浅谈煤矿采煤技术的发展与采煤自动化技术

文库 (32) 2021-04-25 17:26:33

一、国内的采煤机应用分析
在国外的煤矿开采中,液压支架的电液体控制系统得到了广泛的应用。这项系统是综合开采机械操控中实现高效和高产的主要技术力量。如何能够有效的推进电气自动化技术在煤矿开采中的使用范围,是国内煤炭行业得到长远发展的主要动力和方向。从我国目前的煤矿开采情况来看,地质条件越来越复杂,而煤炭需求量又越来越高。那就必须从实际情况出发,加强对煤炭新型自动化技术的应用分析和研究,并且注重对采煤设备的更新和功能升级,确保通过技术力量来改善当前的煤矿开采难度和精确度。
二、采煤技術的综合发展
1.运输技术的应用
在综合性机械化煤矿开采中,刮板输送机是最常用的设备。该设备除了运输煤炭外,还能够在环境搭设初期和结束后进行采煤机械设备中轨道运行,支架的支点使用。并进行已经固定的采煤机的有链装置拉紧,无链牵引的固定等。同时,还能够对工作面的煤渣进行清理。协助放置电缆,水管及乳化液胶管等。
2.采煤技术发展中的装备
设备上多以横向布置的电机,通过变频变速来做无链牵引等。其设备特点主要为主机架为整理或者大框架焊接,刚性强,安装独立,部件之间无动力传递,各作用力都有主机架承受。摇臂采取与主机连接悬挂的形式,不存在回转,运作功率大,转速低。销排式的无链牵引系统,作用力大,工作平稳,能够适用于底板起伏不平的工作地面。设备的运行靠的是计算机控制,比较简单易于操作,能够通过显示器进行状态的实时监控。煤矿环境中的设备运行状况都以中文内容进行准确的显示,比较适合国内煤矿企业的实际运用。
3.机械化的采煤技术工艺发展
采煤机械化在工艺实施上主要是通过短臂开采,长臂开采或者两者的相互协作来进行的开采。(1)短臂的开采主要是进行上下两个端头的快速开采作业和进行的巷道回采的机械化快速割煤。这种工艺常用在中小规模矿井的煤层倾斜不高或者较厚煤层的开采中,或者是在大型矿井中回采段受限,不适合长臂综采的施工煤层。(2)长壁开采是借助综采成套设备形成的一种开采方式。工作面的布置以回风及运输平巷,开切眼组成,具有良好的通风系统。通过增加长壁工作面长度就能增加一刀割下的煤炭量,从而避免了对进刀及端头作业的长时间影响,极高的提升了生产量。综采长度以每日产量最低为标准,制约长度的因素是施工地质环境或者刮板输送机的具体铺设距离。(3)综合开采技术是煤柱回采的新型方式,主要是针对已经成型的巷道巷柱内进行长壁工作面的设置。综合开采在国家的中小型煤矿开采中具有非常重要的实用价值。
三、自动化系统在煤矿采煤中的应用
1.试验台机械结构及总体布置
变速器试验台是一个综合了机械、电气、液压原理的机电系统。其具体工作原理是驱动电机连续输入额定转速和扭矩,以模拟变速器在煤矿采煤工作中的输入工况。由于驱动电机最高转速的限制,往往无法达到发动机最高转速的要求,因此,在驱动电机后加入一个升速齿轮箱,以满足采煤系统的试验能力要求。为了更接近矿区采煤的真实工况,在变速器输入端增加一个惯量盘,其旋转时的转动惯量与在离合器飞轮和传动轴旋转时产生的转动惯量相同。试验台的末端是加载装置及其匹配的冷却系统,它能给变速器施加阻力矩,以模拟设备采煤时的负载和道路阻尼。
2.驱动设备的选择
驱动设备需要给试验变速器输入试验所要求的转速和扭矩,驱动设备可以采用内燃机,也可以采用电动机作为输入动力源。两种不同的动力源均有其各自不同的优缺点。采用内燃机作为采煤系统驱动端,使得试验更加接近变速器在采煤应用中的实际工况。但是内燃机也有较多缺点,比如噪声大,产生的废气污染环境,而且内燃机转速和扭矩不易控制,会导致试验结果产生较大的误差。采用电动机作为试验台动力源有噪音小、占地面积小、启停方便、无污染、易于控制等优点。正是因为采用电动机作为试验台动力源具有较多的优点,目前电动机已经广泛应用在各种煤矿传动系统试验设备上。
3.加载装置的选择
加载装置在整个采煤系统中为被测变速器施加负载转矩,目前主流的工业设备一般采用测功机作为加载装置。测功机一般用于测试发动机的功率,也可作为齿轮箱、减速机、变速箱试验设备的负载装置。测功机主要由功率吸收、负载调速、转矩调节和冷却部分组成。根据负载转矩输出方式的不同,一般可以将测功机分为水力测功机、电力测功机和电涡流测功机三种。自动化采煤系统一般采用开式布局,在保证试验需求的情况下,基于上表的三种测功机的性能对比,采用电涡流测功机较适合于基础的自动化采煤系统。该文采用一台长沙湘仪动力测试仪器有限公司生产的CW-150系列电涡流测功机作为研究对象,其额定吸收功率为150kW,额定扭矩为520N·m,额定转速为2500rpm。
4.发动机速度特性分析
该文所建立的自动化采煤系统模型,选用交流异步电机作为试验台架的驱动系统,驱动试验变速器及负载机构的运转。这里所选用的驱动电机应能完全覆盖被测变速器所匹配采煤设备发动机的全部性能和运行工况,同时还应具备转速和转矩的调节能力。为了使试验结果更加准确,这里我们先要对发动机的速度特性进行简要分析,从而为异步电机参数的确定提供理论依据。
5.驱动电机主要参数的确定
在确定了采用交流异步电机作为驱动电机之后,就必须确定驱动电机的各种参数,从而完成异步电机驱动的变速器试验台动力学仿真。而部分电动机参数的确定必须参照发动机相关参数的确定原则,这样才能提高驱动电机模拟发动机驱动的精确度。对于任意的一台异步电机,它的参数例如定子电阻、转子电阻、定子漏感、转子漏感、定转子互感、电机极对数以及转子的转动惯量等是异步电机所固有的参数,需要通过电动机试验进行选定。而对于额定功率、额定转速和额定转矩等动力学参数,需要根据电动机所使用的特定场合进行选定。由于这里是用异步电机模拟汽车发动机作为驱动源,则其动力学参数参照发动机的参数确定则。
四、结语
综上所述,机械自动化技术在煤矿生产中的应用,对于提高煤矿生产效率及生产安全性发挥了重要的作用。通过机械化作业可以大大节省人工劳动,将各种机械综合化使用,能够有效提高采煤量。煤矿企业应该注意自身生产管理方式的改进,促进技术创新,推进煤炭生产行业发展。总之,电气自动化对煤矿企业的生产具有至关重要的作用,在煤炭资源如此稀缺的今天,企业需要不断创新技术,为我国煤矿开采事业的发展保驾护航,增强煤炭企业可持续发展和整体竞争力。

THE END

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