煤矿机电运输系统技术创新与应用研究

2021-05-10

当代化工研究 2021年8期

（西山煤电马兰矿山西 030205）

煤矿机电运输作为煤矿生产的重要组成部分，对于煤矿的安全生产起着至关重要的作用，煤矿机电运输贯穿了煤矿生产的整个过程，其中煤炭的开采、提升、运输、供电等诸多环节都需要机电设备来完成，煤矿机电运输系统技术涉及到煤矿运输的各个环节，涉及到的特殊工种比较多，技术性比较强，并且煤矿生产的安全性直接与机电运输设备状态的好坏有关，因此在煤矿的开采工作中一定要给予煤矿运输工作足够的重视。我国的煤矿企业在1970年后期才开始进行了运输系统机械化的研制，因此我国煤矿运输的机械化相较于发达国家是比较晚的，并且辅助运输的发展过程是非常不平衡的，但是随着高科技技术的不断发展，技术的进步与装备的应用为矿井下距离长、吨位大、变坡多、倾角大的运输情况提供了有效的技术保障与设备的支持。随着运输机电系统的不断创新与研究工作的不断深入，我国的机电运输技术逐渐朝着可靠性、安全性、工艺技术与设备的多样化、污染的最小化发展，并且对于矿山复杂多变的地质条件有了更强的适应能力，矿井下的运输车也更加趋向于人性化和自动化，并随着智能技术的出现实现了智能化的设计，进一步提高了机电运输的自动化和信息化的程度，为促进机电运输的发展提供了新的思路与动力，保证机电运输的安全性与可行性，实现煤矿运输的高效性。

1.煤矿机电运输系统的特点

煤矿机电运输系统的特点主要有以下几点，如图1。

(1)多变且复杂

煤矿机电运输系统做包括的范围非常的广泛，与此同时煤矿运输系统包含许多井下设备，并且彼此之间相互影响，非常的复杂，除此室外煤矿运输系统的工作环境非常的恶劣，容易受到多种因素的影响，并且还容易发生一些不可预知的变化，随着科技的不断发展，运输设备正在朝着大型化的方向发展，并且各个大的运输系统之间还存在着自己的子系统，各个系统之间相互联系，相互影响，形成了一个比较复杂的层次。一般来说主网络是由掘进、回采、运输和提升四个环节组成，煤矿还可以分为很多采区，各个采区之间的排水、通风、运输、供电系统都有很多个子系统构成，不同的系统之间相互影响，相互作用，从而形成了一个复杂的网络系统。

图1 煤矿机电运输的特点

这个复杂的煤矿系统具有整体联动的特点，以此其中某一个部分的变化都可能导致整体的变化。随着矿井开采工作的不断深入，其中某一个电气设备的变化都会引起整个系统的联动，外界的因素也会对于机电运输系统造成一定的影响，像通风条件，瓦斯的含量都能够引起机电运输系统的变化。机电运输系统的内部因素同样也会对于机电运输系统造成影响，像装备的磨损，老化等也会影响到系统的稳定性和性能。

(2)大量的安全隐患

煤矿的开采环境比较复杂，尤其是具有大型机电设备的时候，大型机电设备本身的使用就具有一定的危险性，更何况是在煤矿井下这么复杂的环境中。在进行煤矿采掘的时候，如果煤尘与瓦斯的含量到达某一个值的时候，电气设备就会受到影响发生电火花，对于工作人员的人身健康安全构成了极大的威胁，除此之外，在巷道内的湿度比较高的时候，机电设备及其容易受到腐蚀，从而降低了机电设备的绝缘性，再加上井下的环境比较恶劣，空间狭窄，因此在进行设备的调试、搬运、安装的时候非常容易发生触电的事件。大型设备的运转一般会需要很大的电量，因此这就加重了供电系统的压力，供电系统的负荷太高就使得供电电压逐渐增高，增大了短路情况出现的概率，并且井下的空间狭窄，大型的机电设备没有很好的安装条件，因此需要频繁的移动，这也加速了机电设备的损耗。

