久益连采机电机械

JOY-12CM15-10D连采机电气系统原理

摘要 本文阐述了美国JOY公司12CM15-10D连采机的工作原理，说明了12CM15-10D连采机电气控制系统的构成，此机型集成了现代工业计算机技术与工业总线通讯技术，目前，陕煤集团神南矿业公司已大量使用该机型。

关键词JNA FACEBOSS系统的组成；电气系统；工作原理

0 引言

煤炭生产的核心是采掘工作面，实现采掘工作面机械化、自动化成为煤炭产业的追求和探索的方向和目标。世界先进的采煤国家如美国、澳大利亚等，为了提高采掘工作面得产量和工效，在矿井长臂工作面上采取一系列卓有成效的改革，从而形成了生产能力大，自动化程度高，安全可靠，工作面单产和功效成倍提高的新一代高产高效的采煤设备。同时也促进了掘进机械的发展。连续采煤机起源于美国，从1949年美国利诺斯研制成功第一台连续采煤机以来，已经历了半个多世纪的发展历程，现在连续采煤机以日臻完善，其掘进工艺走向成熟。在20世纪60年代之前，主要用于房式或房柱式采煤，到60年代以后美国推广应用于长壁采煤的准备巷道快速掘进中，现在很多国家使用中发展速度很快，取得了显著的经济效益。第一阶段以利诺斯的CM28H以及久益公司的3JCM和6CM为代表的截链式采煤机。到第二阶段以久益公司的8CM为代表的摆动式截割头采煤机。第三阶段是久益公司10CM，11CM连续采煤机，在11CM连续采煤机的基础上又发展出12CM系列连续采煤机。我国的神东煤炭集团、陕煤化集团神南矿业公司等大量引进连续采煤机及其配套设备。 连续采煤设备电控系统，主要包括连续采煤机电气控制系统、工作面运输设备电气控制系统、工作面支护设备电气控制系统、工作面给料破碎机电气控制系统和工作面连续运煤设备电控制系统。连续采煤机电气控制系统，目前在我国采煤机械化程度最高的神东矿区以及陕煤神南矿区，主要使用的连续采煤机有三种机型，我们主要来分析最常用的机型之一即美国 JOY 公司生产的 JOY12CM15-10D连采机电气系统原理。

1 久益连采机电气部分讲义

第一章

久益12CM15型连采机

电气系统概述及电控系统的原理

第一节

电气基础

电气基础的内容非常多,这里只介绍几个与我们所使用的设备密切相关的概念

一、 电的特点

电是一个非常大的概念，我们不好对其做出完整又准确的定义，我们就把它当作是一种自然现象。但它有以下特点：容易获得和转换；便于输送及分配；易于控制。电能已成为现代生产的基础，被广泛应用于人们的生活和国民经济中。电很复杂，学之不易，学好更难。

二、 电路的组成

电只有形成一个闭合的回路才能发挥其作用。电路通常是由四部分组成——电源、负载、连接导线、辅助设备。电的两个重要概念——电位（电压）、电流，与水位、水流相似。

电路图 2 三、 电动机的工作原理

电动机是“电家族”中最重要的一个成员，所以我们应当对其进行了解。电动机很复杂，这里只对其如何旋转进行分析。任何电机的工作原理都是建立在电磁感应和电磁力这个基础上的。即通电线圈周围存在着磁场；位于磁场中的闭合线圈，在作切割磁力线运动时，会在线圈中产生感应电流；通电线圈在磁场中会受到力的作用。对于交流电机由于磁场是旋转的，就相当于转子线圈在作切割磁力线运动。对于直流电机由于形不成旋转磁场，在转子线圈中不会产生感应电流，所以必须给转子线圈通入电流，这就是交直流电机很大的不同之处。

异步电动机的调速公式：n=(1-s)60f/p，s-转差率，f-频率，p-极对数。所以有变极、变频、变转差率三种调速方式。

直流并励电机的调速公式：n=(V-IaRa)/KEΦ，V-电源电压，Ia-电枢电流，Ra-电枢电阻，KE-电机结构常数，Φ-励磁磁通。所以有调磁、调压两种调速方式。

