及筒壳5等组成 2、参数 结构参数：滚筒直径、宽度、螺旋叶片旋向和头数 工作参数：滚筒转速、转向 1)螺旋滚筒三个直径 滚筒直径D、螺旋叶片外缘直径Dy及筒毂直径Dg Dg越小，螺旋叶片运煤空间越大，有利于装煤 第一节 截割部 第一节 截割部 滚筒直径尺寸系列：0.62.6m 2)滚筒宽度B 采煤机理论截深，通常0.61m(1.2m) 3)螺旋叶片旋向 左旋和右旋 左转左旋，右转右旋 3、滚筒旋转方向 单滚筒采煤机，左工作面的滚筒顺时针向旋转，用右 螺旋叶片；右工作面的滚筒逆时针向旋转，用左螺旋 叶片 双滚筒采煤机两个滚筒旋转方向相反，以使两个滚 筒的总截割阻力相互抵消 布置方式：反向对滚和正向对滚 第一节 截割部 4、滚筒转速 切下煤屑厚度呈月牙形 0 hmax m一定，煤屑厚度与牵引 速度成正比，与滚筒转速成 反比 5、截齿排列 合理排列降低截煤能耗,提高块 煤率,滚筒受力平稳,振动小 截齿排列取决于煤的性质和滚 筒直径等 第一节 截割部 截齿配置图 水平线为不同截齿的空间轨迹展开线截线；相 邻截线间的间距截距 第一节 截割部 三、传动装置 1、传动方式 1)电机固定减速箱摇臂滚筒 特点：传动简单，摇臂从固定减速箱端部伸出，支承 可靠，强度和刚度好，卧底量较小 2)电机固定减速箱行星齿轮传动滚筒 特点：滚筒内装行星传动，传动系统简化，筒毂增 大，适于中厚煤层采煤机 3)电机减速箱滚筒 特点：齿轮数大大减少，机壳的强度、刚度增大， 调高范围大，采煤机机身缩短，有利于开缺口 第一节 截割部 4)电机摇臂行星齿轮传动滚筒 特点：电动机轴与滚筒轴平行，传动简单，调高范 围大，机身长度小 2、截割部传动特点 1) 35级齿轮减速 2) 传动装置高速级有一级圆锥齿轮传动 3) 截割部传动系统设置离合器 4) 2种或3种滚筒速度，利用变换齿轮变速 5)加长摇臂，摇臂内装惰轮，扩大调高范围 6) 专门安全保险销 第一节 截割部 Eickhoff SL500 摇臂弯扭试验 MG750/1815-GWD采煤机摇臂性能试验 MG750/1815-GWD采煤机摇臂性能试验 3、截割部传动润滑 常用方法：飞溅润滑 润滑油：N220和N320硫磷型极压齿轮油 第一节 截割部 牵引部组成：牵引机构及传动装置 牵引机构类型：有链牵引和无链牵引 传动装置类型：机械传动、液压传动和电传动 机械牵引，液压牵引和电牵引 一、链牵引机构 第二节 牵引部(行走部) 功用：移动采煤机使工作机构连续落煤或调动机器 牵引链3与牵引部传动装置的主动链轮1相啮合并绕 过导向链轮2后与紧链装置4连接(两紧链装置分别固定 在工作面刮板输送机机头和机尾) 紧链装置作用：使牵引链有一定初拉力，吐链顺利 第二节 牵引部 二、无链牵引机构 取消牵引链，以采煤机牵引部驱动轮与铺设在输送 机槽帮上的齿轨啮合，使采煤机沿工作面移动 1、结构类型 1)齿轮销轨型 采煤机牵引部的驱动齿轮经中间齿轨轮与铺设在输 送机上的圆柱销排式齿轨相啮合使采煤机移动 第二节 牵引部 2)滚轮齿轨型 装在底托架内的两个牵引传动箱分别驱动两个滚轮( 销轮)，滚轮与固定在输送机上的齿条式齿轨相啮合使 采煤机移动 3)链轮链轨型 牵引部传动装置的驱动链轮与铺设在输送机采空侧 挡板内的圆环链相啮合移动采煤机 第二节 牵引部 特点： 1)移动平稳，振动小，减少故障率，延长使用寿命 2)可采用多牵引，使牵引力提高适应大倾角煤层 3)可实现工作面多台采煤机同时工作，提高产量 4)消除断链事故，增大安全性 5)对输送机弯曲和起伏不平要求高，输送机弯曲段较 长(约15m)，对煤层地质条件变化适应性差 6)机道宽度增加约100mm，加大支架控顶距离 第二节 牵引部 三、牵引部传动装置 牵引部传动装置功用：将采煤机电动机的动力传到 主动链 轮或驱动轮并实现调速 分类(按传动形式)：机械牵引、液压牵引和电牵引 机械牵引：全部采用机械传动装置的牵引部。