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第12期 山西焦煤科技 N o.12 2005年12月 Shanx i Cok ing Coal Science&T echno logy D ec.2005 ・试验研究・电牵引采煤机牵引调速特性及原理王占全①(山西焦煤集团公司生产技术部) 摘 要 介绍了采煤机的发展历程及其牵引、调速特性,阐述了目前我国采煤行业三种常用的电牵引采煤机牵引调速特性及原理。
关键词 电牵引采煤机;牵引调速;特性;原理1 采煤机发展历程近年来,随着我国煤炭工业的飞速发展,高产高效综采设备得到有效使用和推广,它大幅度提高了煤炭产量和生产效率,降低了原煤生产成本,改善了安全生产条件,极大地提升了我国煤炭工业采煤机械化水平。
采煤机,综采装备中的关键设备,在我国经历了从无到有、从小到大的发展历程。
20世纪80年代,我国引进了德国、英国等采煤机生产技术,经过了技贸结合、合作生产到自主研制开发等几个阶段,我国的采煤机设计和制造部门,已经能够自主开发和制造适应我国不同的煤层条件的滚筒式采煤机系列产品,如目前仍在我国许多煤矿中使用的M G、M XA、AM500系列液压牵引采煤机,国产采煤机于90年代中期出口到印度和土耳其。
由于液压牵引采煤机存在着结构复杂、故障率高和开机率低等突出问题,国外自70年代开始,把微电子技术应用于新型采煤机的研究,开发并生产出了电牵引采煤机,简化了采煤机的结构,降低了采煤机运行的故障率,提高了采煤工作面效率,深受煤矿企业的欢迎。
80年代,电牵引采煤机在国际上获得迅速发展和广泛应用,90年代,以美国、南非、澳大利亚、德国为代表的主要产煤国家的煤矿,已完成了采煤机牵引方式由液压牵引到电牵引的更新换代,并使这些国家煤矿的采煤工作面效率得到大幅度提高。
我国从80年代中期才开始电牵引采煤机的研制工作,经过十几年的发展,我国的煤机制造企业已经开发出了包括直流电牵引,交流变频电牵引和开关磁阻调速、电磁滑差变速等多种型式的电牵引采煤机系列产品,并在90年代末,基本上实现了我国采煤机的主导机型由液压牵引采煤机向电牵引采煤机转变的升级换代。
电磁调速电牵引采煤机的电动机控制系统设计引言：电磁调速电牵引采煤机是煤矿中常用的采煤设备之一，其性能和效率直接影响到煤矿生产的质量和效益。
电动机控制系统是电磁调速电牵引采煤机的核心组成部分，它能够实现对电动机的精确控制和驱动，从而提高采煤机的工作效率和安全性。
本文将围绕着电磁调速电牵引采煤机的电动机控制系统设计展开讨论，提出了一种可行的方案，并探讨了该方案的关键技术和实施步骤。
一、电动机控制系统设计的目标和要求在设计电动机控制系统时，我们需要确保系统能够满足以下目标和要求：1. 实现电动机的精确控制，在不同负载和工况下保持恰当的转速和转矩；2. 提高电磁调速电牵引采煤机的工作效率和生产效益；3. 提升采煤机的整体性能和可靠性；4. 满足安全生产的要求，确保煤矿内的工作环境安全稳定；5. 具有一定的自动化控制能力，能够减少操作员的工作强度。
二、电动机控制系统设计的关键技术和措施1. 电动机驱动技术为了实现对电动机的精确控制，我们可以采用矢量控制技术或者PID控制技术。
矢量控制技术通过对电动机的电流、转速和转矩进行闭环控制，实现对电动机的精确控制。
而PID控制技术则利用比例、积分和微分三个部分的控制作用，来实现对电动机的稳定控制。
我们可以根据具体情况选择合适的控制技术。
2. 电动机保护技术电磁调速电牵引采煤机在工作过程中，可能会因为过载、过压、欠压、短路等原因导致电动机的损坏。
为了确保电动机的安全运行，我们可以采用电动机保护技术来监测电动机的工作状态，并实施相应的保护措施。
