MG9002210WD型交流电牵引采煤机

1、文档收集于互联网，已重新整理排版word版本可编借，有帮助欢迎下载支持. MG900/2210-WD型交流电牵引采煤机 0文档来源为:从网络收集整理.word版本可编借. 一、MG900/2210-WD型交流电牵引采煤机是立足于我国髙产高效工作而生产的需要而开 发设计的高电压、大功率、大采高、智能化、自动化、网络化的交流电牵引采煤机，属 煤矿采掘机械设备技术领域。 二、主要研究的主要内容： 总体结构布垃的优化设计： 大规格超长液压螺栓紧固技术的研究： 大功率、髙强度摇臂行星头结构的研究： 大功率、高强度摇臂行星头冷却降温技术的研究； 摇臂行星头滑动密封圈漏汕问题的研究： 重型破岩滚筒的研究；

2、电气控制系统抗电磁干扰问题研究： 模块化水冷采煤机用变频器的设汁： 两台牵引电机负荷平衡问题的研究： (10)基于工业以太网的电牵引采煤机远程智能化监测和故障诊断技术的研究。 )记忆截割，跟机修正技术的研究。 三、主要技术参数 机面高度 2121mm 最大开采高度 6300mm 配套滚筒 4)3000mm 牵引力 1000500kN 牵引速度 011.523m/min (050100Hz) 调速和牵引方式 交流变频调速，齿轮销轨式无链牵引 装机功率 900X2+110 (150) X2+150+40 (kW) 对接而联接方式 4-M85X4液压螺栓联接 配套运输机 SGZ1000/1050-W

3、 供电电压 33OOV 机器重量 约 135T 该采煤机每台售价约1800万元，目前我国采煤机市场正迫切需要这种高可靠、大功率、大采 高，具有智能化、自动化、网络化功能的电牵引采煤机。特别是随着修正式记忆截割技术、远程 故障诊断和远程控制技术的应用，将填补采煤机在这一领域的空白。本课题开发的这种大功率交 流电牵引采煤机，目标是满足我国高产、高效特大矿井综采工作面采煤设备的需求，填补我国采 煤机币场的空白，将有广阔的市场需求和经济效益。 本项目立足国家大型煤炭基地建设中技术创新与重大设备本上化并举的建设方针，结合国家 发改委“年产800万吨级矿井综采成套设备”项目，及科技部十一五期间“国家863

4、讣划重点项 目”煤矿井下采掘装备遥控关键技术”的要求而研制开发的MG9OO/221O-WD型交流电牵引采 煤机。 根据国家十三个大型煤炭基地规划，大同、淮南、陕北煤矿等特大矿井急需年产800万吨以 上高电压、大功率、大采高、技术先进、可靠性高的重型采煤机。 国外交流电牵引采煤机的显著特点是具有建立在微处理汁算机基础上的智能化监控、监测和 保护系统，可实现交互式人机对话、远程控制、无线遥控、工况监测及状态显示、数据采集存贮 及传输、故障诊断、预警、自动控制、自动调高等多种功能。 随着我国新建矿井的设计生产规模不断扩大及老矿井的扩能改造，特大矿井对年产800万吨 以上高电压、大功率、大采高、高可靠

5、性的重型采煤机的需求猛增。然而，长期以来重型电牵引 采煤机在我国仍然是空白，需从西方发达国家以大量的外汇进口。 需要解决的关键技术问题 大功率、高强度牵引部及机壳的设计： lOOOkW摇臂的设计： 摇臂润滑油池冷却系统结构设计； 高强度超长液压螺栓及联结结构的设计： 150kW破碎机构的设计： 牵引拖动系统的“一拖一”数字化控制方案设计： 采煤机远程智能化监测和故障诊断系统的研究及远程监控中心的建设。 跟机修正记忆截割系统的设计。 该项目是使我国拥有自主知识产权36m煤层一次采全高综采工作而的关键设备一一大功 率、大采高电牵引采煤机。总体技术达到国际先进水平，形成高端电牵引采煤机研究开发制造

6、能力。项目完成后，2年内形成批量化生产，替代进口，满足大型煤炭基地建设对高端综采设 备需要。可为国家节约大量外汇，还可提升我国煤矿机械装备自主创新水平，具有良好的经济 和社会效益。 2、技术内容 本项目是立足于我国髙产高效综采工作而生产的需要而开发设计的高电压、大功率、大采髙、 智能化、自动化、网络化的交流电牵引采煤机。这种采煤机总体要求为电机横向布局，积木式框 架结构，用大规格超长液压螺栓联接。牵引拖动系统采用“一拖一”，主、从拖动方式的机载交流 变频调速技术。机械部分要研制大规格超长弹性螺栓，优化设讣牵引部和截割部的四行星传动机 构，解决截割部行星头滑动密封圈漏汕及摇臂冷却问题。电气控制部

7、分要开发使采煤机两个牵引 部电机转矩平衡的软件，要解决机载变频器的冷却问题，要开发远程监测系统。此种采煤机是适 合我国“十一五”能源规划，煤矿生产规模化、设备现代化的大功率交流电牵引采煤机，目标是 满足我国髙产、髙效特大矿井采煤工作而采煤设备的需求，填补国内煤机制造的空白。 (1) 研制背景及技术支持 我国二十多年来经济一直持续髙速发展，现在已成为世界经济支柱之一，能源需求也在不断 增加。煤炭作为我国基础能源和重要的生产资料，在我国国民经济中占有重要的战略地位。尤英 近年国际原汕价格持续攀升，并居高不下，直接导致了煤炭价格一路走髙。目前煤炭产量占全国 一次能源生产总疑的74.3%,煤炭消费占全

