采煤机牵引部直流电力回馈加载试验台设计
藏 晶1,刘正坤1,吴锡富2
(1.辽源煤矿机械制造有限公司,吉林辽源136201; 2.吉林省龙腾精细化工有限公司,吉林辽源136200)
摘要:介绍采煤机牵引部直流电力回馈加载试验台的组成、工作原理及特点,加载方法和控制,测试数据的采集、输出及显示。解决了采煤机牵引部准确全面试验的问题。
关键词:牵引部;计算机控制;加载试验
中图分类号:T D42116 文献标志码:A 文章编号:100320794(2007)1120124203 Design of Shearer Dra w P art T esting B ed for Direct Current Pow er
R eturn to Load
ZH ANG Jing1,LIU Zheng-kun1,WU Xi-fu2
(1.Liaoyuan C oal M ine Machlinety Manu facturing C o.,Lid,Liaoyuan136201,China;
2.Jilin Longteng Delicacy Chemical C o.,Ltd,Liaoyuan136200,China)
Abstract:Introduces the basic structure,w orking principle,trait,load method and control,testing data gather2 ing,export and display of shearer draw part direct current power return to load test bed.It s olves the problem which is the right test of coal machine draw part.
K ey w ords:draw part;com puter control;load test
1 采煤机牵引部试验台总体方案设计
111 加载试验要求
(1)牵引变压器、变频器等的带载性能及温升检
测;
(2)牵引部机械传动效率及温升、噪音等检测;
(3)四象限运转,即可以正Π反转下加载Π拖动,
以模拟实际运行时前进Π后退和上坡Π下坡等工况,
连续可调加载;
(4)额定转速范围内恒扭矩加载、恒功率加载,
加载稳定度0.2%;
(5)加载能量回馈电网;
(6)加载曲线采集绘制,16点温度检测显示报
表打印,机械特性数据大屏幕显示。
112 被测装置原始技术参数
牵引部功率P
qΠkW100
总功率P
zΠkW200
牵引部转速范围n
qΠr?min-10～8
最大加载扭矩T
maxΠNm2×10
5
113 传动系统方框图和技术参数计算
因为采煤机牵引部转速低、扭矩大,为了尽量采
用较少的加载器以降低成本,采用传动系统升速的方
法,降低加载扭矩,以便使加载电机和扭矩传感器适
应系统要求,使成本降低。加载传动系统如图1。
(1)系统加载器功率计算
考虑将来发展,初定P
q
=150kW;
加载器电机功率P
j =2P q=300kW;
选定加载直流电机:Z
4
-280-32
315kWΠ1500r?min-1Π440
V
图1 QDST-315牵引部电力回馈加载试验台
系统平面布置图
加载控制器选用:D J Z-315直流电力回馈加载
控制器
315kWΠ1500r?min-1Π2206Nm
(2)系统转速计算
①传动比
i z=i t i zj=5.18×35.5=183.89;
②转速
n q=0～8rΠmin
n t=n q i t=8×5.18=41.44rΠmin
第28卷第11期2007年 11月
煤 矿 机 械
C oal Mine Machinery
V ol128N o111
N ov.2007
n zj =n t i zj =41.44×35.5=1471r Πmin n zj =n zh ≤n j
n zj =n g =1471r Πmin ≤n j =1500r Πmin