常用的电动机保护技术包括过载保护、过压保护、欠压保护、短路保护等。
3. 电动机的自动化控制技术为了减少操作员的工作强度，我们可以将电动机的控制过程实现自动化。
通过安装传感器和采集设备，实时监测电动机的工作状态，并通过控制器进行相应的控制。
例如，可以通过监测电动机的转速和转矩，自动调节电动机的运行状态，以达到最佳工作效果。
三、电动机控制系统设计的实施步骤1. 确定系统的需求和目标：在开始设计之前，明确电动机控制系统所需实现的功能和目标，确保设计的方案能够满足系统的需求。
电磁调速电牵引采煤机的节能优化策略随着我国经济的快速发展，对能源的需求也在不断增加。
然而，能源资源的有限性和环境污染的问题也日益凸显。
在这样的背景下，节能和环保已经成为了各个行业的重要课题。
电磁调速电牵引采煤机作为煤矿行业的重要设备，它的节能优化策略也备受关注。
电磁调速电牵引采煤机是一种采用电动机作为动力源，通过电磁调速系统控制其运行的采煤机械。
相较于传统的机械传动方式，电磁调速电牵引采煤机具有调速范围广、启动平稳、操作灵活等优势，但在能源利用效率方面仍有提升的空间。
首先，优化电磁调速系统设计是节能的重要一环。
电磁调速电牵引采煤机的电动机通常采用三相异步电动机，可以通过优化电动机的电磁学参数，提高其效率和功率因素，从而减少电能的损耗。
此外，还可以通过增加反馈环节，采用先进的电力电子技术，提高电磁调速系统的响应速度和精度，降低能耗。
其次，合理设计电磁调速系统的控制策略也是节能的关键。
电磁调速电牵引采煤机在不同的工况下对电能的需求是不同的，因此，根据实际工作状态进行合理的控制策略设计是必要的。
例如，在采煤机负荷较大的情况下，可以通过增加磁场的励磁电压来提高电磁调速系统的输出扭矩，从而降低电机的负荷，节约能源。
在低负荷情况下，可以适当减小励磁电压，降低能耗。
此外，电磁调速电牵引采煤机节能优化的另一个重要策略是改进传动系统。
现有的传动系统通常采用链条、齿轮等传统机械传动，存在能量转换损失、噪音和振动等问题。
可以考虑采用新的传动方式，如无级变速器、直线推进技术等，降低能耗并提高工作效率。
此外，还可以采用轻量化设计，选用高效率的轴承、减振器等附件，减少机械摩擦和能量损耗。
在实际应用过程中，还要注重电磁调速电牵引采煤机的运行调整和维护。
通过运行数据的监测和分析，及时调整控制策略，修正运行参数，提高系统效率。
定期进行设备的维护和保养，保持设备的良好工作状态，减少摩擦和泄漏，降低能耗。
通过以上的节能优化策略，可以有效降低电磁调速电牵引采煤机的能耗，提高工作效率，实现节能减排的目标。
煤矿电牵引采煤机自动控制探讨我国机械自动化水平与控制技术飞速发展，矿井生产过程逐渐由半自动化开采发展为全自动化开采，以机械设备代替人工劳动，以智能控制降低操作失误，提高企业的生产能力与创新技术[1]。
以采煤流程为例，国内矿井经历了人力、炮采、普采与综采四个阶段，最终向“智采”方向发展。
电牵引采煤机凭借可靠性高、维护简单等优点，逐渐被迅速推广应用，成为煤炭采掘的主流设备之一[2]。
采煤机控制系统是综采工作面的关键系统之一，提高其控制精度、监测能力与数据传输速度是综采自动化与智能化的必然趋势，因此本文将针对电牵引双滚筒采煤机自动控制系统展开分析。
1控制系统总体设计1.1采煤机组成双滚筒采煤机包括驱动电机、牵引部、截割部与其他附属装置组成。
电动机通常为水冷，通过输出轴与减速器齿轮传动，分别驱动截割滚筒与牵引装置[3]。
牵引部为采煤机的行走机构，负责移动、机器与清理落煤的工作，双滚筒电牵引采煤机的牵引部分为左右两部分，包括牵引机构及电传动部分，电牵引采煤机采用独立电机驱动牵引部，配有两个齿轮传动箱，电机经二级齿轮减速器传动后，由行星架输出到驱动滚轮，滚轮与行走轮啮合，实现采煤机沿工作面的前后移动。