8、国一次能源总量的67%o从我国的经济发展前景及能源 结构来看根据国际原油价格走势，未来几十年内，煤炭依然是我国的主要能源。因此,国家加大对煤 炭企业的投入，十三大煤炭生产基地纷纷加快建设步伐，缩短建设周期，新建矿井的设计规模不断扩 大及老矿井的扩能改造，对采煤机的需求猛增，尤英是特大矿井需要髙电压、大功率、大采髙、高 可靠性的采煤机设备。然而，长期以来同类型大功率交流电牵采煤机在我国仍然是空白，需从西 方发达国家以大量的外汇进口，来满足髙产高效煤矿生产的需求。伴随着我国改革开放不断发展 的脚步，电力电子技术、微电子技术、计算机技术得到了飞速发展，这为我国开发集电力电子、 信息化采集、微机控制及

9、智能监测系统于一身的大功率交流电牵引采煤机创造了条件。 技术支持： 国内外采煤机技术的发展和先进成熟的电力电子技术、计算机技术是研制该产品的基础。 我国已具备生产高电压、防爆、水冷电机的能力，功率在900kW以上，符合本开发项目的 需求。另外，髙电压的磁力启动器、变压器、隔离开关、真空接触器已经在徳国和美国采煤机上 使用成功。 国际间技术信息及产品的交流为我们研发提供了保证。如ABB传动公司的DTC直接转矩 控制变频器。 我公司髙素质的研发队伍是该项目研制成功的可靠保证。公司已经成功研制1630 kW/3. 3k V、1910kW/3. 3kV大功率交流变频电牵引采煤机，并投入使用四年多，矿方

10、反映使用效果良好， 在淮南新集花家湖煤矿1130kW采煤机过80米全岩断层，1910kW采煤机在大同四老沟矿从2005年 8月份使用至今，机械传动部分和电气控制系统没有出现过重大问题。 (2) 本项目总体研制思路 采煤机就是在复杂的地质条件下解决一边割煤、一边能装煤的机器。对于大功率的采煤机应 有足够的强度和很好的散热条件，并具有灵活多变的操控性。由于采煤机适应高产、高效，必须 具有很强的过断层能力，这样在设计摇臂时要充分考虑结构强度，滚筒设计要根据采煤工作面地 质条件区别设计，设计适应过较大断层的重型破岩滚筒等。电气设汁必须考虑过断层强烈冲击的 影响，采煤机在设计中要考虑机器有适宜的重量能抗

11、冲击。同时还要有足够的牵引力保证过断层 时采煤机正常工作。采煤机功率大，发热量大，为使采煤机正常工作，必须充分考虑采煤机各个 部件散热问题。为了适应采煤工况要求，必须实现机载交流变频，一拖一”方式平衡牵引，模块 化水冷变频器的设计，要求其体积小，结构紧凑，易于水冷布置，具有保护、监测齐全，可靠运 行的软件程序：为了使采煤机在工作中可靠运行，必须解决机器联接中的松动问题，除了部件间 螺栓紧固外，采用四条超长液压螺栓将机器各个部件捆扎起来形成一个刚性整体，是一个有效的 解决办法。 (3) 国内外技术发展情况 国外主要公司交流电牵引采煤机发展情况 a. 徳国Eickhoff公司 2007年Eickh

12、off公司开发了 SL系列横向布置的交流电牵引采煤机，苴中SL1000,采高范闱 3.06.0m,供电电压3.3kV,最大牵引力1000kN,截割功率可达2x750 (900) kW,装机总功率 可达2400kW.最大采高可达6.1m,采用双变频器“一拖一”系统并具有四象限运行能力，控制系 统具有交互式人机对话、设备健康预报、在线数据传输等功能。 b. 美国JOY公司 二十世纪90年代开发出新的7LS6采煤机，总装机功率髙达1860kW,供电电压3.3RV,截割 功率2x650 (750) kW,牵引功率2xll0kW,牵引速度30m/min,牵引力800kN,装备了机载计算 机信息中心，具有

13、人机通讯界面，故障诊断图形显示和储存、无线电遥控、牵引控制和保护等功 能。 国内交流电牵引采煤机的研制状况 目前，国内几大采煤机生产厂家，2000年均已先后推出交流电牵引采煤机。这些机型中以21 G3OO/7OO-WD.MG400/930-WD系列机型最具代表性，每年需求200台左右，市场占有率约为80%o 这些机型中装机功率最高可达1400kWo我公司从2002年10月开始，投入了大量的人力和财力进 行交流电牵引采煤机的研制，先后完成了 MG300/700-WD、MG500/1130-WD. MG200/500-AWD、 MG650/1630-WD四个系列采煤机设计和工业性试验并投入批量生产

14、。目前，电牵引采煤机订货已 占我公司订货量的85%以上。2004年10月开始至2005年2月8日，公司又完成采高5.1米MG7 50/1910-WD型电牵引采煤机的图纸设讣，2005年6月30日生产岀样机，交付大同煤矿集团使用。 具有PLC或计算机控制系统及智能监测控制系统，拖动方式为“一拖一”系统，该机的总体设计 已达到国际先进水平。公司始终在电牵引采煤机智能化和信息化方面持续和髙等院校合作，努力 在很短的时间赶上国际先进水平。 国外交流电牵引采煤机的显著特点是均具有建立在微处理计算机基础上的智能化监控、监测 和保护系统，可实现交互式人机对话、远程控制、无线遥控、工况监测及状态显示、数据采集

15、存 贮及传输、故障诊断、预警、自动控制、自动调髙等多种功能，保证了采煤机最低的维护量和最 高的开机率，并可与液压支架、工作而运输机信息交互和联动控制。这些是国内研制的交流电牵 引采煤机和国外相比的差距所在。 附：目前国外和国产大功率厚煤层采煤机主要技术参数对比表 目前国外和国产大功率厚煤层采煤机主要技术参数对比 R S11OIM) Eickhoff 7LS6 Joy MG750/ 1815-GWD 上海天地 MG800/ 2040-WD IMM国际煤 机 MGTY750/ 180033D 太矿煤机 MG900/ 2210-VVD 西安煤机 国外 对比 内比 国对 采高范僧 M 4. 0-6.

