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,,煤矿新技术、新工艺、新设备和新材料,COOPERATIONREALIZEDREAMS,讲授人廖志伟工程师专业四级师DATE2019.07.26,一、新技术、新工艺、新设备和新材料1、现代化矿山信息集成（数字矿山）2、采掘机械方面的新技术3、变频技术的应用4、ZBT系列智能斩波调速控制器在电机车上的应用5、其他“四新”技术介绍,一、数字矿山简介1.1数字矿山就是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。数字矿山就是“感知矿山”。（1）数字矿山的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；（2）其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。,数字矿山“感知矿山”，就是通过各种感知、信息传输与处理技术，实现对真实矿山整体及相关现象的可视化、数字化及智慧化。信息全面数字化就是将矿山地理、地质、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生态等综合信息全面数字化。动态控制矿山安全生产与运营的全过程将感知技术、传输技术、信息处理、智能计算、现代控制技术、现代信息管理等与现代采矿及矿物加工技术紧密相结合，构成矿山中人与人、人与物、物与物相联的网络，动态描述、控制矿山安全生产与运营的全过程。,数字矿山建设的基本内容有（21个）安全监测监控系统、井下人员定位和管理系统、工业电视监视系统、井下皮带监控系统、主副井提升监控系统、采区变电所监控系统、主要扇风机房监测系统、系统集成平台建设、矿压观测与分析系统、水文监测与分析系统、,矿井火灾束管监测系统、地测地理信息系统、采矿协同设计系统、输配电地理信息系统、智能化矿井通防系统、给排水地理信息系统、综合管线管理系统、安全管理系统、资产管理系统、矿山生产成本管理系统、矿山综合管理系统等；,这个自动化系统还未将综采工作面设备监控系统和综掘设备监控系统融入进来，目前还只为网络化的语音信号传输和管理以及工业电视组成。在调度指挥控制中心可以监控煤矿井上、下安全生产全过程，并通过网络将其传输到煤矿各科室和上级调度中心。,某矿综合自动化系统实例,分站,移动通讯,变电所,中央变电所,视频监控,固定通讯,提升,洗煤,分站,皮带机,风机,空压机,地面变电所,主排水泵,1.2安全监控系统对井下有毒、有害气体、工作环境温度、设备开停状态等实行监控。1.3人员定位系统对井下人员进行下井次数、井下停留时间、位置等信息进行监测、总分类统计，并自动生成考勤记录表。同时也可以对地面人员的上下班实现考勤管理。1.4综采工作面监控系统可对工作面设备运行、环境参数进行远方监测和控制、显示，并能对生产进行及时调度。,综采工作面监控系统构架图,综采工作面监控系统,,,耦合电源箱,多功能电话机,矿用隔爆并本安型组合开关,综采工作面监控系统实现（1）对工作面设备的控制（矿用隔爆并本安型组合开关）实现对工作面破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机等的逆煤流启动、顺煤流停车及单控、点动逻辑闭锁；实现对工作面设备的近端和远端启停控制，监测工作面破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机前后运输机等设备的工作电流、电压、功率等数据的动态变化。（2）对环境参数的监测（安全监控系统）监测顶板矿压、瓦斯浓度、空气温度、环境风速，在控制系统上可进行实时数据显示，并可同步数据上传到地面。,（3）地面综合数据显示显示工作面设备和皮带机运输系统设备的运行状况，沿途电话状况，环境参数情况，使矿井调度中心操作员及时直观掌握生产状况，满足生产调度和安全指挥要求。（4）语音报警实现工作面设备和皮带机运输系统设备的启停语音报警，实现环境参数超限、设备电压、电流过载语音报警。（5）采煤机定位对采煤机在工作面位置进行监测，通过对采煤机在工作面位置连续监测，可随时掌握工作面的生产情况，以便合理调度生产。,（6）皮带保护功能可监测温度、堆煤、撕裂、速度、跑偏、烟雾，实现开关量、模拟量的双输入和就地显示。,压风机监控系统,,,,,返回,压风机监控系统,压风机监控系统接入,,,,,每台空压机配置有PLC自动控制装置，具有COM通讯接口。