工作面刮板输送机及平共输送设备.ppt

第十九章 概 述,工作面刮板输送设备及平巷输送设备安装在井工煤矿开采工作面最前端，与工作面其他设备协同在工作面回采推进过程中，完成煤炭的开采、输送和转载任务。工作面输送设备的性能和可靠性直接影响工作面的安全生产和煤炭产量。我国煤矿工作面输送设备的技术进步是与我国的煤矿开采技术的进步密不可分的，先进的煤矿输送设备为煤矿高产高效生产奠定了坚实的硬件基础，而煤矿的发展和需求又促进了输送设备的持续进步。工作面刮板输送设备及平巷输送设备如图191工作面设备布置图所示，安装在井工煤矿回采工作面内。主要设备有：工作面刮板输送机、平巷转载机，破碎机以及具有自行移动功能的皮带机尾自移装置等。我国的井工煤矿机械化开采起步较晚，经历长达50余年漫长的孕育和成长，现已趋于 成熟。目前，我国的煤机制造企业已能够向煤矿提供适应各种开采条件的输送设备，国产煤 矿工作面输送设备可满足大中型煤矿的设备选型需求。中国作为采煤大国，近年来受到国 外输送设备制造企业的格外关注，国外与煤炭开采技术相关的企业急切进入中国煤机市场，并占据中国煤机市场的一席之地。目前，在中国的工作面输送设备市场中，中小型输送设备国产占有率几乎达到百分之 百，大型输送设备(输送机装机功率1 400kW以上)国产设备占有相当大的比率，国外进口 的输送设备占有比率较小。但国外企业面向中国输送机市场的产品主要是技术集成度较高 的最先进的超大型工作面输送装备。国外输送设备在我国煤矿的分布呈点面分布态势，大 量进口输送设备集中在我国神华集团神东煤炭公司所属煤矿，少量进口输送设备应用于其 他大型煤矿，在用台数约一至二台。,一、国内输送设备技术现状,(一)品种齐全的工作面输送设备 我国拥有世界上最多的煤矿输送设备制造企业。这些企业中既有引导中国输送设备 发展方向的专业化骨于企业，也有为区域性煤矿提供产品的中小煤机企业或煤矿自备机 修总厂。这些企业的生产纲领不尽一致，产品品种各不相同，服务对象各异，但这些企业 的产品集成使我国成为世界上少有的煤矿输送设备产品品种最为齐全的国家。我国主 流骨干企业具有输送设备自行设计和独立研发能力。国产输送设备不仅可以满足大中 型煤矿的设备配套选型需要，而且可以满足小型煤矿的设备选型需要。中国的煤机企业 可以向煤矿提供物美价廉的全系列输送机产品，这是中国煤机企业与国外煤机企业的最 大不同点。1性能和可靠性可满足各类煤矿的需求 以整体铸焊结构中部槽为特征的输送机成为当今输送机的主流，输送机寿命依性能、型 号不同而有差异。性能最先进的输送机输送能力达3 500th，工作面铺设长度可达400m，工作面日产可达到2万3万t，整机预期寿命可达到1 500万t以上，可满足可采储量600 万t以上工作面的性能要求。采用国产输送机实现工作面高产已成为现实。在条件适合的 矿井，单一开采工作面采用国产输送设备日产2万t已不是奇迹，放顶煤开采工作面日产超 5万t业已实现。,2本土化制造配套能力 我国骨干煤矿输送设备制造企业具有较强的本土化制造配套能力，对外部资源环境的 依赖程度较低。表现在制造装备及工艺能力和特殊部件的本土化配套能力两方面。(1)制造装备及工艺能力 在制造装备及工艺能力方面，我国骨干煤矿输送设备制造企业工艺门类配置较全，不仅 有很强的加工和铆焊能力，而且还配置有较强的铸造、锻压、制链能力。这样的工艺配置有 利于生产组织，便于工序协调。我国骨干输送机制造企业的加工装备及工艺配置优于国外 的煤机制造厂。(2)特殊部件的自我配套能力 输送机中有一些特殊的部件，如液力耦合gS，限矩器、润滑泵、专用液压阀等。