(3)对于人员的要求比较高

机电运输的主体并不是机电设备，最主要的还是机电设备的操作人员，煤矿下的机电运输工作在现阶段还未实现完全的自动化，因此大部分操作仍然需要相关的工作人员通过手动的方式来进行，因此相关工作人员的操作意识与操作水平都会对运输的结果造成一定的影响。为了保证工作的高效进行，这些设备通常需要长期持续的工作，因此相关的工作人员也必须一致保持紧张的工作状态，以此来提高工作的质量。并且对于一些特殊岗位的工作人员来说，对于技术的要求就更高了，所以在实践中这些职位的工作人员通常情况下是不能进行随意的调动与调换的。

(4)老矿的维护难度比较大

随着煤矿机电运输系统的不断发展，在技术层面对于人们的要求也越来越高。伴随着开采深度的不断增加，开采的条件也变得逐渐的恶劣，在一些老矿中对于机电运输设备的使用、维护、管理等工作也变得越来越复杂，操作人员必须更加的认真与负责，才能保证运输工作的安全性。

2.煤矿机电运输系统技术创新与应用

(1)煤矿机电运输系统技术的创新与应用可以从多方面入手(如图2)

图2 煤矿机电运输系统技术的创新与应用

(2)原有运输系统设备的升级改造

对于原有的运输系统设备的升级与改造工作，就是在原有的运输机上，全部采用节能型的电机、变频装置、液粘软启动等先进的节能设备，这样可以提高系统的运行速度，减少能源的消耗，减少设备维护的工作量。在采煤设备方面，工作面的运输机配套上采用了国内的开关磁阻调速系统，可以根据输机中压煤量的多少，来确定设备后续的运输量，并以此来保证整个系统的稳定运转。这样的设计可以加快工作面的推进速度，提高生产率的同时还可以因为开关磁阻电机本身的原因实现软启动。系统中电机可以与减速机之间连接，节省产量的同时还可以节省修护的成本。运输机是一种广泛运用于矿产生产之中的连续运行设备，在实际的使用过程中可以对运输机进行适当的改造工作，以此来改善矿石对运输机造成的冲击，来提高设备的使用寿命，提高生产的效率，保证有序的生产，取得较好的经济效益。

(3)在窄轨机车运输中交流变频调速技术的应用

如今，在煤矿运输系统中，窄轨机车也得到了广泛的应用，其主要依靠直流电动机作为牵引动力源，借助恒定的直流电源进行供电，以此来确保机车操作平稳。在起动、制动和调速等环节中，需要选择串接电阻给予控制，但是其会造成电能资源的浪费，且会对设备造成不同程度的损害。而交流变频调速技术的应用能够使上述问题得到有效解决，既可以轻松实现无级调速、平稳起动和再生制动，而且能源消耗大大降低。实际上，交流变频调速窄轨电机车，不仅摒弃了以往陈旧的电阻调速器和直流电动机，而且采用了节电显著的DSP系列变频调速器和性能可靠的三相永磁同步交流牵引电动机。变频调速技术达到了国际领先水平，其三相永磁同步交流牵引电动机超过直流电机的起动转矩，既符合了低速时电机车的最大起动牵引力要求，而且具有十分优越的性能，可以有效提高窄轨机车运输效率。

在窄轨机车运输过程中，交流变频调速技术的创新点如下：①直流架线调速电机车采用了以往的直流电动机；②斩波调速是通过无触头总的IGBT开断，实现电机端电压改变来实现调速功能。其中的变频调速器选择了国际最先进的DSP变频调速技术，选择了进口IGBT模块元件和进口原装全套控制电路，达到了比较理想的节能效果。电机车启动平稳、降低能耗、无极调速。对变频器设有过流、过负荷、过压、欠压和接地保护。对电机设有过热、过流、短路、断相、失压等保护，同时也降低了电机车的维修成本。