16、3 2. 249 2. 7-5.2 2. 6-5. 4 2. 8-5. 5 2. 763 相同 福 煤层倾角 O W5 W5 W15 W12 W15 W15 高 福 煤质硕度 F W10 W10 W6 (夹肝硕度 W10) W10 W10 W10 高 装机总功率 kW 2390 1860 1815 2040 1800 2210 (2290) 相当 截割功率 kW 2X900 2X750 2X750 2X800 2X750 2X900 相同 破碎功率 kW 200 110 100 160 100 150 略低 相当 牵引功率 kW 2X150 2X110 AC 2X90AC 2X120AC 90

17、 2X110 (150) 相同 高 泵站功率 kW 2X45 30 35 10 35 40 略低 高 供电电压 V 3300 3300 3300 3300 3300 3300 相同 相同 滚筒直径 mm 3200 2200 2500/2700 2500/2750 2500/2700 2500/2700 /3000/3200 相同 滚筒转速 r/min 26 23. 1 22.7 24. 1 相当 相当 截深 mm 800/1000 865 800/1000 800/1000 800/1000 800/1000 相同 相同 牵引速度 m/min 16.6/33 12.2/ 26.0 12/21

18、12/19 11. 5/23 相肖 牵引力 kN 978 800/375 780/445 1040/656 1000/500 高 重 T 130 98 128 120 90 138 高 ft 自适应采 高技术 有 无 无 无 无 有 先进 先进 远程监控 与诊断 无 无 无 无 无 有 先进 先进 (4)现有的技术条件 经过近十年采煤机研究开发的实践，我们已经熟悉和掌握了现代采煤机所有最新技术成果， 如多电机横向布置采煤机总体结构技术：采煤机液压螺栓联接紧固技术：摇臂行星头二级行星齿 轮传动技术：引进消化吸收进口 ABB变频器技术等。系列化多电机横向布置采煤机的研制成功是 我们研究解决本项目的

19、技术基础。 (5)研究的内容和技术攻关方式 研究的内容 a. 总体结构布垃的优化设计： b. 大规格超长液压螺栓紧固技术的研究： c. 大功率、高强度摇臂行星头结构的研究； d. 大功率、髙强度摇臂行星头冷却降温技术的研究； e. 摇臂行星头滑动密封圈漏油问题的研究； f重型破岩滚简的研究： g. 电气控制系统抗电磁干扰问题研究： h. 模块化水冷采煤机用变频器的设计； i. 两台牵引电机负荷平衡问题的研究： J.基于工业以太网的电牵引采煤机远程智能化监测和故障诊断技术的研究。 k.记忆截割，跟机修正技术的研究。 主要技术指标 并项研究内容技术指标均需达到本采煤机项目总体参数的要求。本采煤机技

20、术参数如下： 机而高度 最大开采高度 配套滚筒 牵引力 牵引速度 调速和牵引方式 装机功率 对接而联接方式 配套运输机 供电电压 机器重量 2121mm 6300mm 3000mm 1000500kN 011. 523m/min (050100Hz) 交流变频调速，齿轮销轨式无链牵引 900 x2+110(150)x2+150+40 (kW) 4-M85x4液压螺栓联接 SGZ1000/1050-W 3300V 约 135T 需要解决的关键技术问题 a. 大功率、髙强度牵引部及机壳的设计： b. lOOOkW摇臂的设计: c. 摇臂润滑油池冷却系统结构设计； d. 髙强度超长液压螺栓及联结结构

21、的设计； e. 150kW破碎机构的设计； f. 牵引拖动系统的“一拖一”数字化控制方案设计： g. 采煤机远程智能化监测和故障诊断系统的研究及远程监控中心的建设。 h. 跟机修正记忆截割系统的设计。 技术攻关方式 2007年2月完成了大功率采煤机摇臂行星头、行走箱的计算机有限元分析和仿真。在设计过 程中，我们借鉴了徳国Eickhoff和美国Joy公司大功率采煤机在我国陕北神东公司使用过程中的 优点和不足，避免了在设汁过程中走弯路。具备研发、制造、试验现代先进采煤机的条件和能力。 交流电牵引采煤机关键部件一模块化水冷变频器，我们和ABB公司合作研制了煤矿井下采煤机用 模块化水冷变频器。电气系统

22、以数字化控制框架，首先做性能和中间试验，再对水冷式变频器在 密闭的电控箱中做1:1试验，直到达到设il要求后，开始电控箱的总体设计，确保设计、开发一 次成功。 （6）机械结构设计技术方案 牵引部结构设计 按照总体技术参数的要求，本采煤机项目属于特大功率采煤机类型。单个滚筒的截割功率为9 00 kW,牵引功率llOkW,破碎机构电机功率150kWo采煤机机面高度2121mm.另外，该型采煤机 为无底托架结构，为了适应过断层需要，采煤机采用液压螺栓将各部件联接为一刚性整体。如何 设计牵引部机壳及液压螺栓支承点结构是一个技术关键，也是总体思路能否实现的关键点。 经过与国外各种同类型采煤机结构比较分析

23、，决左采取如下技术措施： a. 牵引部机械传动采用双级四行星轮传动结构,对传动结构、尺寸进行优化设讣，按150kW功 率对传动系统的齿轮、轴承强度进行计算，尽疑减小行星机构外径尺寸。 b. 牵引部机壳采用铸焊结合，对安装液压螺栓部位表而进行硬化处理，以提高抗压强度。液 压螺栓支承点尽可能为矩形，矩形而积尽可能大。液圧螺栓为圆柱形，便于加工制造，减小应力 集中。经过受力分析和计算，四条液压螺栓应力不超过材料的弹性极限。 通过以上技术措施，牵引部的结构尺寸和强度满足总体结构要求和150kW功率的要求。 摇臂的设计 采煤机滚筒截割功率为900kW,电机与摇臂的安装尺寸完全相同。 因为总体要求采煤机具