工作 可靠，只能有级调速，结构复杂 液压牵引：利用液压传动来驱动的牵引部。液压传 动牵引部可以实现无级调速，变换、换向和停机等操 作比较方便，保护系统比较完善，能随负载变化自动 调节牵引速度 第二节 牵引部 电牵引：直接对电动机调速获得不同牵引速度 优点：省去复杂的液压系统和齿轮变速装置，牵引 部传动大大简化故障少，维护工作简单，传动效 率高，机身长度缩短；电子控制系统对外载变化的反 应灵敏，能自动调速采煤机发展方向 第二节 牵引部 调斜： 一、调高和调斜装置 第三节 采煤机附属装置 调高 类型：摇臂调高和机身调高 调高千斤顶实现 第三节 采煤机附属装置 二、喷雾降尘装置 内喷雾：喷嘴装在滚筒叶片上，将水从滚筒内向截 齿喷射 外喷雾：喷嘴装在采煤机机身上，将水从滚筒外向 滚筒及煤层喷射 三、挡煤板 第三节 采煤机附属装置 四、防滑装置 骑溜工作采煤机，当煤层倾角大于10时，有下滑危 险，特别是链牵引采煤机上行工作时，一旦断链，就 会造成机器下滑重大事故 煤矿安全规程规定：当煤层倾角大于15时，采煤机 应设防滑装置 防滑装置有防滑杆、制动器、液压安全绞车 第三节 采煤机附属装置 五、电缆拖移装置 第三节 采煤机附属装置 自动调高技术 煤层厚度监测器监测剩留煤皮厚度并与设定厚度相比较，剩留煤皮厚度大 于设定厚度，比较电路给出信号驱动电磁阀使油液进入液压缸活塞腔，活塞 杆推动采煤机摇臂，滚筒升高，剩留煤皮厚度变薄，达到与设定厚度相同。 剩留煤皮厚度小于设定厚度，比较电路给出信号驱动电磁阀使油液进入液压 缸活塞杆腔，滚筒降低，剩留煤皮厚度变厚，达到与设定厚度相同 控制系统不断对截割滚筒高度自动调节，使剩留煤层厚度达到设定厚度 自动调高技术 1)基于位置传感器和计算机的记忆截割技术 晋城引进SL500采煤机装有采煤机位置、同步位置 、机身纵向和横向倾斜、弧型挡煤板位置等传感器 采煤机自动调高有两种模式： 固定截割高度截割(司机控制前滚筒，计算机控制后 滚筒，使整个截割高度保持恒定。存储的记忆截割数 据以图形方式显示出来) 记忆截割(司机割第一刀，计算机记下工作参数，以 后每刀的截割高度均由计算机根据存储器记忆的工作 参数自动控制，直到司机进行手动操作改变为止。司 机能调整摇臂的位置而不受记忆数据限制，这是一种 可以人工干预的自动化，允许误差为50mm） 2)基于振动测试和频谱分析的煤岩识别技术 煤和岩石截割阻抗不同，引起的振动不同 通过测量滚筒截齿的机械振动来辨识煤岩分界 ，做过工业性试验 3)基于射线原理的煤岩识别技术 主动型机载信号源发出射线，到煤岩界面反 射，接收器收到信号，自动调高 被动型接收器接受煤岩发出不同强度的射线 信号，自动调高 射线自动调高国内外至今仍在研究之中，尚未进 入实用阶段 4)采煤机自动调高技术发展 基于位置传感器和计算机的记忆截割技术比较容 易实现，80年代中国矿业大学在地面做过实验 基于振动测试和频谱分析的煤岩识别技术，80年代 中国矿业大学通过测量调高油缸的液压振动来辨识 煤岩分界，做过实验室试验，未经工业性试验 基于射线原理的煤岩识别技术，国内外均未进入 实用阶段。