(3)系统扭矩计算
T
max =2×105
Nm
T t =T max Πi t =2×105
Π5.18=38610Nm
T zh =T zj =T j =1088Nm ≤T j =2006Nm 2 电加载试验台的组成、工作原理及系统介绍211 组成及工作原理
该试验台QDST -315,主要由试验工作平台、被试电控箱、左、右牵引部、同步升速箱、齿式联轴器、增速器、扭矩传感器、蛇形弹簧联轴器、直流发电机、加载回馈控制器、微计算机控制系统、温度、噪音传
感器、液晶显示器,报表打印机、电子大屏幕显示屏
等组成。其传动系统组成如图2。
传动系统工作原理:全部传动系统统一布置在10.8m ×6.8m 的试验平台上,将其连接成一传动系统。首先给电控箱和被测牵引部通入相应电源,使牵引部达到额定功率,调节变频器,变化牵引减速箱的转速、扭矩,使牵引部可输出低转速大扭矩,通过同步升速箱,使转速提高,扭矩下降,通过齿式联轴器传递到增速器,经增速使转速又一次增高,扭矩又一次下降,经联轴器通过转速扭矩传感器,传输到直流加载电机,加载电机由加载控制器控制,对系统加上一反向载荷,对被测部件进行测试。加载方式及载荷的大小都可手动和自动控制
。
图2 传动系统组成
11大功率同步箱 21联接附件 31齿式联轴器 41增速器 51增速器底座 61蛇形弹簧联轴器 71转矩、转速传感器 81传感器底座
91电机底座 101加载直流电机 111试验平台
测试项目:通过安装相应位置传感器和数据线将信号输送到计算机处理系统,并将转速转矩、功率和各点温度显示到计算机的显示器和电子大屏幕上。同时,还可将这些数据存储到数据库中,以供查询和绘图制表打印使用。212 D J Z -315加载回馈控制器特点
(1)优异的加载特性。具有额定转速以下(直至零转速)恒扭矩特性,额定转速以上恒功率特性如图3
。
图3 D J Z -315加载器扭矩、功率特性曲线图
D J Z -315具有低速加载性能好,这对于变矩器
和低速变速箱性能测试来说是至关重要的。同时具有正反转加载特性,有些加载器只能一个方向加载,而D J Z 系列加载器可以方便地改变加载方向,这对需要频繁改变转向的试验是非常必要的。
(2)节能。采用电力回馈,大大节约能源消耗,
一般可以节能70%以上,这对于需要长时间工作的试验系统,节能效益就非常可观。
(3)正向加载(发电机运转)、反向倒拖(电动机运转),无环流任意切换。这对于既需要加载又需要倒拖的试验就非常方便。
(4)进口全数字化机芯。全数字化调节,精度高,稳定性好,可靠性高。
(5)使用操作方便,无需冷却装置,加载方便,既可以现场手动控制,也可以监控室微机自动控制加载。
(6)可以对检测项目采集数据和加载曲线进行绘制曲线或表格打印输出。
(7)保护报警功能齐全。控制器有过流、过载、超速、缺相、过热、欠压、扭矩波动等保护报警功能。213 机控制系统介绍
按照《滚筒采煤机出厂试验规范》,需对牵引部进行空运转和热平衡试验。为保证现场操作人员操作方便和安全,在现场设有系统的各种按钮及显示试验过程的一些测试数据的显示板和各种仪器仪表,这些仪器仪表都安装在控制柜中,而且,这些仪器通过RS -485总线连接在一起。为了便于管理和
提高工作效率,使用微机对牵引部试验所涉及的数据实时进行采集和显示,因此设有监控室,这套系统都安装在控制台上,微机监控系统原理如图4
。
图4 采集、显示、控制系统原理图
在对牵引部运转试验和热平衡试验时,系统可
以实时地测量模拟电机的转速、转矩、功率和各测试点的温度值。并将这些值显示到计算机显示器和电子大屏幕上。系统能够通过加载系统向牵引部进行加载,完成自动和手动试验。转矩、转速、功率数据通过传感器输送到计算机系统,温度测试点是分别测量左、右牵引部的齿轮腔、双行星减速腔、牵引电机等共16点的温度传感器输送到计算机系统。3 QDST -315电加载试验台设备配置及选型