24、有很强的过断层能力，这就为摇臂的设计带来一系列难题。 经过与国内外同类产品对比、分析、研讨与论证，决泄采取如下技术方案： a. 为提髙摇臂强度，除在结构上提高强度外，采用合金铸钢增强摇臂壳强度： b. 为提高传动强度，摇臂行星减速器支承轴承采用美国铁木肯锥轴承； c. 采用两级平齿轮和两级行星齿轮传动，按lOOOkW功率设计。 技术关键： a. 在保证截割功率lOOOkW,摇肾行星减速器的设讣是成功与否的关键，主要问题是强度不足。 经过优化设汁，精确的齿轮、轴承强度和寿命讣算，必须加大中心齿轮和行星轮的宽度才能实现。 齿轮宽度太大，对齿轮的精度要求则过高。经过研究、分析、il算，决左采用双级四

25、行星轮新结 构，解决了大功率小尺寸的矛盾问题。 b. 摇臂箱体功率大，散热面积小，如果依赖摇臂壳水道水冷不足以解决摇臂壳体汕温过髙的 问题。根据经验，摇臂壳体热平衡温度达100C左右，如不进一步采取措施，该产品摇臂壳体油温 会更高，很难满足特大功率工况的要求。为解决此问题，决泄采取摇臂内腔设置水冷却器的技术 措施，采用直径618mm共33. 6m长度钢管，按摇骨可利用内腔形状制成管式水冷却器，进、出水 口与摇臂水道联接，同时在摇臂行星头腔内设置一管式水冷却器（22mm铜管，长度4m）。通过 此措施，成功解决了摇臂箱体传递功率大油温过高的问题（实际热平衡温度降低至70C左右）。 c. 摇臂行星头

26、滑动密封圈漏汕是目前所有采煤机的一个顽疾，也是造成润滑不良，行星头传动 元件损坏，以至采煤机不能正常使用的严重问题。经过对大量现有采煤机滑动密封圈漏油的分析 研究，认为摇臂行星架支承轴承的磨损造成行星架轴向串动量过大是滑动密封圈漏油的主要原因 之一。传统的摇臂行星架支承轴承是老塘侧为一圆柱滚子轴承，煤壁侧为一双列球而滚子轴承， 这种轴承支承组合径向承载能力强，轴向承载能力弱，具有一立的调心作用。但由于滚筒受力情况 很复杂，往往有强大的轴向力产生，经常造成支承轴承轴向方向磨损较严重，造成行星架轴向串 动量过大。行星架轴向串动过大造成滑动密封圈密封刃口压紧力减小，甚至两密封刃口脱离而造 成严重漏油

27、。为解决这个问题，本摇肾行星架拟更换轴承类型，采用双列圆锥滚子轴承和一个两 挡边轴承替代原来的双列球而滚子轴承或两个单列圆锥滚子轴承支撑左位方式。这种定位方式除 了能很好地解决采煤机在斜切进刀和正常采煤时承受的各种轴向力和径向力以外，也解决了成对 单列圆锥滚子轴承在安装时轴向间隙调整困难的问题。事实证明，采用双列圆锥滚子轴承大大改 善了滑动密封圈漏油状况。 滚简设计 根据总体要求，采煤机必须具有很强的过断层能力。针对不同使用条件设计不同滚筒。对需 过较大断层的采煤工作面设计高强度破岩滚简。 技术关键： a. 选用破岩截齿、齿座； b. 增加叶片厚，叶片厚度由70mm增加到lOOnmi以提高结构

28、强度和焊接强度； c. 增加耐磨板髙度，以提髙装煤效果： d. 堆焊耐磨层，以提髙滚筒耐磨性； 亡.设讣时增加滚筒重量，以提髙滚筒惯性力和截割能力，减小滚筒的震动。 (7) 电气控制系统、结构设计及关键技术 “一拖一”，主、从控制最适合于采煤机牵引系统 a. 交流变频调速系统采用“一拖一”方式。所谓“一拖一”是指一台变频器拖动一台牵引电 机，一台采煤机由两台变频器分别控制两台牵引电机。 b. 引进消化吸收ABB的DTC控制方式变频器，设计了模块化水冷变频器，又兼有主、从应用 宏控制功能，解决了两台牵引电机负荷平衡问题。主变频器既有速度控制又有转矩控制：从变频 器只有转矩控制。主、从同时驱动一个

29、共同负载，完全保证了貝负荷平衡分配。 电控箱结构设计 采煤机电气控制部分分为三个独立的电控箱，它们和一个独立的调高泵箱分别从老塘侧装入 中间联结框架内和右牵引部的一段框架内，均为抽屉式结构形式，四个独立部件不受力，拆、装、 运输、维修方便。 电气高低压元件分箱布置，增强了可编程控制和嵌入式计算机的抗干扰能力。 变压器箱三而环水，有效解决了变压器散热问题，具有良好的冷却效果。 电气控制系统关键技术 a. 同步与均载，一拖一主从控制拖动系统，DTC直接转矩交流变频调速技术。 b. 大功率模块化水冷式变频器设计。 电气控制系统的核心控制部件，选用可编程控制器PLC和嵌入式汁算札具有可靠性髙，抗 干扰

30、能力强，并且采用模块式硬件结构，CAN现场总线信号传输方式，接线简单，联接可靠，有利 于维护人员方便地更换故障模块，系统软件、硬件模块化设汁，便于维护和升级换代。采煤机在 实际生产应用中，程序运行稳泄、可靠，获得用户的一致肯泄。人机界而友好，能够直观地反映 现场信号的变化状态、故障、警告信息。 （8）采煤机远程监控中心的建设及监控系统的技术关键 关键技术： a. 远程监控中心的设计： b. 工作而无线数据、音频、视频信号传输： c. 专家诊断软件的开发。 客户受益优点： a. 避免非计划停机 b. 机器故障和缺陷能在早期得到检测 c. 避免二次损伤 d. 维护成本节约 e. 专家不必在现场，减

