1、我国煤矿采、掘、运装备的研制现状和发展对策,主讲：刘玉华高级讲师.注册安全工程师 注册安全评价师国家653工程培训教师0531-85558889 15863153975,一、国内采煤机的研制现状和发展对策 1、国内采煤机的研制现状电牵引采煤机 MG900/2215GWD截割电机功率：2900（1000） KW牵引电机功率：2110 KW 总装机功率：2215 KW是目前国内功率最大采煤机，最大采高可达6m，可以实现无线遥控、端头站控制、电控箱面板控制和变频器箱面板直接控制，并具有截割电机、牵引电机和冷却系统的温度监测和保护、截割功率监测、恒功率控制和过载保护，牵引电机的电流监测和负荷控制，中文
2、显示运行状态，故障跟踪记忆、开机提示等功能。,电牵引调速系统有3种： 1）交流变频调速系统 2）开关磁阻电机调速系统（简称SRD） 3）电磁转差离合器调速系统n同步=60f/p,2、采煤机与国外技术的差距和发展对策，发展趋势。（1）牵引方式采用电牵引（2）装机总功率不断增大 截割功率：4001000 KW以上 牵引功率：40 KW以上，达到125 KW总装机功率：超1000 KW，达2000 KW以上 牵引速度：V牵1525 m/min N牵757 KN截深：10001200 mm 最大：1500 mm（3）元部件可靠性大幅提高：齿轮：2000 h，轴承：3000 h（4）变频成为主流调速方式
3、：交流变频（5）无链牵引从销轨向齿轨式发展：节距达175 mm（6）普遍采用中、高压供电：面长300，供电容量达5000 kW，主要采用：2300V、3300V、4160V、5000V。（7）监控保护系统的智能化,3、国内采煤机的发展（1）进一步完善和提高交流变频调速牵引系统的可靠性，完善提高系统装置的抗震、散热和防潮性能。（2）研究可靠的微机电控系统，重点提高采煤机电控系统的抗干扰、抗热效应能力。（3）开发或增强电控系统的监控功能。（4）开发装机功率更大的采煤机。（5）提高采煤机可利用率和寿命研究。（6）电器设备结构的小型化研究。,二、国内掘进机械的研制现状和发展对策 1、国内掘进机械的研制
4、现状 机型：从轻型发展到中、重型，切割对象从煤拓展到岩石，切割功率从30KW提高到200KW，机重从13t到56t。 切割顶底板平均岩石硬度可达80Mpa。 在半煤岩道中：5个月总进尺：2000m，最高月进500m，最高日进30m。（谢二） 大同燕子山矿：最高月进700m。 EBZBZSH：金牛能源公司合同，月进尺达1005m。另外，现有：掘锚机：不仅具有截割、装运、行走功能，还自带锚杆机，实现掘锚联合作业。,2、掘进机械与国外技术的差距和发展对策。 1、国外掘进机的技术特点和发展趋势（1）向大功率、重型化的方向发展。不移位截割断面达3542m2，能在纵向16、横向8的较大倾斜状态下工作。（2
5、）重视对提高截割能力的研究。（3）实现自动控制和工况监测。（4）开发综拓作业线配套设备。,2、我国掘进机存在的差距： （1）元部件质量不高； （2）开机率低； （3）喷雾除尘效果差； （4）电控系统故障率高； （5）移动电站不能随机移动； （6）供电质量不能满足运行要求。,3、我国掘进机的发展目标：,（1）发展巷道快速掘进技术； （2）进一步提高掘进机的截割能力； （3）推进机电一体化技术； （）开展对重要元部件的研究。,三、国内带式输送机的研制现状和发展对策,1、国内带式输送机的研制现状和发展对策 目前我国的固定型和可伸缩带式输送机的带速一般不超过4m/s，单机长度小于5km，输送量小于30
6、00t/h，带强最高为ST4000。 西山煤电总公司空地矿：运距5400m，坡度012，运量：900t/h，V3.5m/s，带宽1.2m，电压10KV，装机总功率：3630KW。 神东大柳塔矿：带宽1.6m，V4.0m/s，总功率：35003500KW，运量4000t/h，运距6km。 晋城赵庄矿：主斜井：运距1580m，倾角16，运量：2500t/h，V5.6m/s，带宽1.6m，电压10KV，总功率：31850KW。,胶带输送机国内外发展情况,发展方向：长距离、大运量、高速度、大功率、低能耗。北非：撒哈拉大沙漠10台钢丝绳芯100公里 美国：河湖 169公里 德国：莱茵河菲尔图纳露天矿6.