截割部包括减速箱、截割滚筒、摇臂、调高系统等组成。
电机与减速器连接，降速增矩后传递给截割滚筒，对煤壁进行切割，利用螺旋叶片与挡泥板将煤炭送入刮板输送机。
截割部工作过程中受到的冲击大，负载不均匀，所以截割部的机械设备需要较高的硬度与强度，电气控制系统需要较强的抗干扰性与稳定性[4]。
1.2系统功能采煤机控制系统主要实现的是对牵引部与截割部的自动控制和各项数据采集与传输功能，具体如下：1)数据采集功能：对采煤机的牵引状态、截割负载、姿态、位置与环境中的瓦斯浓度信号进行采集，通过模数转换模块与RS485串口进行传输。
2)牵引部自动控制功能：根据传感器数据，控制制动器，在停车时制动采煤机，正常工作时松闸;向变频器发出左、右前进信号，控制采煤机相应动作，完成牵引部的自动调速功能。
电磁调速电牵引采煤机的故障预警与排除方法摘要：随着现代矿山工业的发展，电磁调速电牵引采煤机已成为采煤过程中不可或缺的设备。
然而，由于采煤机长时间高强度运转，常常会出现各种故障，严重影响生产效率。
本文将重点介绍电磁调速电牵引采煤机的故障预警与排除方法，以期提高矿山生产效率和安全性。
1. 引言电磁调速电牵引采煤机广泛应用于矿山采煤过程中，其主要功能是将电能转换为机械能，提供拉煤和推料的动力。
然而，由于其复杂的结构和高负荷的工作环境，经常会出现各种故障，如电机过热、机械传动故障等，给矿山的生产带来很大的困扰。
因此，故障预警和及时排除成为保障采煤机正常运行的关键。
2. 电磁调速电牵引采煤机的故障预警方法2.1 传感器监测通过安装传感器，如温度传感器、振动传感器等，实时监测采煤机各个关键部位的工作状态，包括电机的温度、转速、振动等参数。
一旦监测到异常情况，如温度升高、振动超限等，立即发出预警信号并进行记录，以便及时采取相应的措施。
2.2 数据分析与建模利用采集到的大量故障数据进行分析，提取关键特征，建立故障模型。
通过监测数据与故障模型的对比，能够实现故障的预警和诊断。
同时，根据历史数据对未来可能出现的故障进行预测，从而及时采取预防性维护措施。
2.3 远程监控与故障诊断借助物联网技术，将采煤机与云平台相连接，实现远程监控和故障诊断。
通过监测运行数据和故障信息，云平台可以实时分析故障原因，并根据相应的故障排除方法提供修复建议，提高故障处理的效率。
3. 电磁调速电牵引采煤机的故障排除方法3.1 清洁和润滑定期对采煤机进行清洗和润滑，确保各个零部件的正常运行。
特别是在高负荷运转后，要及时清理机械传动部位的灰尘和残留物，检查润滑油是否充足，以避免机械传动故障的发生。
3.2 电机故障排查电机过热是电磁调速电牵引采煤机常见的故障之一。
排查电机故障首先要检查电机的供电电压是否正常，同时检查电机绕组是否有短路或接触不良的情况。
电磁调速电牵引采煤机的传动系统性能分析引言：电牵引采煤机是一种应用电动机驱动的煤矿设备，其传动系统的性能对于采煤效率和安全具有重要的影响。
本文将对电磁调速电牵引采煤机传动系统的性能进行分析，旨在提高采煤机的传动效率、稳定性和可靠性。
一、电磁调速电牵引采煤机的传动系统概述电牵引采煤机的传动系统主要包括电动机、电磁调速装置、减速器和传动轴等部件。
其中，电磁调速装置起到调节电机转速的作用，使采煤机能够适应不同工况下的采煤需求。
二、电牵引采煤机传动系统性能分析（一）传动效率分析传动效率是评价传动系统性能的重要指标之一。
对于电磁调速电牵引采煤机来说，传动效率受到电动机效率、电磁调速装置效率以及传动装置效率的影响。