(1)试验工作平台。由27块2.26m ×1.2m 单块平台组成一个10.8m ×6.8m 工作平台,自行设计制造。
(2)电控箱、左、右牵引部自制被测部件。(3)同步升速箱。原设计和制造了DG LST -5118同步箱,速比i t =5.18,可传递大功率、大扭矩。(4)齿式联轴器。自行设计制造了鼓形齿式联轴器QDST -05,具有高强度,径向位移量ΔY =5,啮合齿模数m =10。
(5)NQD204-35.5增速器。购置湖北巨鲸传动
公司P =500kW ,T max =1×106
Nm 。i =35.5同轴输出双行星硬齿面增速器。工作温度40～60℃,外循环水冷却,噪音低于82dB ,可正反方向连续运转。
(6)TY 10000转矩、转速传感器购置湖北湖湘公
司生产T max =1×106
Nm ,n =0～3000r Πmin 。
(7)JS11蛇形弹簧联轴器2套,武汉正通公司生产T max =12500Nm ,n =0～2025r Πmin 。具有较大
柔性联接性能,传动扭矩大,角位移大,安装方便。
(8)Z 4-280-32加载直流电机。购置西玛电机公司,P =315kW ,n =1500r Πmin ,U =440V 。
(9)D J Z -315直流电力回馈加载控制器。湖湘公司配置西门子公司主机,P =315kW ,T =2006Nm ,n =1500r Πmin 。
(10)计算机测控系统。湖湘公司,PVI 工业控制计算机,RS -485总线接口,组态软件、处理显示软件、曲线软件、报表打印软件等模块,A4彩喷打印机,液晶显示器,DPM -100电子大屏幕显示屏2m ×1.5m 。
(11)W D -8×2温度传感器。14个磁吸式、2个探针式温度传感器,共16个温度测试点,PT -100,0～200℃。
(12)建造一间2.4m ×5.8m 微机控制室,要求房间隔音,防潮、透明,以供室内控制操作监控试验现场情况。
以上设备配置和选型,采用湖南湖湘公司的D J Z -315型加载器组成系统,配合国内、外知名企业公司生产的部分部件,结合我厂生产的自制设备,构成一整套试验台,在关键件上采用优质成型、进口的产品,并利用自己机械加工优势,制造组成一套具有国内先进水平的加载试验装置,满足企业技术进步,提高实验手段的要求。4 结语
牵引部电加载试验台的设计,解决了原摩擦加载器不能稳定加载,加载能力不足,无牵引部转矩、转速测量和显示,不能实现四象限功能试验,电能浪费等问题,该试验台具有一定的先进性,可靠性。电封闭加载方式,国内虽然起步比较晚,但是实现牵引加载试验切实可行的途径,并且大量降低能耗。该试验台与截割试验台共同组成采煤机加载试验台,使我国采煤机制造业有了自已较大、较先进的实验装置。
作者简介:藏晶(1963-),女,吉林辽源人,机械设计工程师,毕业于吉林省辽源职工大学,现任辽源煤机厂工艺研究所工装设计员,从事机械加工工艺文件编制和工装及煤矿机械试验台的设计工作.
收稿日期:2007205229
连续牵引车在半煤岩巷道掘进中的应用
兖州矿业(集团)公司北宿煤矿将连续牵引车在半煤岩巷道掘进中进行了应用及改进,解决了矿井掘进运输环节多、速度慢、工效低等问题,取得了较好的经济效益。
该矿巷道断面小,根据实际将JD -25kW 绞车改成无极绳绞车。在滚筒外围加固一圈铸铁轮毂,使滚筒直径由300mm 扩大到800mm ,以提高绞车牵引速度。滚筒为内凹型,牵引钢丝绳在滚筒上缠绕3圈。为防止钢丝绳断绳伤人,在绞车上设置了防断绳护板,加大了绞车保护范围。梭车滚筒可储绳2000m ,随着巷道掘进长度的延长,滚筒上余绳越来越少,梭车重量逐渐减轻,在巷道坡度起伏变化大的地方钢丝绳会把梭车抬起来。他们在梭车滚筒两侧平板上加适当的配重块来调节梭车重量,有效避免了掉道事故的发生。因为钢丝绳在矿车底部运行,矿车通过车场时出现轧绳,为此在钢丝绳通过的轨道上设置豁口,作为矿车经过时钢丝绳的通道,并在此处设置压杆结构的调绳器,用于钢丝绳进出轨道豁口,免除人工用长把钎子等调绳的不安全因素。
李剑峰 供稿