MG160/375-WD1型采煤机的改进设计

何利宁

(中国煤炭科工集团 上海有限公司， 上海 200030)

0 引言

MG160/375-WD1型采煤机是一款适合于中厚煤层开采的窄机身无链电牵引采煤机,如图1所示，自2006年推出后，已累计销售160多台。这款采煤机的特点是可配套SGZ630刮板机，同时具有较大的采高(最大采高可达3.2 m),具有很好的配套性能[1-4]。相对其他中厚煤层采煤机具有较高的性价比，特别适合于煤质硬度系数f≤3的中小型煤矿。

1-左截割传动部;2-左牵引部;3-中间控制箱;4-右牵引部;5-右截割传动部。图1 MG160/375-WD1采煤机整机结构

土耳其伊姆巴特矿业集团经过多轮实地考察和交流探讨，于2017年3月，最终决定采购3台MG160/375-WD1型采煤机。由于土耳其机电设备按欧盟标准检验，因此为满足出口要求，除了要求采煤机必须通过ATEX认证外，从设备使用安全角度对采煤机遥控器、截割电机保护、顶护板、喷雾冷却系统水压和水量监控等方面进行了设计改进。

1 采煤机遥控器的改进

井下工作面采煤机实际工作时,操作人员一般位于采煤机两端液压支架的安全空间内，此位置离采煤机电控箱面板及端头站都有一段距离。另外，大部分三机配套中采煤机老塘侧有较高的刮板机电缆槽阻隔，实际采煤机工作时,手动操作电控箱或端头站的操作按钮有一定的危险性且不方便，通常由遥控器直接控制，所以对遥控器的安全要求很高。MG160/375-WD1型采煤机的遥控器比较成熟，但在出口技术谈判中，外方提出了更严格的要求：

1) 要求在按下采煤机遥控器顶部红色“停止”按键后，采煤机必须立刻断电，此功能要求和拉动“急停开关”后采煤机必须断电的功能一样。如果按下遥控器顶部红色“停止”按键后采煤机不断电将存在极大的安全隐患，是欧盟国家煤炭安全规程不允许的。

2) 要求当遥控器电池用尽或者遥控器由于丢失损坏而与接收器间的通讯中断时，采煤机牵引和截割电机必须立即停止工作，但为了提高采煤效率，允许采煤机整机不断电，同时接收机不再接收和执行任何遥控的信号。

3) 要求左、右遥控器中只允许有一个遥控器可以控制牵引方向和加减速：采煤机向左牵引时，左遥控器为主，右遥控器为副；采煤机向右牵引时，右遥控器为主，左遥控器为副；同时要求，采煤机操作时主副遥控器将通过左右方向来自动确定主副功能。主遥控器将保留所有的操作功能，副遥控器除了无法控制牵引方向和实现加速功能外，保留其它功能。而目前国内大部分采煤机左、右遥控器可以同时控制采煤机的牵引方向，左右遥控器都可以控制采煤机速度，这种控制方式存在相当大的安全隐患。

4) 要求一直按下遥控器上“牵引减速”按钮后，采煤机的牵引速度必须降到0 m/min，即停止。而国内采煤机遥控器设置为当一直按下遥控器“牵引减速”按钮后，采煤机的最低牵引速度降为0.1 m/min，不能停机。因为国内采煤机为电牵引无级变频调速系统，速度控制依靠变频器控制，如果将最低速度设计值设定为0时，变频器将会停止输出，如这种情况发生在有坡度的工作面上，很可能会发生采煤机下滑的风险。因此，一般不能将采煤机最低速度设定为0 m/min。从根本上讲，这种控制方式的适应条件存在一定的局限性。但依据客户要求，最终设计的遥控器按下“牵引减速”按钮后，采煤机的牵引速度可以降到0 m/min，牵引电机停止运行。