针对这些 特殊元部件，国外企业通常采取外制或采购的方式进行配套，而国内尚未形成成熟通畅的采 购渠道。为满足煤矿需求，保证交货期，降低采购成本，减轻对进口部件的依赖性，国内骨干 企业承担了很多特殊部件的本地化工作，并已产生良好的效果。如张家口煤机公司除生产 输送机整机产品外，还向煤矿提供圆环链、接链环、液力耦合器、限矩器、液压组合阀等。我 国煤矿输送设备制造企业在特殊元部件的本土化配套方面优于国外企业。,3工作面输送设备技术水平(1)输送机中部槽技术 我国自行研发的采用整体铸焊结构中部槽的刮板输送机于1992年投入运行，推动了我国输送机整体技术的进步，彻底解决了输送机可靠性制约工作面开采的瓶颈问题。目前，不仅有用于单一开采的中部槽，还独创了用于后部放顶煤的专用中部槽，且已形成系列。以轧 制槽帮中部槽制造的输送机已退出主流产品行列。(2)圆环链技术 国产大功率输送机配置的圆环链(紧凑链)规格已达到$48 mmXl52 mm，采用中42mmXl46 mm紧凑链的输送机已成为国内大型煤矿的首选机型。国内骨干企业的矿用圆环链的制造技术已达到国际先进水平，大规格圆环链已向国外出口。(3)行星减速器制造技术 国产行星减速器功率已成系列，小至90 kW，大至1 000 kW。国产大中型输送机产品都可以实现行星减速器传动。(4)紧链技术 液压马达和闸盘紧链并行，液压马达紧链已成为大型输送机的标准配置。,(5)输送机驱动技术 除广泛采用的液力耦合器、双速电机驱动外，国内对“软启动”驱动技术的研究已进入应用阶段。阀控充液式液力耦合器驱动技术已在国产输送机上应用。但阀控充液式液力耦合器尚需进口。(6)无链牵引技术 目前，齿轮一销轨式牵引是无链牵弓1技术的主流，其他牵引方式已被淘汰或已趋于淘汰。国产的126 mm和147 mm节距销轨采用优质合金钢整体锻造，牵引能力分别达到1 500 kN和2 000 kN，可满足当今最强劲的采煤机配套需要。(7)可伸缩机尾技术 大型输送机配置可伸缩机尾是必须的技术。目前，34X126及以上规格圆环链的输送机全部配置可伸缩机尾，多为手动操作。与此同时，国内煤机制造企业已展开对输送机机尾自动伸缩技术的研究。尽管该项技术研究难度较大，但它关系到工作面输送机的运行可靠性和工作面开采自动化的实现。,(8)输送设备监测监控技术 该项技术国内刚刚起步，尽管目前仅实现对部分物理量的检测和数据上传集中处理，但该项技术推广迅速，已有近20套工作面输送设备配置了隔爆兼本安型监测装置。目前可监测的物理量有：减速器的油温和油位，减速器、电机冷却水系统的压力和流量。(9)转载机的整体技术水平 整体箱式输煤槽对转载机整体技术的提升意义重大。目前，内槽宽小至680mm，大至1 550mm的转载机输煤槽都已采用整体箱式结构输煤槽；具有伸缩功能的转载机机头已广泛使用；采用双速电机、行星减速器驱动的转载机功率已达700 kW；转载机刮板链的规格已达到$42 mmXl46 mm。(10)转载机整体自移装置 转载机整体自移装置的应用使转载机移动操作更为简单，以“戗柱一圆环链一千斤顶”为传统结构的拉移装置在大型转载机上已被淘汰。(11)皮带机尾自移装置 皮带机尾自移装置(Matilda)的应用使胶带机尾实现了工作面开采期间皮带机尾的移 动，工作面的产量不再受转载机与胶带机尾搭接长度的限制。,二、国外输送设备技术现状；,以德国德伯特(DBT)公司和美国久益(JOY)公司为代表的输送机产品是当今国际先进 水平的标志，我国进口的输送设备多为这两家的产品。