3 第二节

久益12CM15型连采机

电气系统概述

一、12CM15连采机电气系统的基本构成（CONTINUAL MINER）

12CM15型连续采煤机主要由五个电控箱、八台电机以及其它外部电气元件构成。分述如下：

226 第9章 12CM15型连续采煤机电气系统

9.1 概述

9.1.1 技术特征

美国久益（JOY）公司12CM15型连续采煤机供电电压为1050V，整机功率为554kW，机器共有八台电机，它们分别为截割部﹑装运机构﹑液压机构（油泵）﹑牵引部及除尘系统提供动力，以实现落煤﹑装运﹑除尘以及机器行走等功能。除两台牵引电动机为晶闸管整流供电的直流串激式电机外，其余电机均为三相交流异步电机。所有这些电机均采用外水冷方式，并且其内部绕组中都设有热敏检测器件（可等效为温控常闭开关），用于电机过热检测，因而可以实现电机过热保护。这些电机的类型及主要技术参数见表9.1所示。

表9.1 电机类型及主要技术参数

电机名称 类型 额定功率(kW) 额定电压(V) 数量

截割电机 三相水冷 170 1050 2

油泵电机 三相水冷 52 1050 1

装运电机 三相水冷 40 1050 2

风机电机 三相水冷 19 1050 1

牵引电机 直流串激水冷 26 37 250 2

12CM15型采煤机采用计算机控制技术，主控器件为一台可编程控制器（PLC），PLC为机器的所有电源电路提供软件控制并对由微处理器构成晶闸管脉冲触发单元进行驱动控制，监测开关位置并提供所有机器诊断的软件控制。机器整个系统不仅能可靠完成采煤机正常工作所要求的各种控制任务，而且具有完善保护﹑状态监测﹑故障诊断及机器运行状况显示等功能。正常工作时，司机可根据显示屏提供的信息进行正确有序的操作，发生故障后，借助显示屏所提供的故障诊断信息，实现快速﹑准确地查除和排除故障。

9.1.2 结构特点

12CM15型采煤机电气控制系统的基本构成情况如图9.1所示，电气原理见图9.2所示。电气控制系统的作用在于对上述八台电机以及其它电磁机构实施控制，同时实现对电机设备系统以及安全等方面的电气保护。主要装备有：

（1） 八台电机（见表9.1）。

久益JOY采煤机截齿型号：AID截齿

美国久益公司，英文joy mining machinery，是世界知名的采矿设备生产公司。LS系列采煤机，就是久益公司生产制造的知名采掘机械，在国内众多煤矿都能看到它的身影。值得一提的是，大多久益采煤机使用的截齿型号为AID截齿，即艾德截齿。

目前，久益生产的LS系列采煤机包括：1LS、2LS、3LS、4LS、6LSO3、6LSO5、7LSO6、7LS2A、7LS3、7LS7、7LS8等，这些采煤机采用模块化设计，消除了复杂的齿轮和液压系统维护要求，便于维护和操作灵活性。

以JOY久益7LS8型采煤机为例，这个型号采煤机在神东大柳塔煤矿使用过，具有采高大、总装功率大等优势，工作效率8000t/h，非常适合中厚及厚煤层长臂工作面开采。不过，如果没有截齿，久益采煤机也无法正常工作。

什么是截齿？截齿相当于采煤机的牙齿，是直接与煤层、岩层接触的切割刀具。久益采煤机只有在截齿的辅助作用下，才能稳定地进行煤岩切割。久益JOY采煤机截齿使用的型号，可以是AID截齿。

AID截齿是山东艾德实业有限公司生产制造的煤矿采煤机截齿，拥有多个型号序列，如AID煤截齿、AID半岩截齿、AID全岩截齿、AID硬岩截齿等，适合在不同地质环境下工作。AID截齿也具有超强的耐磨性能和硬度，其寿命是传统截齿的2~3倍、耐磨性是老式截齿的1.6倍。在同等硬度的岩层下工作，AID截齿的损耗更低、寿命更长。

因此，久益JOY采煤机截齿型号，优选AID截齿。