,,井下主煤流运输集控系统,,安全保护系统具有胶带机打滑、堆煤、满仓、煤位、超温洒水、烟雾、温度、沿线急停、跑偏、断带、撕裂和语音系统等多种保护和装置。,,井下主煤流运输系统,返回,,井下泵房监控系统,井下中央泵房,,设备分布图,,压力,负压,,水泵前轴、后轴、电机前轴、定子、后轴温度传感器,超声波流量、液位传感器,真空泵,射流泵,传感器压力、负压传感器；温度传感器；超声波流量、液位传感器。抽真空装置真空泵、射流泵、电动球阀执行装置就地箱、电动闸阀,返回,,井下变电所监控系统,,,返回,地面变电所监控系统,返回,,,地面变电所监控系统,用PLC等作为控制核心，并与现场总线相结合，对煤矿主扇风机统一集中监控，通过以太网与全矿井自动化平台无缝接入，实现主扇风机的无人值守。,主通风机监控系统,返回,,,返回,提升机监控系统,,,,,通过提升机配套的PLC电控系统，可以直接接入工业以太网交换机，接入方式有两种一是从电控系统的PLC接口（以太网、COM）上接入；二是从控制系统的上位机接入。实现对提升机系统的全部信息的网上监测。要求监测的主要信息实时速度、电流曲线、电压、电流、故障、开停、电机温度、PLC状态、开关量、模拟量、钩数、提升容器位置等。,返回,,,提升机监控系统,,,提升机监控系统,煤矿安全监测、监控系统,传感器CH4、CO、O2、CO2、风速、风量、气压、温度等,井下监控分站,信号传输网络时分制系统、频分制系统、码分制系统、复合复用方式,地面中心站,煤矿安全监测、监控系统,返回,,,摄像机,摄像机,摄像机,返回,,PHS小灵通移动通信系统,,CDMA移动通信系统,煤矿CDMA系统构成如图所示，主要由地面局端机包括服务器、操作维护子系统、无线交换机、基站控制器、基站、功率分配器、功率合成器、近端光模块、井下覆盖网包括光分线盒、光合路／分路器、矿用无线信号变换器、无线耦合器、无线功分器、漏泄电缆、定向天线及相应的终端设备包括数据终端、视频终端、无线手机等等组成。,,WiFi,,,井下人员定位及考勤管理系统,多线程并发式轮询机制光纤工业以太环网的应用使整个系统的传输速率可高达100M/1000M，利用多线程并发式轮询机制，配合高速数据传输通道，极大的缩短了轮询时间，从而极大的提高了实时性，最高可以实现2秒钟内将无线数据采集器采集的数据写入数据库。,,井下人员定位及考勤管理系统,功能对入井人员进行下井次数、井下停留时间、所在位置等信息总分类统计，并自动生成考勤记录表。同时也可以对地面人员的上下班实现考勤管理。,返回,1.5煤矿电力监控系统,煤矿电力监控系统是针对煤矿供配电系统的特点，采用地面电力系统自动化的最新技术、嵌入式系统技术、分布式网络技术等，适用于煤矿井下或地面严酷环境，对煤矿井下上10kV及以下供配电系统实施一体化实时监控，可实现变电所无人值守或少人值班，减少事故发生，缩短故障处理时间。系统功能特点1、可监测电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度、开关分闸／合闸状态等,电力参数；2、可在地面监控主机上对井下智能隔爆开关进行分／合闸控制、参数整定、故障诊断等；具有过载、短路、断相、漏电、绝缘监视等综合保护功能；3、可生成按用户要求定制的各种报表、图形和曲线；4、具有自动报警和预测分析功能，方便用户安全、合理用电；5、配备网络视频监控设备，可实现井下变电所无人值守或少人值班；,6、对660V到10kV各电压等级、各厂家的新旧馈电开关有全盘解决方案，从而实现全矿井的电力监测与控制；7、数据共享，支持信息网络发布；8、系统结构灵活，具有多种联网方式，适合大中小各类煤矿。9、系统主要技术参数系统容量256个电力监控站／电力分站主站容量32个回路分站容量8个回路,KJF88矿用一般型电力监控站,是井下矿用一般型变电所内所有供、配电设备的就地集控装置。该电力监控站内嵌视频监控装置，可实现井下矿用一般型变电所的无人值守。,1矿用一般型，标志为“KY‘’。2监测容量为32回路。,3通信接口与上级设备通信接口为RS485／以太网；,与下级设备通信接口为RS485／CAN总线；视频控制通信接口为RS485串口。4视频输入最多2路。5以太网光接口类型为SC型，传输速率≤lOOMbps。6工作电压AC220／127V，功耗小于300W。7带备用电池，系统断电后，监控主站能继续正常工作2小时以上。