1. 电动机效率：电动机的效率与其设计好坏、制造质量以及负载状况有关。
通过合理选择电动机型号和提高电动机运行效率，可以提高传动系统的整体效率。
2. 电磁调速装置效率：电磁调速装置的效率与其电磁铁和调速器的设计有关。
设计合理的电磁铁和精确的调速器可以提高传动效率，减少能量的损失。
3. 传动装置效率：传动装置包括减速器和传动轴等部件。
选择合适的减速器，减少传动装置的摩擦损失，可以提高传动效率。
（二）传动稳定性分析传动稳定性是指传动系统在工作过程中的振动和噪声情况。
对于电牵引采煤机来说，传动稳定性与减速器的设计、制造工艺以及传动轴的平衡性有关。
1. 减速器设计：合理的减速器设计应考虑转矩均布、传动比适宜等因素，以降低噪声和振动产生的可能性。
2. 制造工艺：采用先进的制造工艺和加工精度，可以减少传动件的偏差和装配误差，从而减少振动和噪声。
3. 传动轴平衡性：传动轴的不平衡性是产生振动和噪声的主要原因之一。
通过合理的计算和平衡设备的使用，可以提高传动轴的平衡性，减小传动系统的振动和噪声。
（三）传动可靠性分析传动可靠性是指传动系统在长时间运行条件下的可靠性和寿命。
电牵引采煤机传动系统的可靠性与传动件的材料、设计寿命以及润滑情况有关。
电磁调速电牵引采煤机的电机综合性能分析电磁调速电牵引采煤机是一种常用于煤矿采煤作业的设备，其核心部件之一是电机。
电机的性能对采煤机的工作效率、能耗和可靠性等方面具有重要影响。
本文将对电磁调速电牵引采煤机的电机综合性能进行分析和评价。
1. 动力性能电磁调速电牵引采煤机的电机需要提供足够的动力以推动牵引机构运动，完成采煤任务。
在动力性能方面，可以从以下几个方面进行评估：1.1 功率输出：电机的功率输出与其额定功率相关，需要根据采煤机的工作条件和要求选择合适的电机功率。
功率越大，采煤机的工作能力越强，但同时能耗和成本也随之增加。
因此，需要确保电机的功率输出满足采煤机的实际需求，既能保证生产效率，又能控制能源消耗。
1.2 转矩输出：转矩是电机提供推动力的关键因素，对于采煤机而言尤为重要。
电机的转矩输出应能满足牵引机构在不同工况下的推力需求，以确保采煤机能够顺利运行。
此外，转矩输出应能够在不同转速下保持稳定，以保证采煤机的平稳工作。
2. 能效性能能效性能是评价电机性能的关键指标之一，直接关系到采煤机的能源消耗和经济效益。
在能效性能方面，可以从以下几个方面进行评估：2.1 效率：电机的效率是指将电能转化为机械功的能力。
高效率电机能够更有效地利用输入的电能，减少能源浪费。
因此，推荐选择高效率电机来减少能源消耗和环境影响。
2.2 功率因数：功率因数是衡量电机电能利用率的重要指标。
高功率因数电机具有较小的无功功率损耗，能减少电网的负荷，提高供电的可靠性。
因此，在选购电机时，应优先选择功率因数较高的电机。
2.3 调速范围：电磁调速电牵引采煤机的电机需具备较宽的调速范围，以适应不同采煤机工况和煤层条件的要求。
过大或过小的调速范围都不利于实际使用。
因此，应根据实际需求选择合适调速范围的电机，以实现最佳的工作效果和能耗控制。
3. 控制性能电机的控制性能对采煤机的稳定性、响应速度和控制精度等方面具有重要影响。
在控制性能方面，可以从以下几个方面进行评估：3.1 响应速度：电机的响应速度是指其对控制信号的迅速响应能力。
电磁调速电牵引采煤机的运行特性分析引言电牵引采煤机作为煤矿生产中的重要设备，其运行特性对煤矿生产效率与安全性有着重要的影响。
电磁调速电牵引采煤机以其灵活的变速控制与高效的工作能力，逐渐取代传统的机械式和液压式采煤机而成为矿山采煤的主力设备之一。
本文旨在通过对电磁调速电牵引采煤机的运行特性进行深入分析，探讨其在煤矿生产中的优势与适用范围。