自动调高技术的突破口应当选在记忆截 割，MG750/1815-GWD将实现记忆截割 Eickhoff SL 记忆截割系统 pulse generator inside of the haulage motors for relative shearer loader position proximity switch in combination with a magnet in the spill plates for shearer loader position synchronisation inclinometers for shearer loader inclination hydraulic cylinders with integrated sensor for drum position Location of sensors for memory cut MG750/1815记忆截割系统 将采煤机设为学习运行状态，人工操作控制下割煤一刀计算机将左右 摇臂工作摆角(对应割煤高度)与对应的采煤机在工作面行程位置记录下来 只要采煤机进入有效位置区间，根据司机的要求进行记忆割煤。在记忆割 煤中司机可以随时修正截割高度，计算机将新的数据作为下次自动调高的依 据 由于采煤机调高系统为大滞后环节，根据存储的历史数据和采煤机当前的 运动参数，对摇臂调高采用运动预测控制算法实现自动调高(设计精度 100mm) 采煤机牵引 速度 采煤机行程 位置检测 摇臂摆角 截割高度 检测 基于历史数据的 运动预测调高算法 模块 采煤机行程和摇臂 摆角对应关系数据 库 摇臂调高 电磁阀 截割 高度 工况检测、故障诊断技术 1、JOY公司 JOY公司长壁图形显示器以文字和图形提供机器的工况检 测、故障诊断信息，可以通过遥控选择显示主菜单、信息汇 总、左(右)截割部电流曲线、左(右)截割部温度曲线、牵引速 度/电流柱状图、牵引电流曲线、牵引速度曲线、泵站电机电 流曲线、状态显示灯、错误信息记录、单项记录/重新整定、 记忆截割菜单、参数模式整定 工况检测、故障诊断技术 2、Eickhoff公司 Eickhoff公司SL系列采煤机有MICOS 68矿用微机系统、液 晶图形显示器和软件 主菜单包括10个子菜单：采煤机、自动操纵、截割电机、 牵引、液压、温度、电流、水、型号、诊断。与JOY类似， Eickhoff也有图形和文字显示，但是以文字为主，缺少直观 曲线显示 3、国内 国内外采煤机工况检测、故障诊断技术差距很大，主要表 现在： 国外微机控制，国内多为PLC控制，仅太矿微机控制； 国外传感器多，信息量大，显示屏大，显示点多；国内传 感器少，信息量小，显示屏小，显示点少； 国外有数字和曲线显示，国内只有数字，但是汉化；国外 可以工作数据和故障信息的记录和远程传输，国内尚无 Eickhoff SL300采煤机主采单 MG750/1815-GWD采煤机控制系统方案 主控制器 单元 中央操作站 MODBUS RS485,RS422 串行通信线 左端头操作站 右端头操作站 左牵引 变频器 右牵引 变频器 控制电源 由单一24VDC生成 所需全部控制电源 32点开关量操作 和部分传感器输 入，16路继电器 输出单元 无线电遥控信 号接收单元 RS422串行 通信线 主显示器 单元 数据记录 远程传输单元 各电机电流检 测和继电保护 ，各部分功率 三相功率计算 系统各部分的 温度检测和保 护（至少12路 RTD输入和4 路NTC输入） CAN控制总线 MG750/1820-GWD 专用嵌入式计算机控制系统硬件采用模块式结构 ，模块之间主要采用串行通信连接，各模块均自带 处理器形成智能单元，控制系统与外部接口间设有 电气隔离； 软件按层次结构设计，分为应用层和系统硬件操 作层 系统工况检测、故障诊断功能：截割电机、牵引 电机、破碎电机、泵站电机、变频调速箱的功率、 温度的检测和保护，减速箱油温、液压系统压力和 温度、冷却系统压力和流量的检测和保护，恒功率 控制和自动调速，记忆截割和区域速度控制，多点 操作和显示，数据存储，远程通讯和集中控制 远程通讯和集中控制技术 晋城SL500采煤机通过供电电缆的