31、少故障排除时间，提高开机率 （9）采煤机记忆截割跟机修正系统 关键技术 a. 采煤机记忆截割系统体系结构研究 在详细分析采煤机记忆调高系统功能及其复杂性的基础上，提出系统的结构体系，主要包括 人工调高、滚简截割路径规划和截割轨迹跟踪等三个工作模块组成，每个模块中要记录各工作模 块所需的各层次的信息及结果。 b. 高性能处理器在采煤机记忆截割上的应用 本项目利用高性能处理器PC104对采煤机进行集中控制，是采煤机控制上的先进应用。 c. 滚简截割路径规划理论与方法研究 在滚筒路径的规划工作模块中，通过拟合、插补、优化等算法对工作而的滚筒的路径优化。 同时考虑采煤工艺要求、工作面设备能力、调髙过程

32、的人工干预和煤质要求，采煤机滚筒截割目 标轨迹的优化是记忆调髙工作中的关键。 d. 采煤机髙精度液压伺服系统研究 在路径跟踪工作模块中，通过对液压伺服的滚筒调高系统的运动学和动力学分析，设计了基 于反馈误差学习算法自适应控制策略，因此调髙系统的液压伺服控制系统要能满足滚筒位置控制 的精度、稳泄性和动态特性的要求，这样跟踪精度才能满足工程需要。 e系统硬件的抗干扰和防爆设计 煤矿井下环境恶劣，随处存在交变强磁场，调高控制和滚筒位置控制所需的务种传感器和机 载汁算机的抗干扰和防爆设汁研究，也是此项目中的难点之一。这些传感器和计算机除满足性能 指标外，同时必须满足井下特殊环境（防潮、防爆，防尘，防振

33、）的要求。 系统意义： a. 综合机械化采煤的必由之路，也是实现采煤工作而自动化无人值守的前提条件。 b. 提高采煤效率，减轻工人劳动强度 c. 保障了安全生产 d. 提髙资源回收率 （10）MG900/2210-TO型采煤机总体设计和电气控制系统特点 总体特点 MG900/2210-WD型交流电牵引采煤机采用多电机传动，电机横向布置的总体设讣，其结构简单 可靠，各大部件之间只有联接关系，没有传动环节，貝主要特点如下： a. 所有电机横向装入每个独立的机箱内，为抽屉式型式，各部件均有独立的动力源，省略了复 杂的螺旋伞齿轮传动及过轴系统，各大部件之间无力的传递，故障点、漏油点减少，维护、维修 方

34、便。 b. 三个独立的电气箱部件和一个独立的调髙泵箱部件分别从老塘侧装入中间联结框架内和左 右牵引部的一段框架内，均为抽屉式结构型式，该三个独立部件不受力，拆装运、维修方便。 c. 机身由三段组成，采用液压螺栓和高强度螺栓、液压螺母联结为一个刚性整体，无底托架， 增加了过煤空间髙度。摇臂支承座受到的截割阻力、调高油缸支承座受到的支反力、行龙机构的 牵引反力均由牵引部箱体承受，省略了传统底托架结构复杂的对接螺栓和地脚螺栓，联结简单可 靠、拆装方便。机身短，对工作而适应性好，通过工作而三机配套，可以方便地调整采煤机总宽 度，能适应与各种工作面运输机配套和不同综采工作面的需要。 d. 摇臂行星头为双

35、级行星传动结构，未级行星传动采用四行星轮结构，齿轮强度和轴承寿命髙, 行星头外径尺寸小，可以配套的滚简直径范围大。摇臂设有齿式离合器及扭矩轴机械保护装置， 以实现离合滚筒及电机、机械传动系统过载保护。摇臂行星头汕池和摇臂身油池隔离，为两个独 立的润滑油池，可以保证滚筒位于任何位置时，行星机构部分都能得到良好的润滑。 e. 调髙系统液压元部件均集成安装于调髙泵箱上平面，液压元件均采用成熟泄型的产品，系 统简单、管路少、可靠性髙。 f. 采用销轨式无链牵引系统，牵引部与行走箱为两个独立的箱体，老塘侧的平滑靴采用一支 撑板与牵引部机壳联结，与工作面运输机配套性能好，适用范围广。 g. 牵引电气拖动采

36、用一拖一，即由二台变频器分别拖动二台牵引电机，有利于行上部受力均 匀，延长行走箱齿轮寿命。 h. 电气拖动系统具有四象限运行的能力，快速制动采煤机停机并有效的延长变频器内部的电 气元件寿命。 i. 采用模块化水冷式变频器，技术领先、可靠性高、占用空间小。 j. 用PLC做下位机执行逻辑动作，嵌入式计算机进行数据分析计算和在线数据传输，全中文 显示系统，易于熟悉掌握；具有智能监测系统和故障诊断功能。 k. 具有应急手控、电控、无线摇控三种操作方式，可以在采煤机中部或两端操作，可单人操 作或双人同时操作。 电气控制系统特点 a. 控制系统采用可编程控制器PLC和嵌入式计算机控制，10英寸大屏幕彩显

37、：牵引拖动系统采 用“一拖一”方式。 b. 变频器消化吸收ABB的DTC宜接转矩控制技术，该型变频器采用直接转矩控制技术，能够 在没有脉冲编码器和测速电机反馈的情况下，完成对交流牵引电机速度和转矩的精确控制，根据 外部负载大小，响应时间在5ms内。 MG900/2210-WD型交流电牵引采煤机电气控制系统图 900 kW 900 kW40 kW 150 kW 110 kW LlOkW C.主从应用宏保持左、右牵引电机转矩平衡，左、右变频器可以完全互换。 d. 检测功能齐全，如左、右截割（左、右牵引）电机电流、温度：各关键部位（行星头、截割 电机高速轴）的温度：冷却水流量，系统电压及环境瓦斯含量