1. 电磁调速电牵引采煤机的工作原理电磁调速电牵引采煤机是通过电动机驱动牵引器进行采煤作业的一种设备。
其工作原理是利用电动机的转矩控制系统，通过电磁调速技术实现驱动功率与载荷之间的自适应匹配，从而实现矿山井下的采煤作业。
在工作过程中，电磁调速技术可以根据实际场景的需求进行速度的调整，保证采煤机的运行效率与煤矿生产的稳定性。
2. 电磁调速电牵引采煤机的运行特性2.1 高效节能电磁调速电牵引采煤机采用电能为动力源，相比于传统的机械式和液压式采煤机，其具有更高的能源利用率。
通过电动机的变频控制，可以根据煤矿生产需求灵活调整工作频率与转速，从而使电牵引采煤机在不同采煤条件下都能保持高效的工作状态，减少无效的能源消耗。
2.2 平稳可控电磁调速技术使得电牵引采煤机具有较好的平稳性和可控性。
在运行过程中，电磁调速装置可以根据采煤机的工作状态实时调整输出电磁转矩，以保证采煤机的牵引力与所需功率之间的匹配。
通过准确控制转速与负载，电牵引采煤机在不同矿层条件下能够稳定工作，提高采煤效率与安全性。
2.3 调速范围广泛电磁调速电牵引采煤机具有广泛的调速范围，可以根据不同的采煤条件进行灵活的调整。
在采煤过程中，电磁调速装置可以根据煤层硬度、角度等因素实时调整转速，使采煤机能够适应不同矿层的工作要求。
这种灵活的调节能力可以更好地应对采煤过程中的变化，提高工作效率与煤矿生产的适应性。
2.4 低噪音环保电磁调速电牵引采煤机相较于传统的液压式采煤机，其工作噪音更低。
传统液压系统由于流体运动引起的振动与噪音，使得采煤机在运行过程中噪声较大，有时甚至超过了环境标准。
电磁调速电牵引采煤机的控制系统设计一、引言电牵引采煤机作为煤矿中重要的采煤设备，其稳定可靠的工作对于提高采煤效率和保障煤炭生产安全至关重要。
本文旨在设计一种电磁调速控制系统，以实现对电牵引采煤机的精确控制和灵活调速。
二、电牵引采煤机的工作原理电牵引采煤机通过电动机驱动工作机构完成煤炭采掘和运输的过程。
其中，电动机作为关键的驱动装置，需要根据工作条件和实时要求进行精确控制和调速。
传统的电动机控制方法存在效率低下、响应慢的问题，因此需要设计电磁调速控制系统来优化电牵引采煤机的工作性能。
三、电磁调速控制系统的基本原理电磁调速控制系统的基本原理是通过调节电动机电源的电压和频率来控制电动机的转速。
其主要由电动机、变频器、传感器和控制器等组成。
具体而言，变频器将交流电源转换为适宜电动机调速的直流电源，传感器实时监测电动机的运行状态，并通过控制器对电动机进行实时控制和调整。
四、电磁调速控制系统的设计方案1. 变频器的选择：根据电牵引采煤机的功率需求和控制要求，选择功率适宜的变频器。
考虑到采煤机的工作环境复杂，需要选择具有抗干扰能力强、寿命长的变频器。
2. 传感器的选择：根据需要对电动机的转速和转矩进行实时监测，选择合适的转速传感器和转矩传感器。
传感器应具有高精度、高灵敏度和抗干扰能力强的特点，以确保测量结果准确可靠。
3. 控制器的设计：根据采煤机的工作特点和实时需求，设计相应的控制算法和控制逻辑。
控制器应具备响应速度快、稳定性好的特点，并能够根据实时数据进行动态调整，以实现对电牵引采煤机的精确控制。
4. 安全保护装置的设置：在设计电磁调速控制系统时，需要考虑到煤矿环境的特殊性和采煤机的安全运行要求。
因此，需要设置相应的安全保护装置，如过载保护、温度保护等，以确保采煤机在异常情况下能够及时停机，保障人员和设备的安全。
五、电磁调速控制系统的优势与应用电磁调速控制系统相比传统的电动机控制方法具有许多优势。
首先，电磁调速控制系统能够根据实时需求对电动机进行精确控制和调速，提高采煤机的工作效率和稳定性。