为实现以上功能，研发定制的采煤机新型遥控器如图2所示，可满足客户要求。

图2 新型遥控器

2 增设机身顶护板

国内对采高较低的中小功率采煤机，机身上均不配置顶护板，一般当采高达到至少4 m时才要求选配顶护板[5]。MG160/375-WD1型采煤机的最大采高为3.2 m，所以国内产品一般不配置顶护板。本次出口项目在前期技术交流中，客户从安全角度明确要求必须配置顶护板。

在本出口项目的MG160/375-WD1型采煤机的机身长度方向增设了顶护板。顶护板总长5.4 m，分两档支护高度以满足不同的采高状态，第一档支护高度为694 mm，第二档支护高度为493 mm；顶护板全部降下来的高度为148 mm。顶护板升降由液控油缸提供动力，升降到位后采用销子锁定，升降油缸不再受力，具体结构如图3所示[6]。

图3 顶护板结构

因为顶护板不经常升降，首次顶护板设计时其升降油缸的供液由工作面液压支架的备用管路提供，原理如图4所示。由于采用机外供液，不能随时控制顶护板升降，存在一定的安全隐患。首次验收时，客户提出顶护板升降油缸的油液需由采煤机自身提供的要求，即通过采煤机自身液压系统控制顶护板的升降，因此在保持原有顶护板结构组件的基础上，改为采用采煤机调高液压系统供液，增设液压阀组控制顶护板油缸升降，原理如图5所示。

图4 机外供液控制顶护板升降液压系统原理

图5 机载调高泵控制顶护板升降液压系统原理

3 增设截割电动机保护罩

由于MG160/375-WD1型采煤机摇臂是整体弯摇臂结构，摇臂下摆角度不大，下摆时截割电动机采空侧一般碰不到刮板输送机的销排，所以原设计对截割电动机采空侧是敞开式的，如图6。在前期技术交流中，客户从安全角度提出必须配置护罩将截割电动机采空侧端全封闭。避免大块煤矸碰撞损坏截割电动机接线盒、进出水口及电动机本身，以保护截割电动机、备用进出水口、电动机接线盒等。新设计的保护罩如图7所示。

图6 截割电动机未装保护罩

图7 截割电动机保护罩

4 喷雾冷却系统水流量和压力实时显示与保护

采煤机工作时，滚筒在割煤和装煤过程中会产生大量煤尘，不仅降低了工作面的能见度，影响正常安全生产，而且对工人健康也会产生严重影响，因此必须及时降尘。同时采煤机在工作时，各主要部件(如摇臂减速箱、各电动机、电控箱等)会产生部分热量，须及时进行冷却，以保证机组的正常运行。因此必须保证有足够的水压与水量，以满足降尘和冷却的需要，煤矿相关安全规程对设备也有类似明确要求[7]。

MG160/375-WD1型采煤机喷雾冷却系统主要由水阀、安全阀、节流阀、喷嘴、高压软管及相关连接件等组成。来自喷雾泵的压力水由送水管经电缆槽、拖缆装置进入水阀。由水阀分配成五路，用于冷却各齿轮箱、电动机和喷雾降尘等。

常规采煤机没有冷却水压力和流量实时显示以及水压和水量的保护功能。本次出口项目，要求实时在主屏幕上显示总水路实际压力和流量，同时要求如果进水压力降到1 MPa以下，牵引电动机和截割电动机将停止工作，但设备不断电；当压力超过3.5 MPa时，主屏幕将收到压力过高的提示信息，但不影响设备运行。

最终在总进水管水路进入水阀前串联了一款从德国进口的水压水量传感组件，将总进水压力和流量实时显示到电控箱主屏幕上。水压水量传感组件结构如图8所示。

1-水压传感器;2-水量传感器。图8 水压水量传感器

5 结论

从使用安全角度考虑，通过完善遥控器功能、增加配置顶护板、增加截割电机保护罩、增加实时显示冷却水压力和流量监控装置等对出口MG160/375-WD1型采煤机进行了改进设计，经实际应用证明，效果良好。本次对采煤机的设计改进都与安全相关，加深了对国外机电设备充分考虑操作使用安全设计理念的理解，可以为今后国产采煤机出口提供借鉴。