8外形尺寸Lbhmm7006001600。9重量100kg。,KJF99隔爆兼本安型电力监控站,主要功能是完成电力参数的采集、存储、分析和统计，并能和上位机进行数据交换。可在地面对该电力监控站进行远程控制或者就地实施红外遥控，从而实现井下变电所的就地集控，达到无人值守的目的。,1防爆型式为隔爆兼本安型，防爆标志为“Exd[ib]I。2监测容量为32回路。3通信接口4个RS485，1个CAN。4以太网电接口传输速率为10／100Mbps。5以太网光接口类型为SC型，传输速率≤100Mbps。6视频输入最多2路，为模拟光信号。7工作电压ACl27／220／660V可选，功耗小于200W。8带备用电池，系统断电后，能继续正常工作2小时以上。9外形尺寸Lbhmm600460745。10重量175kg。,二、采掘机械方面的新技术,1、集团公司综合机械化开采“四化”2、采煤机上的新技术3、久益煤机介绍4、掘进机械化的步法加快（1）液压钻车（2）无极绳牵引车,综合机械化开采“四化”要求,综合机械化开采“四化”要求生产能力匹配；几何机构匹配；工作性能匹配；使用寿命匹配；地质条件匹配；开采工艺匹配；,“四化”之二自动化,“四化”之二自动化主要通过中央控制系统与支架电页控制系统实现成套设备的远程集中监控和自动采煤工艺,,“四化”之三极限化,“四化”之四无人化,2.1采煤机上的新技术2.1.1无链电牵引变频调速采煤机的特点（1）取消了易出故障、维修困难的液压马达、液压泵、阀组和大量易燃、易漏、易污染、价贵的液压油，抗污染能力大大提高、从而提高了运行的可靠性和经济的合理性；（2）电牵引部的调速、换向、过载保护和各种监控部件都可以由电气系统实现。易于实现各种保护、检测和显示，机械传动部分大为简化，因而可以缩小采煤机的体积，采煤机总重量可比液压牵引采煤机减轻1／3；,（3）电牵引部传动效率比液压牵引提高30﹪；（4）采用电子元件控制系统，动作灵敏、迅速，过渡过程反应快，只有几十分之一秒。保护装置齐全，具有较好的自动调速性能，为实现采煤机全自动控制提供了条件；,（5）取消了传统采煤机的平板式托架，采用框架结构。大框架由3段组成，他们之间用高强度液压螺栓副连接，结构简单、强度大、可靠性高、便于拆装；（6）采用交流变频调速，调速范围广，系统体积小，故障少，能得到大的牵引速度和牵引力；（7）各主要部件安装均单独进行，部件间没有动力传递连接都能从机身的采空侧抽出，容易更换，维修方便，设备利用率高。,（8）截割电动机横向布置在摇臂上，摇臂和机身连接处没有动力传递，取消了易损坏的螺旋伞齿轮传动和结构复杂的通轴，可使机身长度缩短；（9）采煤机电源电压等级多采用3300V，采用单根电缆供电，电缆数量、直径都减少，利用电缆拖移，便于现场管理；（10）调高系统多采用集成阀块，管路少，维修方便（11）变频器安装在采煤机机身上，可避免因电缆拖移而损坏变频器；,（12）采煤机上所有的截割反力、调高液压缸反力和牵引反力均由大框架承受；（13）各个需要动力的部件，都由单独电动机驱动，不仅可以减少相互间复杂的传动关系，而且有较好的通用性和互换性；因此，电牵引采煤机是采煤机发展方向。,2.2采煤机的型号含义,例如MG300/680-WD式中M采煤机；G滚筒式；300截割电动机单机功率，KW;680总装机功率，KW;W无链牵引；D电牵引采煤机，无此符号为液压牵引采煤机；,2.3久益采煤机,2.3.4久益采煤机的特点,,,,,,,,2.3.5掘进机械化,随着采煤机的使用，采煤工作面的推进度加快，开拓煤量和准备煤量的速度要求增加，为达到安全高效，要求掘进的速度要加快，只有采用掘进机械化才能解决采煤对掘进速度的要求。掘进机是一种能够完成截割破碎、装载运输、转载煤岩，并能自己行走，具有喷雾除尘等功能的巷道掘进联合机组。现在有的掘进机组还可以完成锚喷支护的钻孔、喷浆等工作，实现一次成巷。与传统钻爆法相比，掘进机,掘进巷道具有掘进效率高掘进速度快、劳动强度低、围岩破坏小、巷道质量高和有利于安全生产等特点。2.3.6.1掘进机分类1，按掘进机的使用范围分（1）煤巷掘进机，截割坚硬系数f≤4的煤岩巷道；（2）半煤岩巷掘进机，适用于截割坚硬系数4＜f≤6的半煤岩巷道；3岩巷掘进机，适用于截割坚硬系数f＞6的岩石巷道；,2、按掘进机的结构特征分（1）全断面掘进机，它的截割机构在平行于工作面的迎头平面内绕机器的纵向中心轴线旋转，对整个巷道断面同时进行切割，如盾构机，主要用于截割圆形、拱形断面的岩石巷道。