7、4米宽，3.75万吨/小时， 90万吨/天 日本：单机长度15.5公里 德国：高速胶带：15m/s我国输送机托辊寿命为2万h，国外托辊寿命59万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30% 40%。,大型带式输送机的关键核心技术上的差距,带式输送机动态分析与监测技术 长距离、大功率带式输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型带式输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系统（一般取n=10左右），与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体，长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能
8、简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系统，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平（输送带安全系数n=56），并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。 可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机制动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击，软起动时应有分时慢速起动；还要控制输送机起动加速度0.30.1 m/s2，解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象
9、，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会出现不均衡，一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制，并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率500 kW时，可控CST软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组
10、合而成（即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达98% 以上。但价格昂贵，急需国产化。,技术性能上差距,装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4250 kW，国外产品可达4970 kW，国产带式输送机的装机功率约为国外产品的30%40%，固定带式输送机的装机功率相差更大。 运输能力 我国带式输送机最大运量为3000 t/h，国外已达5500 t/h。 最大输送带宽度 我国带式输送机为1400 mm，国外最大为1830 mm。 带速 由于受托辊转速的限制，我国带式输送机带速为4m/s，国外为5m/s以上。 工作面顺槽运输长度 我国为3000 m，国
11、外为7300m。 自移机尾 随着高产高效工作面的不断出现，要求顺槽可伸缩带式输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。 高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车张紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带不易跑偏，不会出现脱轨现象。 输送机品种 拓展运人、运料或双向运输、弯曲、大倾角（+25）直至垂直提升等。,可靠性、寿命上的差距,输送带抗拉强度我国生产
12、的织物整芯阻燃输送带最高为2500 N/mm，国外为3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 N/mm，国外为7000 N/mm。 输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的50%65%，国外达母带的70%75%。 托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于带式输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h，国外托辊寿命59万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30% 40%。输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命2万h，国外减速器寿命7万h。
13、带式输送机上下运行时可靠性差,控制系统上差距, 驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如BOSS系统、CST可控传动系统等，控制精度较高。 监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器PLC，开发了先进的程序软驱与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启（制）支装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。 输送机保护装置 国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂
14、、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。,2、带式输送机与国外技术的差距和发展对策,1）国外带式输送机的发展 （1）向大型化和高速化方向发展：V8m/s，带宽：2m，单机长度16km，单机驱动功率可达11000KW，运量达4500t/h，带强ST7300。（2）不断完善驱动技术（3）开展动态分析研究（4
