周保衛(wèi)

（陽(yáng)煤集團(tuán)機(jī)電動(dòng)力部，山西 陽(yáng)泉 04500）

煤礦電力拖動(dòng)常見故障及解決方法

周保衛(wèi)

（陽(yáng)煤集團(tuán)機(jī)電動(dòng)力部，山西 陽(yáng)泉 04500）

針對(duì)煤礦生產(chǎn)中實(shí)際發(fā)生的電力拖動(dòng)事故，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算實(shí)例說(shuō)明，總結(jié)出了其常見故障的處理方法。

串并聯(lián)；變壓器；數(shù)理計(jì)算；分析

隨著煤礦產(chǎn)量的需求提高，“采煤機(jī)械化”放在了第一位，機(jī)電設(shè)備已向高功率、大型化、自動(dòng)化邁進(jìn)，電力與機(jī)械設(shè)備的工況特點(diǎn)是否符合合理性、安全性、效益性；供電系統(tǒng)高壓開關(guān)柜的額定電流、設(shè)備電機(jī)的負(fù)荷功率、電網(wǎng)電纜的長(zhǎng)時(shí)工作載流量、生產(chǎn)所需的電機(jī)電源變流裝置（整流器、變頻器）是否考慮到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程所處的工作環(huán)境選擇其經(jīng)濟(jì)性、安全性的各種生產(chǎn)系統(tǒng)的電壓等級(jí)、移變?nèi)萘看笮〖白儔罕取⒏舯_關(guān)控制保護(hù)裝置等問(wèn)題。電力拖動(dòng)同樣需要考慮井下實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于巷道斷面狹小有限、工作面的生產(chǎn)機(jī)械的工況特點(diǎn)和要求，采用何種電機(jī)和何種傳動(dòng)方式，是直接限矩器硬連接起動(dòng)，還是通過(guò)液力耦合器經(jīng)減速器起動(dòng)。迅速發(fā)展的煤炭工業(yè)將要求井下電力工作電壓愈來(lái)愈高，傳輸容量日益增大，必須考慮這些問(wèn)題的妥善解決之法。

1 變壓器的串并聯(lián)

現(xiàn)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中常見的電力拖動(dòng)及其計(jì)算分析方法進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。井下供電系統(tǒng)中，一個(gè)高開串聯(lián)帶好幾個(gè)容量不等的變壓器是常有的。例如圖1，新元的310103綜采工作面的局部供電系統(tǒng)圖。

若按長(zhǎng)時(shí)工作電流Igmax選擇高開，以串聯(lián)方式所帶移變計(jì)算其1號(hào)移變的一次側(cè)電流和2號(hào)的移變的一次側(cè)電流。電流1號(hào)移變，2號(hào)移變的容量、變壓比均不同。

1號(hào)移變的一次側(cè)電流：

圖1 局部供電系統(tǒng)串聯(lián)接法

2 號(hào)移變的一次側(cè)電流

I1≠I1*，即使1號(hào)移變的所帶電氣設(shè)備過(guò)流和2號(hào)的移變的所帶電氣設(shè)備過(guò)流，也可由磁力啟動(dòng)器進(jìn)行一級(jí)保護(hù)，組合開關(guān)進(jìn)行二級(jí)保護(hù)，變壓器的二次頭進(jìn)行三級(jí)保護(hù)，最后高開可進(jìn)行四級(jí)保護(hù)。這是新元公司采煤隊(duì)310103工作面供電系統(tǒng)圖一個(gè)高開串聯(lián)帶兩個(gè)移變的情況。

并聯(lián)的接法見圖2。運(yùn)裕礦地面10/6kV變電站，并聯(lián)不同容量的變壓器（變比還一樣）；二次側(cè)一并聯(lián)直接就燒掉隔爆開關(guān)柜內(nèi)的整流橋?？梢?，若是并聯(lián)帶幾個(gè)變壓器必須符合以下條件：一是變壓器的容量相等；二是變壓比一樣；三是二次側(cè)的接線方法一樣；四是各變壓器的阻抗電壓、阻抗角相等。

圖2 局部供電系統(tǒng)并聯(lián)接法

通過(guò)供電系統(tǒng)串并聯(lián)接法分析實(shí)例說(shuō)明，在環(huán)境條件允許下一個(gè)高開帶一個(gè)移變最好；在額定電流允許下高開串聯(lián)帶幾個(gè)移變也是不夠理想；若是并聯(lián)接法就必須符合以上四點(diǎn)。

2 縮短起動(dòng)時(shí)間和減少頂閘事故

生產(chǎn)工程中，經(jīng)常起動(dòng)和制動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，其生產(chǎn)率將會(huì)直接受到拖動(dòng)裝置起動(dòng)和制動(dòng)停車時(shí)的時(shí)間影響；再者，過(guò)長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間，將使電機(jī)的溫升過(guò)高，導(dǎo)致過(guò)流頂閘事故頻發(fā)。