2部分断面掘进机，它的截割机构仅能同时截割工作面煤岩断面的一部分。为截割破落整个工作面的煤岩，必须在断面内多次连续地移动安装在悬臂上的截割头，悬臂可沿工作面的水平或垂直方向作左右或上下摆动，这种掘进机用于掘进煤和半煤岩巷道，如,悬臂式掘进机。2.3.5.2掘进机的型号含义如EBZ-132E掘进机B半煤岩Z切割头形式纵轴式（H-横轴式）132截割电动机功率132KW总功率217kw,EBZ132Z型掘进机,EBZ132Z型掘进机技术特点EBZ132Z型掘进机是一种以现代计算机、通讯及传感技术,集控制、记录、存储、保护、故障报警、报表查询、专家自诊等高科技技术为依托的、具有高附加值的产品；是根据我国煤矿地质条件特点及掘进机制造企业几十年掘进机生产经验和众多用户提出的改革建议后,创新研制成的窄机身、矮机身、功率适中的掘进机。EBZ132Z掘进机,能够实现连续切割、装载、运输作业。,EBZ132Z机重t40机长m10.6宽m2.2机高m1.48截割功率kw132/75装机总功率kw207不含二运11KW截割头转速r/min47定位截割高度m3.8定位截割宽度m4.5经济截割硬度MPa≤70装载能力m3/h204行走速度m/min0-6.6履带板宽mm450接地比压MPa0.14油箱容量L500供电电源VAC1140/660V--50Hz伸缩行程mm500,液压凿岩有如下优点,1、节约能源。2、凿岩效率高、速度快。3、钻杆成本低。4、降低凿岩成本。5、改善工作环境，噪声低。6、液压凿岩施工可提高施工质量。7、由于司机操作位置远离工作面，处于支护下工作，防止了空顶作业，有利于安全生产。,CMJ17HT全液压掘进钻车概述,液压钻车结构特点,1、外形尺寸小，结构紧凑，功能多，效率高。2、该车是模块式结构，可解体为四个部分（即行走底盘、左钻臂、右钻臂、动力部分），拆装方便。3、双臂凿岩动作灵活。钻臂具有六种动作，能在工作面任意位置凿岩，补偿定位准确。4、底盘为整体刚性组合。刚性底盘为焊接结构、整体性好，刚性和强度大，是全机的基础。底盘后部内空腔为油箱，底盘中部上面左右各安装一个钻臂座，承受左右钻臂凿岩机构的动载和静载。稳定钻车的支腿分别装在钻车的左右两侧，凿岩时钻车稳定可靠。5、行走驱动装置有两条履带，用于履带链轮驱动的行走减速机是带内置液压马达极紧凑的传动部件，每条履带单独用液压马达作动力，通过减速机驱动使车辆行驶。最高行走速度为2.4公里/小时，制动器集成于液压马达中。当低于设定压力时，停车制动自动起效。,6、钻臂采用轻型旋转钻臂，带行程增倍机构的推进器（行程增倍机构由推进油缸、滑轮组、钢丝绳、凿岩机滑板和钢丝绳涨紧装置组成）。推进油缸行程为1565毫米。最大钻孔深度为3100毫米。7、动力单一化，能耗低，从钻车行走与凿岩工况彼此独立出发，共用一台两联油泵供油。因此整机功率仅55千瓦，全部动力集中组成动力模块，分别用于两联主泵、一联辅泵。8、液压系统先进，采用中高压系统，油路左右对称、系统保护齐全，凿岩系统采用逐步打眼机构，当开始凿孔时可缓慢冲击，待孔定位后可逐步加压到最大冲击能量，当凿岩终止时可自动停止。卡钎时可自动停止凿岩和推进，待故障排除后继续凿孔作业，在系统保护中有液位控制器，防止油位过低。有回油过滤和凿岩机高压过滤等装置。,液压钻车的工作原理,由动力供应系统即电源（包括高压电缆、变压器、低压电缆和电气开关箱）把动力源接入钻车的动力模块，由动力模块通过三联泵把电能转化成液压能，钻车的行走由液压马达、减速机驱动履带。钻车凿岩时由液压系统驱动两侧的支腿稳车，然后使两臂动作选择孔位，通过补偿装置使推进器定位，然后操纵凿岩钻孔系统，使液压凿岩机凿岩作业，供水系统冲洗炮孔。,液压钻车型号说明,CMJ217HT,,,煤矿用,企业代号,适用断面,掘进,钻车,,,,,,,,,液压钻车结构,CMJ2-17HT煤矿用全液压掘进钻车由1左履带总成、2右履带总成、3底盘、4左钻臂、5右钻臂、6左推进、7右推进、8钎具、9动力系统、10电气系统、11随机工具、12液压系统组成,液压钻车参数,1、整机性能,2、凿岩机性能,3、推进器性能,4、钻臂性能,5、行走机构,6、液压泵站,7、辅助工作装置,1.