15、）采用多点驱动技术：各驱动点的功率分配，功率平衡，启动延迟技术。（中国中间点3个）（5）实现在线监测和实时监控（6）加强对主要元部件的研究,2、带式输送机与国外技术的差距和发展对策,2）国内带式输送机的发展（1）实现在线检测和实时监控（2）开展动态性能研究（3）加强主要元部件研究：驱动装置、张紧装置、清扫装置、高速托辊自移机尾、高效储带装置。（4）开展经济性和可靠性研究（5）开展对特殊机型输送机研究,、带式输送机常用机型：,（）固定带式输送机：是目前使用量最多的一种机型，主要用于水平或倾角小于18的场合。 （）可伸缩带式输送机：主要用于采煤工作面运输巷道运输，机尾可随采煤工作面的推进收缩，利用
16、储带仓收容多余的输送带，结构紧凑，机架轻巧，拆装方便，一般采用整芯带，用机械接头联结，可配中间驱动装置满足较大运能和较大运距要求。,、带式输送机常用机型：,（）大倾角上下运带式输送机：为了适应国内煤矿使用大倾角上下运带式输送机的迫切性和广泛性，改进和研制不同带宽的双排V形深槽托辊组，使输送倾角提高到了35，下运输送带倾角也可达28，大倾角上运输送带既能实现软启动和均载，又能改善制动性能，输送带宽增加到1600mm，功率增加到3000KW，运距达到1500m以上，带速提高到4.5m/s，运量提高到2500t/h，原煤允许含水量放宽到20。 （）水平拐弯带式输送机：可以绕开建筑物或不利地形，减少甚
17、至不设中间转载站，集中系统供电和控制，减少物料溢出或堵塞的危险，减少粉尘飞扬和噪声，减少了不必要的能耗。,、带式输送机常用机型：,（）下运带式输送机：长运距、大运量、大倾角下运带式输送机的使用，得到广泛使用，具有较好发展前景，但由于带速高，移动部分和转动部分的惯性很大，其下滑力也很大，产生中经常出现打滑、滚料、飞车等事故，因此，国内外煤矿常用的制动装置有三种：1）液力制动装置2）液压制动装置3）盘式制动装置 （）垂直提升带式输送机 垂直提升带式输送机目前存在问题：输送带：a.阻燃性：要求钢丝绳芯带具有阻燃性能。b.安全性：如何防止断带，尚未解决。c.冷粘技术：冷粘技术仍有待提高。 2）技术性能
18、： a.清扫装置b.凸弧段抛料问题,、带式输送机常用机型：,（7）管状式带式输送机 优点：1）封闭输送物料，物料不会洒落和飞扬。2）弯曲运输，可以在较小半径空间任意方向弯曲。3）大倾角运输，运输倾角可达2747。4）不存在跑偏问题。5）分别可利用输送带的上下分支同时输送物料。6）断面积较小，为普通带式输送机的断面积的0.60.5倍。7）整机移动方便，重量轻，环境卫生良好。8）可以减少转载环节，便于实现控制。缺点：1）对输送物料的块度有一定要求。2）不适用多点装卸料。3）不适用给料不均匀的场合。目前管状输送机不适用于井下运输。,、带式输送机常用机型：,（8）压带式输送机：由上下两条闭环输送带组成
19、。下带起承载作业，上带又称为覆盖带，主要用来夹紧物料，产生挟持作用，阻止物料的下滑和滚动，实现物料输送带同步运行，压带式输送机也是为增大输送倾角而设计的。国内生产的压带式输送机倾角可达90，物料最大块度可达300mm，目前煤矿井下没用。,四、工作面刮板输送机技术现状与发展趋势,一、概述 （一）分类 电机功率从7.51000KW（2500KW），输送能力从30t/h3000t/h之间。 1、按牵引链的条数和布置方式：单中链、边双链和中双链； 2、按溜槽的布置方式：重叠式和并列式； 3、按溜槽的结构：开底式和封底式； 4、按卸载方式：端卸式和侧卸式； 5、按功率大小：轻型（单电动机功率小于或等于4
20、0KW）、中型（大于40KW，小于或等于90KW）、和重型（大于90KW）。,工作面刮板输送机技术现状与发展趋势,1、整机技术现状与发展趋势上世纪80年代以来，国内外刮板输送机都在向大运量、长运距、大功率、高强度、长寿命与高可靠性方向发展。 目前：综采最大的刮板机，运量达6000t/h，装机功率4800KW，运距450m。（国外） 国内：运量：3500t/h，装机功率：3700KW，运距300m。 按牵引链条数目：单链双边链三链单链双中链差距：国内：0.15 万T/断链一次，链强35 T/链国外：10 万T/断链一次， 链强85 T/链,四、工作面刮板输送机技术现状与发展趋势,2、元部件技术现
21、状与发展趋势 1）机头：国内外大运量重型刮板输送机均采用交叉侧卸机构，卸载高度降低。 2）机尾：采用可伸缩机尾，并分为手动紧链系统和自动紧链系统，始终保持最佳张紧状态。 3）链轮组件：延长链轮的使用寿命。,四、工作面刮板输送机技术现状与发展趋势,2、元部件技术现状与发展趋势 4）软启动装置：阀控充液式液力偶合器。 阀控充液式液力偶合器的主要技术特点： （1）可以实现刮板输送机的空载启动和过载保护。 （2）通过换水可以实现刮板输送机的频繁启动，而不必限制启动频率。 （3）通过改变液力偶合器的充液顺序可以实现多机驱动下的顺序启动，通过偶合器的本身特性实现多机驱动下的负载平衡。 （4）可以实现慢速验
22、链。 （5）双腔设计，结构紧凑，功率传递部件无机械接触，可靠性高。 （6）以清水作为工作液，安全方便而且廉价，可以通过水管或水箱供水，通过排水液泵管排水，排液压力由主电机带动的液力循环产生，通过本安型先导组合阀直接对水循环进行控制。 （7）在不影响功率传输的情况下，可以换水来散热。,四、工作面刮板输送机技术现状与发展趋势,2、元部件技术现状与发展趋势 5）中部槽：目前中部槽多采用形断面槽帮，整体铸焊封底式结构，寿命达到1000万t。 6）圆环链：国产最大到：42146，抗拉强度为2270KN国外： 48152，抗拉强度为3550KN 7）接链环，立环接链环，如42146，接链环破断力达2500KN 8）大功率齿轮传动装置,四、工作面刮板输送机技术现状与发展趋势,3、我国刮板输送机的发展方向与国外相比，关键部件寿命，可靠性有差距，特别是软启动，过载保护，链条自动张紧等高端技术方面，提高机电一体化水平。,
