大功率采煤机技术改进措施与应用

2018-11-28梁川

机械管理开发 2018年11期

梁川

（阳煤集团安监局，山西阳泉 045000）

1 煤矿概况

山西某煤矿原设计采煤能力为500万t/a，经过多年的技术创新以及机械化设备的引进生产能力达800万t/a，并且该煤矿随着煤炭开采生产需求的提升不断加大了对采煤技术设备的科技投入[1]。为进一步提高产量并满足发展需要，该煤炭企业引进了MG610/1400-WD型大功率掘煤机，在实际开采过程中不仅提高了单产平均工效而且大大降低了作业人员的劳动强度。

2 MG610/1400-WD大功率采煤机的应用

MG610/1400-WD大型设备其结构形式为横向布置的方式，机械传动链全部采用圆柱直齿轮具有传动效率高、结构维护、安装简单等优点。减速器、行走箱以及驱动轮组件均可由老塘侧抽出，电气元件高度集成可进行快速、简便的整机维修与养护。调高液压元件技术可靠、性能稳定，在系统摇臂不调高时处于空载状态，液压系统为集成阀块结构其连接方式可靠，管线路程较少并且设有手动换液阀，在紧急情况可实现自动调高。电控系统结构紧凑，其电气元件均设置在电控内部，并且除泵电机外其他各电机均设有温度保护装置[2]。主要技术参数如表1所示。

表1 大功率采煤机技术参数

山西某煤矿8201工作面煤层厚1.5～3.0 m，煤炭开采方式为综采机械化长壁式走向，煤层厚度变化稳定，煤种类型以半亮型为主。综采面可采长度和倾斜长度分别为1 680 m和210.5 m，在8201工作面实际开采过程中MG610/1400-WD型大功率采煤机具有较高的生产能力和良好的工作性能，每刀割煤耗时约50 min，先后对矿区的3个异常面完成割煤推进，不仅按照预期完成了目标产量，而且解决了过断层、夹矸以及截割硬煤等技术难题。该煤矿先后创下了山西省煤炭开采单面最高日、月产量记录并取得了巨大经济效益，然而在煤炭开采过程中MG610/1400-WD设备同样呈现出一系列的电气和机械方面的问题故障。

2.1 故障分析

1）行走箱磨损严重。造成行走箱故障的主要原因有滑靴耐磨强度不够引起的磨损现象严重和注油不足、日常维护不到位引起的轴承烧死故障。大功率采煤机因具有较大的自身重量，因此制造滑靴的材料往往因为强度不够造成行走箱的磨损现象较为严重。从该煤矿8201工作面的实际应用情况可以发现，工作面共更换滑靴3个并且对磨损面的修复时通常采用E707焊条进行逐个堆焊，由于磨损面积较大且修复材料有限，因此采用该修复方式不仅浪费材料，而且工作效率较低不利于煤矿的正常生产运行。

2）摇臂齿箱密封受损严重。在该机械设备采煤过程中发存在漏油的情况，调查显示其主要是由密封装置损坏引起的，深入分析其原因主要为二级星减速器外侧的调心轴承与浮动装置存在较大的游隙，沿轴向轴承窜动并超出允许的最大浮动量；采煤过程中行星头与煤机滚筒之间的间隙太小并产生淤煤，煤分进入齿箱后淤积并难以排除进而对浮动密封箱造成损坏引起漏油现象。

3）铰接销轴断裂。摇臂铰接销轴断裂其主要原因为锁紧螺母在割煤过程中因摇臂上下运动和机身振动影响较易出现松动引起销轴的窜动。如不能及时检修并发现处理则可引起销轴的窜出脱落进而造成相铰接的两耳座中单耳座受力，最终引起销轴断裂和耳座开裂。

4）采煤机支撑腿断裂及工控机性能不良。在大功率采煤机割煤过程中因支撑腿的强度或厚度不够造成煤壁侧支撑腿受力过大进而引起断裂现象。工控机性能处于不稳定状态表现为故障率高、白屏显示频繁以及散热效果不好等方面。并且在采煤过程中还出现过上截割电机不启动而油泵自动开启以及显示屏不显示温度的现象，通过调查分析发现外围路线故障为引起上述现象的主要因素。工况机备件成本高、造价昂贵，一旦出现故障将对生产带来不利影响甚至影响到正常的生产运行。

5）电阻发热烧损，变频器崩烧。根据煤机电气理论对变频器进行深入分析，在接入电源的瞬间，主变频器整流桥可径流较大的冲击电流并进入滤波电容，在较大的冲击作用下整流桥极易出现损害甚至引起电源电压的瞬时下降，进而对整个电气设备造成干扰。虽然与限流电阻并联的短路开关处于闭合状态但在较大冲击电流作用下仍然可出现电阻发热烧坏，变频器烧坏等问题。

6）截割电机损坏。在实际应用时刮板机尾部或头部出现高于0.3 m的刹底幅度时可发生齿条与截割电机的接触，进而产生干扰引起电机端盖变形损坏。并且在施工过程中极易引起电机的冷却水堵塞并引起冷却效果的降低。考虑到电机在煤矿井下易潮湿等现象，其线圈绝缘性能降低从而引起电机损坏。

2.2 改进措施

1）改进锁紧方式。针对销轴来回窜动的现象，可考虑对两端采用紧缩和固定的方式其进行改进，不仅可有效降低其断裂概率，而且有利于矿井下的检修与维护工作的开展。

2）选取高质量进口轴承以及浮动密封环元件。为避免摇臂齿箱损坏和漏油现象可分别从以下两个角度对其进行改进。为降低轴向窜动量和轴承的游隙可采用双列推力轴承和密封性较好的密封环进行改进，从而实现对减速器的有效保护；利用两个并列调心轴承对之前惰轮上的一个调心轴进行改进，可有效避免因定位困难、齿轮摆动等对轴承使用寿命的伤害。

3）改进滑靴采用高强耐磨材料。为防止煤机掉道并降低滑靴单位面积的受压力，生产厂家需要增大滑靴长度降低滑靴与齿轮的接触面积，从根本上解决耐磨强度低的问题；另一方面可从原材料力学性能角度考虑，为增加单件使用时间降低构建磨损量可采用高强度耐磨钢板。改进后的滑靴表现出良好的应用性能和效果。

4）改进采煤机的支撑腿。将小滑靴和支撑站板的厚度、强度进行改进，由厚度分别为70 mm、195 mm的支撑站板和小滑靴改进成厚度为90 mm、230 mm的厚度，并且可对小滑靴的耐磨强度进行提升和改进。

5）改进工控机工作稳定性。在8201工作面中工控机故障率较高，其主要原因与性能设计相关，针对矿井下的特殊环境该工控机不能满足实际要求，因此可联系生产厂家采用稳定性更好的军用机型对工控机进行改进，同时根据实际情况合理增设冷水或冷风装置，提升冷却效果。建议使用启动控制按钮替代变频器复位按钮，为实现限流电阻处于短期工作状态可对控制短路开关的通断利用外部信号进行操作，由此可有效避免变频器过热损坏的现象。

6）针对截割电机故障进行改进。为避免电机内部进水受潮可在煤壁段策增设密封结构或采用老塘侧端头进水方式等。