煤矿用起伏巷普轨乘人装置,乘人装置应用范围常州科研试制中心有限公司生产的SQ系列无极绳连续牵引车的配套车辆煤矿井下其他各种轨道驱动装置的配套车辆,运人系统组成无极绳连续牵引车起伏巷普轨乘人装置1、牵引绞车1、乘人车2、张紧装置2、制动梭车3、尾轮3、辅助牵引制动车4、沿途轮组4、插销、连杆、保险链、5、电控保护系统6、通信系统7、钢丝绳,1.1运人系统组成,1.2乘人装置型式,RQ15-6（9）/50型煤矿用起伏巷普轨乘人装置由一辆制动梭车，一辆辅助牵引制动车和中间1-3辆专用乘人车（简称乘人车）通过连杆和保险链连接而成。,1.3乘人装置型号表示方法,,1.4乘人装置基本参数,额定牵引力50kN最大运行速度2.53m/s（根据绞车设定）适用轨距600/900mm适用轨型22、24、30、38kg/m等适用巷道变坡倾角15（大坡度需特殊设计）最大运距2200m最小弯道半径水平9m垂直15m制动闸提离轨面≥6mm,2乘人车,乘人车万向节型转向架具有自由上下坡、水平拐弯和过三角坑轨道功能弹性碰头具有运行方向缓冲和变坡、拐弯时自由摆动功能车厢与车架间的减震弹簧具有减震功能摆动座椅具有适应倾角变化时平衡功能使用担架具有运送伤员功能动作演示,敞开式乘人车5排固定式倾斜座椅朝向一致，侧门敞开，挂有保险链，后门可开合。移门式乘人车4排座椅两两相对，车门移动可封闭，玻璃窗户。,2.1乘人车形式,2.3应用实例,井下运行实况,2.4场地试验,乘人装置场地试验,2.5乘人装置安全保护,局部卡轨防掉道保护速度无级可调操作台集中控制运行状态模拟显示和视频图像实时显示双重过卷停车保护超速、欠速停车保护漏泄移动和定点急停保护制动车下闸抱轨制动自动停车保护机械传动故障安全闸末级制动保护钢丝绳打滑、断绳制动车抱轨制动保护,3制动梭车,全国唯一普轨液压超速自动抱轨安全制动车制动梭车包括RQ-03C、RQ-03D、RQ-03F单绳制动车,RQ-03FS双绳制动车等规格。既可运物又可单独与专用乘人车配合实现起伏巷运人。可实现无极绳系统的跑车抱轨安全制动。既可手动又可自动下闸保护，具备下闸急停绞车功能。全系列规格有RQ-03C80KN制动车用于运人系统。RQ-03D135KN制动车用于90KN牵引力以下系统。RQ-03F（S）240KN制动车用于160KN双绳牵引系统。,RQ-03制动梭车,3.1工作原理,取速车轮采集车速，通过增速机构驱动双向液压泵，双向液压泵线性输出与转速相适应的流量，流控阀识别流量，当车轮转速超过设定值时，液控单向阀打开，制动缸无杆腔压力油被释放，制动闸抱轨制动。,3.2技术参数,,,3.3结构特征,制动车包括车架、车厢、储绳滚筒、液压系统、制动装置、急停装置等部件组成。,3.4取速车轮,取速车轮为制动车的关键部件，起提取制动车速度信号的作用。取速车轮分为车轮、增速装置、双向液压泵三大部分。车轮的外形及材料与固定车轮相同，作用是①支撑制动车重量；②驱动增速器，产生驱动双向液压泵的扭矩。增速装置通过链轮传动实现增速传动，链轮传动需定期加注润滑脂。双向液压泵是我公司独立研制的液压单元，本单元可以正反向旋转，以适应制动车的前进与后退运行。,3.5制动装置,制动装置属于失效安全型。正常工作时，无杆腔进液，制动缸伸长，闸钳张开，并把闸块提离轨面，车列可以顺利运行。当需要制动时，释放无杆腔压力油，制动缸收缩，闸钳夹紧，实现制动器夹紧轨道。制动闸抱轨重载溜坡,3.6急停绞车功能,制动车信号急停装置安装于制动车车厢内操作台内部，由压力开关、手机固定座、专用手持机、手持机F型插头及测压软管等组成。其工作原理是压力开关（常开）采集系统压力信号，当系统压力低于设定值（4Mpa）时压力开通过手持机F型插头将GND与KZ两端与形成通路从而使KTL110-SD型专用手持机发出急停指令。信号急停手机为专用手机型号目前仅限KTL110-SD（湖北沙鸥）；保证制动车系统压力为系统额定压力，在系统运行前需检查系统压力，压力低于系统额定压力0.5MPa时需对系统进行补压；压力开关及其它连接附件均固定在操作台内部，且设定值已预置，无需重新调定。,3.7液压系统,液压系统是制动车脱钩自动保护的核心，保证了对制动车速度的提取、判断制动。在正常运行时，制动车由驱动装置牵引，只要车列不发生脱钩，就不允许扳动手动制动阀制动。当且仅当脱钩情况发生时，跟车人员才可以扳动手动制动阀来实施人工制动。制动时，在弹簧力的作用下，内外缸套收紧使闸钳夹紧轨道两侧面实施制动。起闸时采用手压泵或气动泵打压，当压力达到系统工作压力后，闸钳升离轨面大于6mm。制动车可以通过普通道岔。,4辅助牵引制动车,当无极绳连续牵引车系统在运输多节矿车车列或采用钢丝绳扣牵引运输长料件车列时，在车列的尾部（或头部）加挂辅助牵引制动车并与系统钢丝绳连接后，能够在车列运输过程中保证车列中各节车的相对位置。