38、监测等等。 e. 保护功能完善。如截割（牵引）电机超载、超温保护，截割电机恒功率自动控制，变频器 故障保护，瓦斯超限保护，牵引变压器超温保护等。 f. 网络化（CAN、PROFIBUS等）采煤机工况监测和在线故障诊断技术。采煤机工作参数实时能 传送到地而工作站。 g. 显示项目多，各检测点的相关参数可在10英寸中文屏幕上以图形、数字等形式适时动态显 /Js o h. 具有故障记忆功能，嵌入式计算机可记录最近发生的2048次故障信息，工控机可存储采煤 机一年以上运行参数数据，并可以较详细地查询每一条故障的相关信息。 i. 采煤机在牵引过程中自动调节牵引速度控制保护技术。 j. 采用成熟的遥控系统

39、，工作稳左可靠、抗干扰性能好：操作上以遥控为主，辅以机身两端 固定安装的操作站控制及中间开关手动控制。 k. 关键电气元器件都为进口的。如隔离开关、真空接触器、变频器、可编程控制器等。性能 稳定可靠，工作裕量大。 1三个电控箱内各电气元件布程合理，并采取可靠的抗振动措施，安装维护方便。 m.MG900/2210-TO型电牵引采煤机的牵引部由交流变频电机驱动。牵引电机的额定转速对应变 频器的输岀频率50Hz.变频器输出050Hz为恒扭矩调速：50100Hz为恒功率调速。 n.采煤机牵引具有过零”保护功能。 o.截割电机恒功率自动控制。 P.左、右截割电机、左右牵引电机和破碎电机超温控制功能 电机

40、绕组内埋设有PtlOO热电阻，热电阻通过温度变送器接入PLC的模拟量输入模块。当任 一台电机温度达135C时，牵引速度降低20%运行；达155C时，PLC输出信号使采煤机控制回路 切断，整机停电。 q.牵引电机电流控制功能 当左、右牵引电机电流小于90%Ie时，牵引可以加速，当90%Ie WIW100%Ie时，牵引恒速 运行，当100%Ie时，牵引速度减少10%运行，当I N 120%Ie时，变频器停I匕输出，采煤机 停止牵引。 r牵引变压器超温控制功能 在牵引变压器绕组内埋设有PtlOO热电阻，热电阻通过温度变送器接入PLC的模拟量输入模 块。当牵引变压器温度豪135C时，变压器降低容量20

41、%工作；当温度2 160C时，PLC输出信号 使变频器停止工作，牵引停止。 s.冷却水流疑控制功能 在采煤机冷却水路中装设有水流量开关，水流量开关信号通过本安回路接入PLC的数字量输 入模块。当水路的冷却水流量低于设定的标准流量时，PLC输岀信号使变频器停止工作，牵引停止。 t.左、右截割电机轴热控制功能和左右行星头超温控制功能 在截割电机轴和行星头附近埋设有PtlOO热电阻，热电阻通过温度变送器接入PLC的模拟量 输入模块。当任一点温度达85C时，控制系统发出警告信息和声音报警，这时可人为停止左右截 割电机。当温度2 100C时，PLC自动输岀信号使截割电机回路切断，并显示故障信息和解决方法

42、。 u.截割电机启动预报警功能 在任何时候，启动左、右截割电机，破碎电机前，按下启动按钮，采煤机左右蜂鸣器响3秒 后，截割电机、破碎电机启动。 v. 左右截割电机、破碎电机绝缘检测功能 在截割电机和破碎电机启动前，控制系统自动对左右截割电机和破碎电机的对地绝缘进行测 量，当绝缘水平达到40M以上时，电机才能启动，否则，不能启动。 叭变频器具有接地、过压、欠压、过流、缺相、输出短路保护功能。 x.对牵引电机具有堵转、缺相、过流保护功能。 (11) 课题目标 开发MG900/2210-WD型系列大功率交流电牵引采煤机。通过井下工业性试验，进一步提高、 完善大功率采煤机的设计和制造，开发采煤机远程状

43、态监控系统，建成产品远程监控中心，实现 对采煤机的智能化、信息化监控，逐步取代进口同类产品。(12)课题成果及社会技术经济效益 课题实施成果 第一步完成了 MG900/2210-WD型电牵引采煤机的开发。于2007年11月至2008年5月在国投 新集刘庄矿进行井下工业性试验，试验结果证明，采煤机多项技术指标达到设计标准，采煤机的 工作能力及行泄部、摇臂强度、牵引控制系统达到本课题的预期目标。采煤机远程监测功能已经 实现，在我公司产品远程监控中心能淸楚地看到采煤机在井下的运行工况和各种参数显示。 第二步完成产品远程监控中心的建设及监控系统的开发。于2007年5月建成，经过一年的试 运行，通过了验

44、收。2010年前在线用户达到20家以上。 第三步完成采煤机记忆截割跟机修正系统技术研究，于2009年年底前完成。 社会、技术经济效益 预计每台售价1800万元，按每年能生产510台计算，公司将增加销售额900018000万元 之间，将为我公司利润增长和国内煤矿生产作出重大贡献。 (13) 推广应用前景 为适应我国煤矿生产的需要，本课题研发的MG900/2210-WD型系列大功率交流电牵引采煤机 将成为我国二十一世纪初期采煤机市场中不可缺少的机型，该系列机型在我国具有广泛的适用性， 包括厚煤层中硬、硬煤质，高效综采。由于交流变频技术的发展成熟和交流异步电动机的高可靠 性，使得交流电牵引采煤机具有

45、技术性能优良，可靠性高的特点，目前采煤机市场正迫切需要这 种髙可靠、髙智能、易维护的大功率大采髙的电牵引采煤机。特别是随着修正式记忆截割技术、 远程故障诊断和远程控制 技术的应用，将填补采煤机在这一领域的空白。本课题开发的这种大功率交流电牵引采煤机 补充了我国采煤机市场迫切需要的新品种，将有广阔的市场需求，市场前景看好。 (14) MG900/2210-TO型交流电牵引采煤机在国投新集刘庄煤矿121105而工业性试验报告 刘庄煤矿121105工作而于2007年11月1日正式生产，该面使用西安煤机有限公司生产的型 号为MG900/2210-WD采煤机，该采煤机总装机功率为2210kW,是目前国内