例如全公司15號(hào)煤采用一次采全高新型采煤工藝的寺家莊礦15104綜采面SGZ-1000/1400型的工作溜來(lái)計(jì)算分析：15號(hào)煤的比重1.42×103 kg/m3，采煤機(jī)截割滾筒寬0.8 m，工作面煤厚5.6 m，采長(zhǎng)240 m（以割6 m來(lái)計(jì)算）工作溜的拖動(dòng)速度1.31 m/s，鏈輪直徑664 mm，每對(duì)齒輪效率η=0.95；齒輪的傳動(dòng)比（i1i2）39。鏈輪的轉(zhuǎn)速nm=60v/（πD）=37.69r/min。電機(jī)轉(zhuǎn)速n=nm（i1i2）=1470r/min。負(fù)載阻力F=m·g=374 062 N。推出工作溜電機(jī)的轉(zhuǎn)矩ML=9.55FV（nη2）=3527N·m.電機(jī)的功率 PL=MLn/9.55=1000kW。

拖動(dòng)系統(tǒng)從某一穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)變到另一穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，其間經(jīng)過(guò)過(guò)渡過(guò)程。因?yàn)閷?shí)際拖動(dòng)系統(tǒng)存在各種慣性，例如物理質(zhì)量引起的機(jī)械慣性（上述計(jì)算的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速就是電機(jī)的機(jī)械特性）和電磁慣性。為了提高生產(chǎn)率，縮短起動(dòng)和制動(dòng)停機(jī)時(shí)間，可用下列方法：一是減小電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；二是增大加速或減速轉(zhuǎn)矩，利用電機(jī)的過(guò)載量；三是選擇適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)比。

在生產(chǎn)過(guò)程中，大功率的機(jī)械設(shè)備起動(dòng)后，在間隔不足20 s內(nèi)起動(dòng)另一大功率的機(jī)械設(shè)備，勢(shì)必造成峰值電流頂閘事故。3 300電壓等級(jí)下，機(jī)械設(shè)備起動(dòng)電流是額定電流的8～12倍，因?yàn)樵诙潭處酌雰?nèi)起動(dòng)兩大功率的機(jī)械設(shè)備，啟動(dòng)電流太大常會(huì)出現(xiàn)電流峰值頂閘事故。

例如寺家莊礦15104綜采面SGZ-1000/1400型的工作溜起動(dòng)后，在不到3 s的時(shí)間內(nèi)又起動(dòng)了SZZD-1000/400 轉(zhuǎn)載溜直接造成電流頂閘事故，影響了全礦的采煤班產(chǎn)出煤。實(shí)際上這個(gè)問(wèn)題很好解決，起動(dòng)了工作溜之后，刮板輸送機(jī)司機(jī)稍微停頓些時(shí)間，再起動(dòng)轉(zhuǎn)載溜就不會(huì)發(fā)生頂閘事故。選用的是天津貝殼KE3002雙速開關(guān)實(shí)現(xiàn)低速起動(dòng)，高速運(yùn)轉(zhuǎn)。煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)盡可能降低事故，縮短事故處理時(shí)間，確保采煤正常生產(chǎn)。以上各例是電氣設(shè)備電力拖動(dòng)中經(jīng)過(guò)分析計(jì)算總結(jié)出的一些經(jīng)驗(yàn)方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

煤礦生產(chǎn)過(guò)程是較復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，不僅受到地質(zhì)構(gòu)造的影響，還要受到工人素質(zhì)的影響、機(jī)械特性的影響；隨著煤炭工業(yè)的高速發(fā)展，采煤機(jī)械化程度的迅速提高，機(jī)電設(shè)備的單機(jī)容量和總?cè)萘侩S之增大。陽(yáng)煤集團(tuán)的采煤工作面一般為長(zhǎng)臂工作面，由于推進(jìn)速度要加快，要求采區(qū)走向加長(zhǎng)，從而使電力拖動(dòng)距離增大。公司井下的高壓生產(chǎn)礦井（一礦、二礦、三礦、開元、五礦、新景）為6 kV，新的生產(chǎn)礦井（新元、平舒、寺家莊）已用10 kV向井下供電。由于礦井開采產(chǎn)量提高，輔助巷道、出煤巷道增加，都需供電系統(tǒng)的支持，力爭(zhēng)減少電力拖動(dòng)的故障，掌握正確的方法，作出正確的控制。總之，綜采面是煤礦生產(chǎn)的第一線，其產(chǎn)量的多少?zèng)Q定著公司的效益，大型機(jī)電設(shè)備的選型合理性、電力拖動(dòng)的安全可靠性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性將會(huì)主導(dǎo)著煤礦企業(yè)的發(fā)展。

［1］王洪欣，李木，劉秉忠.機(jī)械設(shè)計(jì)原理［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

［2］賴昌干，張金程，鄒有明.礦山電工學(xué)［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2005.

Abstract:The paper analyzes and calculates the electric drive accident cases happened in the real coal production and concludes the solutions for the frequent faults.

Keywords:series-parallel;transformer;mathematical calculation;analysis

編輯：劉新光

Frequent Faults and Solutions of Electric Drive in Mine

ZHOU Bao-wei

（Mechanical and Electrical Department of Yangquan Coal Group,Yangquan Shanxi,045000,China）

TD60

A

1672-5050（2010）07-0063-03

2010-04-12

周保衛(wèi)（1975—），男，山西平定人，本科，助理工程師，從事礦井管理井下機(jī)電工作。