在车列上下坡时能够有效避免冲击现象，从而提升无极连续牵引车系统的运输能力及运输效率。辅助牵引制动车包括RQ-04C、RQ-04D、RQ-04F单绳辅助牵引制动车以及RQ-04FS双绳辅助牵引制动车等规格。分别可用于运人系统与160KN牵引力以下无极绳连续牵引车系统使用，既可运物又可单独与专用乘人车配合实现起伏巷运人。,RQ-04辅助牵引制动车,4.1技术参数,,,,4.2结构特征,制动车包括车架、车厢、夹绳牵引板组件、液压系统、制动装置、急停装置等部件组成。,DQD10气动单轨吊设备概述,DQD10气动单轨吊车是利用悬空轨道，以气马达经减速机构减速后带动滚轮沿轨道立板摩擦驱动的设备。该单轨吊车由轨道、吊挂及高度调节装置、风动葫芦、主驱动装置、滑车、承载车、控制系统等部分组成。每节轨道靠销轴联接，吊挂于航道顶板上的工字钢、锚杆或U型棚上。行走机构由气马达、减速箱等部分组成。减速箱的输出端与驱动轮连接，行走胶轮与轨道立板贴合，靠摩擦传动。葫芦安装在行走机构下方。主要用于煤矿井下采、掘工作面、联络巷道等上下端头超前支护用物料运输及设备拆装，也可用于井下其它代替小绞车牵引或短距离无极绳绞车牵引的地点。,,主要技术参数,载荷-坡度表,设备安装图,二、操作规程,2.1、一般规定1、操作人员必须经过专门技术培训，熟悉机器的结构、性能、工作原理，能严格按照设备使用说明书的要求准确、熟练地操作设备，懂得设备的一般维护保养和故障应急处理知识。2、给设备提供清洁干燥的空气（供给气源应清洁干燥），气压控制在0.4-0.8MPa范围内。3、单轨吊操作由两人进行，一人操作，一人协助，并履行监护职责。4、操作人员离开设备及交接班时，必须切断风源，检修时还应挂上停风检修牌。5、前后挪移轨道时，必须有牢靠的作业平台和防护设施，保证人员和设备安全。,2.2、使用前准备2.2.1作业环境检查1、对单轨吊运行区间的通风、瓦斯、巷道支护、有无障碍物，进行安全确认，安全环境和运输空间要满足要求、符合相关规定。2、对悬挂轨道的生根点（锚杆、锚索、U型棚或工字钢棚）及吊挂装置进行全面检查，确保牢固可靠。同时检查轨道及连接点是否完好，轨道上不得有杂物，粘结在轨道面及车轮外缘的煤粉等必须及时清理，保证车轮与轨面良好接触，轨道内不得有块状杂物，保证车轮在轨道内可轻松滑动。3、检查单轨吊轨道两端的阻车装置，必须可靠有效，并悬挂醒目的警示牌板，防止脱轨。4、吊车运行区间两端要设置醒目的警戒标志，非操作人员在设备运行时严禁入内。2.2.2设备检查1、设备各气管必须连接牢固，不得有损伤、变形、严重折弯和漏气现象。2、各操作按钮必须齐全、灵敏、可靠。3、设备零部件和指示仪表要完好无缺，部件磨损不超限；各连接螺栓、销轴齐全紧固，转动部件灵活可靠。5、空气过滤装置完好，并按规定及时进行清洁处理。4、油雾器内所用气动专用油油量应符合规定要求。5、起重葫芦链条不得有硬性损伤、严重锈蚀、打结、掉槽、跳链现象，严禁拖地。6、供风胶管完好且连接牢固，长度满足使用要求。设备运行无卡阻现象。,2.3、起吊物料1、每次起吊重物时，物料吊装不得超过设备的额定载荷。要针对所搬运物料的重量、大小、形状等选择合适的吊具，并进行认真检查，确认完好方可使用。2、物料要捆扎、吊挂牢固、重心平稳，严禁偏装偏载。起吊超长物料时，物料方向必须与轨道平行，并加以固定，防止旋转；吊运零散的物件时，必须使用专用集装箱装运。3、起吊重物必须做到垂直起升，严禁斜拉重物，重量不清楚的物料不吊。4、起吊时人员不得手扶干预重物，不得站于设备正下方，应选择合适的站位并远程平稳操作，以防重物提升过程中扭动伤人。起吊葫芦钩头向上提升应留有一定的行程，以防挤坏电动葫芦；起吊后过长的链条收放好，严禁拖地行走。5、吊重物行走时，重物离地不要过高，有效高度300-500mm为宜，严禁沿底板生拉硬拖。,2.4运行操作1、监护人与操作人员相互确认各环节符合规定后，发出行车信号，运行单轨吊。2、运行期间操作人员要与物件保持适当的安全距离（3～5m为宜）。并注意操作位置，平巷和下坡时应站在单轨吊的后侧操作；上坡时站在前侧操作，并时刻注意吊运物件的运行情况，发现异常情况及时停车处理。3、操作要连续，减少频繁启动次数，启动和停止时要准确平稳，接近轨道端头时，要谨慎操作，防止冲撞阻车装置。4、当发生故障无法停车时，要立即操作（关闭）急停开关或关闭气源，以防造成事故。