46、最大功率的采煤机。到 2008年5月1日，该而总共推进1850. 3米，回采原煤304万吨，割肝石99419立方米，过煤(肝) 虽:约330万吨。其中：24月份连续实现月平均产S 64. 5万吨以上的好成绩，3月份最高月产量 达到81万吨。我们对MG900/2210-WD采煤机在刘庄121105工作而能够被成功使用进行分析总结。 大功率、高强度设备在复杂地质构造工作而开采情况 设备配置情况： 序号 设备名 称 型号 数量 生产厂家 备注 1 液压支 架 ZZ13000/27/60 145 郑州煤机 配PM32电液控制 系统 2 采煤机 MG900/2210-WD 1 四安煤机有限 公司 配远程

47、监控 3 运输机 SGZ-1000/2000 1 西北奔牛 输送量2500t/h 4 转载机 SZZ-1000/400 1 西北奔牛 输送量3000t/h 5 破碎机 PLM35OO 1 西北奔牛 破碎能力35OOt/h 6 皮帯门 移机尾 DY1400 1 四北奔牛 7 皮带机 DSJ-1400 1 广东东莞 输送量2000t/h 8 乳化泵 BRW4OO/31.5A 3 浙江中煤 9 喷雾泵 KPB3 16A 2 浙江中煤 10 通信系 统 PROMOS 1套 天津贝克 电源箱及控制器 11 移动变 压器 KBSGZY2-630KVA/10/0.69 2 长沙顺特 低馈为电光产 BKD16

48、-630 KBSGZY-1250KVA/10/1.2 1 长沙顺特 低馈为朗威达产 BXD1-630/1.14 KBSGZY-315OKVA/10/3.4 2 盐城市申联电 气 低馈为朗威达产 BXD 1-630/3.3 12 组仟幵 关 KE-3OO4/1OO8 2/1 天津贝克 塞特开关 d.回采工艺 落煤方式（割煤） 前滚简沿顶板割煤，后滚筒沿底板割煤，截深1000mm.双向割煤。端头斜切进刀。 装煤（推溜） 依靠采煤机滚筒的螺旋叶片及推移运输机用铲煤板自行装煤。 本工作而采用三种推溜方式：双向邻架推溜、双向成组自动推溜、本架推溜。根据本工作面 的地质条件及工人的操作熟练程度，本而推溜主

49、要采用双向成组自动推溜，每组设置为6架。 运煤 采用工作面刮板运输机经机巷转载机及皮带输送机运煤。 支护（移架） 工作而顶板采用ZZ13000-27/60型支撑掩护式综采液压支架进行及时支护。采用电液控制系 统操作，可实现以下四种移架方式：双向邻架操作；邻架的自动顺序联动（ASQ）操作；支架的成 组自动操作：单架单动作的非自动操作。 根据本工作面的地质条件及工人的操作熟练程度，本而采用分段追机双向邻架操作，每次移一架。 采用全部垮落法管理顶板 各工序作业间距：割煤与推溜间距为： 25m：割煤与移架间距为：W 15m；割煤与端头作 业间距为：2 30mc MG900/2210-WD采煤机的技术特

50、点 a. 所有电机横向装入每个独立的机壳内。各部件均有独立的动力源，省略了复杂的螺旋伞齿 轮传动及过轴系统，各大部件之间无动力的传递，故障点、漏汕点减少，维护、维修方便。 b. 三个独立的电气箱部件和一个独立的调高泵箱部件分别从老塘侧装入中间联结框架内和左 右牵引部的一段框架内，均为抽屉式结构型式，该四个独立部件不受力，拆、装、运、维修均方 便。 C.机身由三段组成，采用长液压拉杠和髙强度螺栓联结为一个刚性整体，无底托架，能适应 与各种工作面运输机配套和不同综采工作面的需要。 d.摇臂行星头为双级行星传动结构，并采用四行星轮结构，齿轮强度和轴承寿命高，行星头 外径尺寸小，可以配套的滚简直径范围

51、大。摇臂行星头油池和摇臂身油池隔离，为两个独立的润 滑油池，可以保证滚筒位于任何位苣时，行星机构部分都能得到良好的润滑。 e. 破碎机构采用行星传动结构，并设有扭矩轴机械保护装巻对电机及齿轮传动系统过载保护。 f. 牵引电气拖动采用一拖一主、从控制方式，即由二台变频器分别拖动二台牵引电动机，技 术领先。 g. 水冷式直接转矩变频技术变频器，技术领先、可靠性高。 h. 采用PLC及嵌入式计算机控制，全中文液晶显示系统，易于熟悉掌握：具有简易智能监测系 统，保护齐全、查找故障方便。 i控制系统完备，具有手控、电控、无线摇控多种操作方式，可以在采煤机中部或两端操作。 j.按高、低电压电器箱分开，有效

52、屏蔽了电磁干扰。 试验结果、存在问题和改进意见 a.试验结果 该而使用的西安煤矿机械有限公司生产的HG900/2210-WD电牵引采煤机，总装机功率2210 (2 290) kW,最大计算生产能力5800t/h,牵引速度011. 523m/min,机面高度2121mm,截深100 0mm适应采髙2. 50-6. 30m,煤层倾角15，煤层顶板中等稳泄的综采工作面，能适应底板起 伏不大，煤质硬或中硬环境，能截割f=7以下的肝石。该机采用以下10项技术填补了我国煤机 空白，解决了各种国产采煤机未能解决的老大难问题。 经过刘庄煤矿121105工作面的试验性生产结果表明，MG900/2210TVD电牵