利用国外的输送设备及其他先进的开采装备，神华集团神东煤炭公司创造了世界煤炭开采史上的一个又一个神话，打破了一个又一个世界开采记录。这其中的关键就是，先进并可靠的采运装备是创造神话的必备条件之一，先进的装备是先进生产力的推动力。国外进口的输送设备有很好的运行表现，工作面刮板输送机实际使用寿命已超过2 000万t。对国外进口的先进输送设备进行总结，最突出的特点可归纳为以下几个方面。(一)积极的创新理念 积极的创新理念是国外输送设备制造企业一直保持技术领先的关键所在。以德国德伯 特(DBT)公司和美国久益(JOY)公司为代表的输送设备制造企业具有悠久的历史，在输送设备研制方面积累了数十年的经验。他们的产品无论是在技术性能，还是新技术应用上比其他同行企业总能先行一步，他们的产品一直是其他企业学习和借鉴的样板。国外的输送设备最明显的技术优势有以下几个方面。,技术性能和结构处于领先水平 以德国德伯特(DBT)公司和美国久益(JOY)公司为代表的输送设备技术性能和结构处于国际领先水平，为满足煤矿对输送装备的需求，能不失时机地推出更加先进的输送设备，目前，输送机最大装机功率已达到3X1000 kW，输送能力达3 500 th，工作面铺设长度 350m，可满足可采储量800万t以上工作面的配套要求。我国神东矿区进口的输送机实际命已超过2 000万t。(1)整体结构中部槽是当前输送机先进技术最显著的特征之一 德国德伯特(DBT)公司和美国久益(JOY)公司各自保持其传统的设计风格。DBT公司的中部槽是以轧制分体槽帮为基础槽形的组焊结构，JOY公司的中部槽是以挡板铸造槽帮和铲板槽帮为基础槽形的组焊结构，中板和底板都采用高强耐磨钢板，具有很高的使用寿命。,(2)“软启动”驱动技术广泛应用“软启动”驱动技术对输送机性能和运行可靠性的影响极大。采用“软启动”驱动技术可提高输送机的启动性能，吸收运转过程中遭受的意外冲击，削弱冲击对传动装置的影响。国外已成功用于输送机的“软启动”装置有：德国DBT公司与美国罗克维尔自动化公司合作开发的CST”减速器，采用内置液黏摩擦离合器，可实现输送机的空载启动、过载保护。由于是针对煤矿工作面专门设计，将通常“CST可控传输装置的外围功能元件集成到减速器内部，便于工作面安装和使用。美国JOY公司与德国福伊特(VOITH)公司合作开发了TTT”阀控充液式液力耦合器。“TTT阀控充液式液力耦合器是JOY公司的专有技术，采用双涡轮结构，清水作为耦合器的工作介质，通过自动换液使工作温度不超过55，最大传递功率达1 050 kW，具有液力耦合器特有的软启动和冲击保护功能。“TTT阀控充液式液力耦合器属自身无支撑液力耦合器，安装精度由电机、连接罩、减速器共同保证。,德国福伊特(VOITH)公司的另一种阀控充液式液力耦合器(562 DTP kWL2)与“TTT阀控充液式液力耦合器工作与控制原理相同，但与减速器相连接的输出端采用轴承支撑结构，因而总安装长度大于“TTT”阀控充液式液力耦合器。德国宝越(BreuerMotoren)公司采用的是交流变频调速与电机集成一体化技术。即将变频器及其PLC控制装置集成安装在电机的隔爆腔内，构成VSD(Variable SpeedDrives)可调速电机。该电机如同普通电机那样，可直接与输送机的传动装置对接，外部接线仅有一条供电电缆和一条通讯电缆。采用VSD电机可实现输送机按照预定的加速度启动，实现多电机驱动的功率平衡，但抗冲击能力与双速电机驱动相当。