5、跨越设备、物料运行前，应停车校验起吊物料与其的相对位置。起吊物距跨越物高度必须大于200mm，否则不得通过。6、每次吊运作业应连续完成。因故障或其它原因停止运行时，应及时将物料安全落地，不得长时间悬空。,2.5、停机及收尾,1、停车位置应选择在支护良好、坡度较小地段。确需在大坡度地段停车时，要有可靠的防滑措施，且物料下方严禁站人。2、单轨吊运行至指定位置后，物料应缓慢轻放，不允许自由落下。物料下放平稳（落地）后（，摘去挂钩，确认各操作按钮处在停运位置，收放好操作手柄，防止误操作。）3、工作完毕后，单轨单应停在指定位置，吊钩升起，并切断风源、撤除警戒标志。,三、变频技术的应用,第三批淘汰设备目录已将JTK型矿用提升机、继电器结构调速原理的提升机电控装置淘汰了，取而代之的是液压盘式制动器的矿用提升机和采用PLC工控计算机和变频技术调速的控制设备。1、要求煤矿企业选用液压盘式制动器的JTP、JK、JTPB或JKB型提升机。2、使用变频调速电控系统。3、使用液压绞车,3.1变频技术应用,1、变频调速能实现设备的柔性控制，系统性能得以提高，并有良好的节能效果，使得控制更加人性化。现在大部分矿井的绞车都使用的是绕线式电动机作为主驱动，启动及减速都是在绕线式电动机的转子回路串接电阻来实现变速的。在转子回路串接电阻，消耗了电能，造成了浪费。虽然电阻分组切换实现了有级调速，但设备运行不平稳，引起电气及机械冲击，低速转矩小，转差功率大，启动电流和切换电阻的电流大，,,中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，可造成绞车运行中调速不连续。容易掉道，故障率高。再生发电时,机械能回馈电网,造成电网功率因素低,在供电线路长的情况下,变压器、供电线路等方面投资增大.接触器频繁投切,电弧烧伤触点,影响接触器寿命,维修费用增加.电机滑环接触不良,易引起设备的事故。,变频器煤矿应用,20世纪90年代，我国已成为世界上第一大产煤国，我国煤炭资源丰富，劳动廉价，本应在国际市场竞争中占有优势，但由于技术、管理、体制等原因，大多数煤矿的劳动力效率低下。21世纪人类已进入“信息时代”，它的特点是信息存储和快速传递。但在信息社会中，信息不能直接制造产品，生产能源，传统产业将继续存在，而电力电子技术便成为信息产业与传统产业之间的桥梁或接口，因此，它在改造传统煤炭工业中起到举足轻重的作用。,,随着煤矿向大型化方向发展，设备也向大型化、大功率化方向发展，因而对电能提出了新的更高的要求。电力电子技术是借助于半导体功率器件对电能进行转换、控制和优化利用的技术。电力电子技术较早用于煤矿是矿井提升机，并且发展迅速。此外，电力电子技术在先进国家已普遍用于带式输送机的调速或带式输送机起动控制、风机调速（包括主通风机和局部通风机）和水泵的调速。上述设备多采用现代交流调速，除了可以提高调速的性能外，更主要可以节省能源。目前我国在上述设备中采用调速技术还不够广泛，市场潜力巨大。,变频器煤矿应用,,电力电子技术能把电能从一种形式高效地转换成另一种形式，而且能对电能进行控制，在煤炭工业中有广阔的应用前景。但我国煤炭行业电力电子技术应用与先进国家相比差距大，潜力也大。目前在国内煤炭行业电力电子技术已在部份矿务局得到推广。在现代化矿井中，由于设备大型化，自动化水平较高，吨煤人工费用所占比例不大，而电费所占比例增加，要降低成本，增强竞争力，应重视利用现代调速技术节约能量，例如在风机、水泵、带式输送机等设备上实现调速。下面分别谈变频器在煤矿带式输送机、矿井提升绞车、乳化液泵站的应用。,变频器煤矿应用,,一、带式输送机目前，变频器在国内煤矿的应用主要集中在带式输送机上。众所周知，皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在皮带机起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去。过大的张力波极易引起皮带被撕断。因此，煤矿安全规程规定，带式输送机必须加设软起动装置。目前煤矿采用的软起动装置绝大部分是液力偶合器。,变频器煤矿应用,,变频器煤矿应用,液力偶合器虽然能部分解决皮带机的软起动问题，但与变频器驱动相比，仍具有明显的劣势首先，采用液力偶合器时，电机必须先空载起动。工频起动时，最初的电流很大，为电机额定电流的4--7倍。大的起动瞬间电流会在起动过程中产生冲击，引起电机内部机械应力和热应力发生变化，对机械部分造成严重磨损甚至损坏。