53、引采煤机与矿区以 前使用的英它采煤机相比，具有截割功率大、破岩能力强、割煤速度快、电控可控、便于维修、 左右摇臂互换性能好、生产效率高、部件储备低等优点。解决了工作而遇地质变化时，必须实施 打眼、放炮这一难题，大大地提高综采工作而的单产水平，也增大了作业过程中的安全系数和开 机率。 采煤机牵引速度、牵引电流情况表： 割煤 割肝 返空刀 速度 (ni/min) 牵引 电流 (A) 左右截 割电机 电流上/ 下刀 (A) 速度 (m/min) 牵引电 流(A) 左右截割 电机电流 上/下刀 (A) 速度 (m/min) 牵引 电流 (A) 左右截 割电机 电流 (A) 4 73 112/113 0

54、.8 140 120/1200 6.9 70 118/118 4.8 75 115/117 / / / 8 71 119/119 6 78 120/122 / / / 10 74 119/119 6.8 80 122/123 / / / 13.9 75 121/121 注：因工作而起伏，采机在不同底板情况下同样速度时，输出电流也不一样。 b.使用中存在问题及改进措施： 存在问题：调髙油缸的活塞杆直接無露容易造成柱塞表面镀烙层损坏。 改进措施：增设调髙油缸挡护装置MG900/2210-WD采煤机在07年9月份地而调试时，调髙油 缸的活塞杆直接眾壺出来，没有任何挡护装置，这样在以后割煤时容易造成油

55、缸柱塞表面因与煤 直接接触而损坏。针对这一情况，我们在油缸活塞杆外侧安装厚度为30mm的钢板将煤与调髙油缸 柱塞隔开，有效的保护了调高油缸。自121105而开采以来，调高油缸没有损坏。 存在问题：开采初期，调高汕缸供液油管与油缸相连的丝咀经常被煤抵坏， 改进措施：加工了一个U形铁板固泄在线咀的外侧，有效的保护了丝咀，从而保护了调高油 缸。 存在问题：采煤机显示屏、指示仪表容易被掉落的肝石砸坏 改进措施：在煤机前而板顶部，安装一块10mm厚钢板，有效地保护了前而板上的显示屏、指 示仪表、控制按钮及液压管路等元件。 存在问题：采煤机闭溜装置投不上 改进措施：先前的KE-3004贝克开关没有闭溜装置

56、，所以需要将贝克开关进行改造，以满足 安全生产需要。即将控制运输机上电机的接触器模块的控制线的断开，连接PT100的一端甩掉， 把另一端从开关小接线咀引出到采煤机控制开关，与采煤机电缆的闭溜线相连，通过采机电缆到 采煤机闭溜按钮的一端经过先导二极管接地，从而在采煤机上可以停止运输机上电机。根据福伊 特的控制原理，运输机上电机断电后3秒下电机断电，实现采煤机闭溜。 c. 有待解决的问题 初期当工作而倾角大于25时，采煤机调高液压系统、变频器、主接触器等元件不能可靠运 行，后经改进，选择国内外最先进的液压及电器元件，增强了可靠性，在今后实际使用中有待进 一步验证。 采煤机行走齿轮销轴易断裂，驱动轮

57、大端盖拆卸较困难，还有待进一步解决。 当工作面倾角大于20、仰俯采15以上时，应考虑导向靴、平滑靴等零部件强度的强化设 计及设备的防滑措施，以便适应性更广泛。 对采煤机的评价 经过一个月的试采煤和五个月的工业性生产试验，西安煤矿机械有限公司、国投新集公司双 方一致认为MG900/2210-WD型双滚筒采煤机，机型结构简单，稳眾性高，维修方便，优点是比较 突出的： a. 摇臂内腔油池、行星头油池通水冷却新结构，解决了摇臂油池油温过髙的问题，大大提高 摇骨传动系统齿轮、轴承、密封件的使用寿命。 b. 摇臂行星头采用成对圆锥滚子轴承新结构，大大改善采煤机行星头润滑密封漏汕的老大难 问题。 c. 牵引

58、部、摇臂行星结构采用四行星轮新结构，解决了行星结构尺寸大，采煤机设计中的难 点问题。 d. 对高强度螺母及长液压拉杠进行工艺攻关，解决机身联接的关键技术。 e. 滑靴采用铸渗工艺，解决耐磨问题。 f. 采用宜铅工艺技术增加采煤机重量并调整机器重心位置。 g. 变频器采用特殊水冷方式，可靠性大幅度提高。 h. 初步实现了采煤机的实时数据远距离监控。 i摇臂外侧加强力喷雾系统，弥补了内喷雾不足。 j.针对复杂地质条件，改进滚筒及行走部等，使采煤机能够直接截割f W7以下岩石、过断 层。 k.采煤机远程监控及诊断系统的应用，能够使煤机公司高端技术人员通过VoIP与井下维修人 员直接对话，实现远程技术

59、支持：通过故障画而，指导井下现场维修人员排除故障。解决了疑难 故障等厂家来人，影响生产时间长问题，提高了开机率。 结论 MG900/2210WD型交流变频采煤机在国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿121105工作面通过 一个月的试生产和五个月的工业性试验，效果比较明显，每天两个班生产，一个班检修。平均日 产量为18660吨，最高日产量为35665吨，最髙月产量为81万吨，工作而总推进度1850. 3米， 共截煤304万吨，割肝石99419立方米，过煤（肝）量约330万吨，截齿消耗12只/万吨，含肝 率约为13.1%。 我们认为：MG900/2210WD型电牵引采煤机技术先进，设计合理，功率大，产

60、量髙，机器运行可 靠，稳怎性良好。选用西安MG900/2210-WD型交流变频电牵引采煤机设备，是解决复杂地质条件 下提高单产水平的有效途径，为实现高产高效综采工作而提供了有利保证。 4、与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较 (1) 国外主要公司交流电牵引采煤机发展情况 a. 徳国Eickhoff公司 2007年Eickhoff公司开发了 SL系列横向布苣的交流电牵引采煤机，其中SL1000,采高范 围3.06.0m,供电电压3. 3kV,最大牵引力1000kN,截割功率可达2x750 (900) kW,装机总功 率可达2400kW,最大采高可达6.1m,采用双变频器“一拖一”系统并具有四