目前，“VSD”电机的电压为1 140V，最大功率达到1 000kW，在德国和英国煤矿应用于工作面输送机或刨煤机。,(3)具有链张力自动调整功能的输送机已投人运行 刮板链张力对于保证输送机的可靠运行意义重大，国外具有链张力自动调整功能的输送机已投入实际运行。基本控制原理是：输送机配置的敏感元件检测刮板链的动态链张力，经数值分析后，反馈到链张力调整执行机构，通过机尾液压千斤顶的伸缩使链张力处于良好状态。刮板链张力的动态检测是关键技术，目前基于不同链张力检测理论的技术方案都处于验证运行中，这有利于对链张力控制技术的筛选和优化。(4)输送机监测监控技术 国外输送机监测监控技术始于20世纪80年代，当时，工作面设备的运行信息已处于监控状态，完善的信息传输网络使工作面主控制台和地面控制室都能通过计算机屏幕了解工作面设备运行状况，并直接控制设备的运转。目前，输送设备的监测点主要集中在传动装置，可对电机、减速器的运行温度进行检测，对冷却水的压力和流量进行检测，有利于保证传。动装置的可靠运行和设备预见性维修。随着输送机监测监控技术的成熟，可为工作面的自 I 动化开采创造条件。进口煤机设备的工作面自动化开采已进入试验性阶段。,(二)精细的制造 先进的输送设备一靠设计，二靠制造。没有严格的制造质量保证，一切都无从谈起。国外企业在严格的质量认证体系下，从设计到制造，到产品质量确认，到产品出厂整个过程都执行唯一的工作程序，能够确保产品实物制造质量符合产品设计和工艺规范标准。经过培训的高素质员工队伍为产品质量目标的实现提供了有效保证。珍惜岗位、按照工艺规程一丝不苟，认真操作，有效地保证了生产过程的可控性。对输送机制造过程进行质量跟踪，零部件生产过程有记录，关键元部件有标识，产品建 立质量档案具有可追溯性。,(三)基础工业环境对输送机制造的完美支持 具有影响力的国外煤机企业都位于工业十分发达的欧美国家，雄厚的工业基础为这些煤机企业提供了完美的国际化支持。煤矿输送机械制造所需的特殊钢材应有尽有，煤机配套所需的机电配件、标准件资源丰富，为打造先进的煤矿输送设备奠定了基础。与输送机制造关系密切的物质资源和工艺资源有:中部槽制造必需的可焊接高强耐磨钢板；输送机制造所需的铸件、锻件都可以在当地专业化工厂依照合同得到及时供应。而且这些铸锻件具有很好的质量；欧美国家质量上乘的密封元件为减速器、链轮的可靠运行提供了良好环境条件；输送机减速器、链轮等传动部件所需的轴承；液压马达、液控阀等液压元件；总部位于美国的JOY公司与德国的VOITH公司进行液力耦合器方面的合作，推 出了“TTT阀控充液式液力耦合器；而位于德国的DBT公司与美国的rockwell合作开发 出“CST减速器。市场化的跨国合作产生了具有专有知识产权的高附加值产品；其他煤矿专门机电产品。由于外部可利用资源丰富，国外煤机企业只承担输送机核心部分的制造和整机的组装，其余部分均采用合同分包制由其他企业制造。,第二节 发展趋势,煤矿工作面输送机技术发展趋势如下：国内铸造槽帮输送机将以提高寿命和运行可靠性为目标强化设计和制造工艺研究，使国产输送机的寿命，尤其是大型输送机整机寿命达到国际先进水平。大型输送机的“软启帮驱动技术将得到推广，不同种类的实用型“软启动”装置将呈多元化发展趋势。输送机检测监控技术将继续完善，为输送机可靠运行提供信息支持。与自动化开采相关的输送机控制技术是研究的热点方向。通过国内煤机企业或相关企业的不懈努力和技术攻关，进口元件国产化或本地化进程加快，国内煤机企业对国外资源的依赖性将逐步降低。比现今输送设备能力更强、技术更先进的输送机还有可能诞生。,