同时还将引起电网电压下降，影响到电网内其它设备的正常运行，因此，大容量的皮带机还必须附加电机软起动设备。其次，液力偶合器长时工作时，引起液体温度升高，熔化合金塞，引起漏液，增大维护工作量，污染环境。第三，采用液力偶合器时，皮带机的加载时间较短，容易引起皮带张力变化，因此对皮带带强要求较高。第四，一般的皮带机都是长距离大运量，通常都是多电机驱动，采用液力偶合器驱动，很难解决多电机驱动时的功率平衡。随着电力电子技术的发展。变频技术在最近二十年飞速发展，在部分煤矿企业获得了广泛应用，例如晋城煤业集团、潞安矿务局、淮北矿务局等。运用变频器对带式输送机的驱动进行改造，将给用户带来极大的社会和经济效益,,变频器煤矿应用,第一，真正实现了带式输送机系统的软起动。运用变频器对带式输送机进行驱动，运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。第二，实现皮带机多电机驱动时的功率平衡。应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。第三，降低皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间可在1S～3600S可调，通常皮带机起动时间在60S～200S内根据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。第四，降低设备的维护量。变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。第五，节能。在皮带机上采用变频驱动后的节能效果主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。,,变频器煤矿应用,1.提高系统功率因数通常情况下，煤矿用电机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。,2.提高系统效率采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力偶合器这个环节。而液力偶合器本身的传递效率是不高的，并且液力偶合器主要是通过液体来传动，而液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率要比液力偶合器驱动的效率要高5～10。另外，矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用变频器的自动稳压功能，也有部份节能作用。,,变频器煤矿应用,综上所述，采用变频器这种技术来改造传统的带式输送机驱动系统，不仅在技术的先进性还是带来的社会及经济效益方面都是巨大的，随着社会的发展，最终在带式输送机的驱动上变频器将取代液力偶合器的主导地位。,,,变频器煤矿应用,二、矿井提升矿井提升设备是沿井筒提升煤炭、矿石、升降人员和设备、下放材料的大型机械设备。它是矿山井下生产系统和地面工业广场相联接的枢纽，是矿山运输的咽喉，因此，矿井提升设备在矿井生产的全过程中占着极其重要的地位，其安全可靠尤为突出。在矿井生产过程中，如果提升设备出了故障，必然造成停产。轻者，影响煤炭产量，重者，则会危及人身安全。此外，矿井提升设备是一大型的综合机械电气设备，其成本和耗电量比较高，所以，在新矿井的设计和老矿井的改建设计中，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井的具体条件，保证提升设备在选型和运转两个方面都是合理的，即要求矿井提升设备具有经济性。传统的提升系统中，电机的调速方式为电机转子串电阻分级调速。,,变频器煤矿应用,随着电力电子技术的发展，电机转子串电阻分级调速的方式其弊端越来越明显第一、控制精度差。采用电机转子串电阻调速，属于有级调速，在不同速度段的切换中存在速度跳跃，其控制比较粗糙，定位不准确。第二、工作可靠性不高。由于在电机转子侧串接的电阻很多，而在分段调速过程中通常采用接触器短接上一级电阻，接触器的寿命主要体现在它的机械部份的寿命，众所周知机械部分的寿命比电子式的寿命要短许多，有时因电流过大，致使接触器的触点粘在一起，无法实现切换，从而造成超速等事故发生，严重影响系统工作的可靠性。第三
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