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長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)技術(shù)
摘要: 介紹了12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的各種電氣及機(jī)械保護(hù)技術(shù), 以及日常維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)注意的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞: 連續(xù)采煤機(jī); 電動(dòng)機(jī); 電氣保護(hù); 機(jī)械保護(hù); 維護(hù)
Protect ion T echnolog y of M otor of M odel 12CM15 Cont inuous Shearer
Zhanghong
(College of Optical And Electronical Information Changchun University Of Science And Technology 0951102 , China)
?? Abstract: The paper int roduced various elect rical and mechanical protect ion technolo gies of motor o f
mo del 12CM15 continuo us shearer, and expounded pro blems w hich should be paid at tentio n to in ro ut inemaintenance.
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引言
自榆神煤炭榆樹灣煤礦有限公司引進(jìn)美國(guó)JOY 公司生產(chǎn)的12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)以來(lái), 在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了良好的效果, 充分發(fā)揮了設(shè)備的優(yōu)勢(shì), 實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效。在雙巷掘進(jìn)時(shí), 該采煤機(jī)達(dá)到月均進(jìn)尺1 500 m 的掘進(jìn)速度, 在一綜采兩連采配置的千萬(wàn)噸礦井生產(chǎn)模式中起到了舉足輕重的作用。12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)裝機(jī)功率為553 kW, 包括8 臺(tái)電動(dòng)機(jī), 除2 臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)的額定功率為26 kW、額定電壓為DC 250 V 外, 其余6 臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電壓均為AC 1 050 V, 其中包括2 臺(tái)截割電動(dòng)機(jī)( 額定功率為170 kW) 、1 臺(tái)油泵電動(dòng)機(jī)( 額定功率為52 kW) 、2 臺(tái)裝運(yùn)電動(dòng)機(jī)( 額定功率為45 kW)、1 臺(tái)通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)( 額定功率為19 kW) 。除2 臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)采用直流串激型外, 其余6 臺(tái)電機(jī)均為易維護(hù)的三相交流異步電動(dòng)機(jī)。除通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)外, 其它電動(dòng)機(jī)均采用水冷式。本文將對(duì)12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)采用的電氣及機(jī)械保護(hù)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹, 以供參考。
1 、 電氣保護(hù)
12CMl5 型連續(xù)采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的電氣保護(hù)有過(guò)
流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)以及漏電監(jiān)視保護(hù)和漏電閉鎖保護(hù)[ 1] 。
(1) 過(guò)流保護(hù)。為防止發(fā)生短路故障, 電氣系
統(tǒng)中過(guò)流保護(hù)主要采用了2 種實(shí)現(xiàn)方法: 一種方法是通過(guò)斷路器中的電磁脫扣機(jī)構(gòu)來(lái)自動(dòng)完成, 一旦電流超過(guò)設(shè)定值, 電磁脫扣機(jī)構(gòu)立即自動(dòng)脫扣跳閘,使斷路器切斷電源, 該方法一般用于大電流( 如1 200 A、1 090 A 或980 A) 過(guò)流保護(hù), 此外, 斷路器還完成短路故障保護(hù)的任務(wù); 另一種方法是通過(guò)電流傳感器測(cè)量電流并把測(cè)量數(shù)據(jù)傳送給PLC, 由PLC 按預(yù)先規(guī)定的電流限制值( 如350 A 或80 A)以及過(guò)流限制時(shí)間( 0. 2 s) 控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)( 接觸器或可控硅整流器) 來(lái)執(zhí)行斷電, 這種方法多用于電流值相對(duì)小的過(guò)流( 或稱堵轉(zhuǎn)電流) 保護(hù)。
(2) 過(guò)載保護(hù)[ 2] 。過(guò)載保護(hù)用于防止電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)
時(shí)間過(guò)載運(yùn)行而發(fā)熱減少發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。過(guò)載保護(hù)與過(guò)流保護(hù)的不同之處在于它的信號(hào)取自于熱繼電器, 而熱繼電器模擬電動(dòng)機(jī)的熱積累效應(yīng), 具有反時(shí)限的特征。也就是說(shuō), 當(dāng)電流超過(guò)規(guī)定的某一值( 如額定值的1. 2 倍) 后, 并不立即實(shí)施保護(hù), 而是要延遲一定的時(shí)間, 而且這個(gè)延時(shí)時(shí)間隨電流超過(guò)規(guī)定值的多少而變, 一般來(lái)說(shuō), 當(dāng)電流為額定值的1. 2 倍時(shí), 延遲時(shí)間大約是幾分鐘到幾十分鐘, 而電流為額定值的6 倍左右時(shí), 延時(shí)時(shí)間僅為幾秒或十幾秒。過(guò)載保護(hù)的執(zhí)行過(guò)程與前面所說(shuō)的小電流過(guò)流保護(hù)
的情況基本相同, 都是由PLC 控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)執(zhí)行斷電, 不同的只是檢測(cè)信號(hào)取自于具有反時(shí)限特征的熱繼電器。
(3) 過(guò)熱保護(hù)。過(guò)熱保護(hù)動(dòng)作值通過(guò)直接測(cè)量
電動(dòng)機(jī)繞組溫度來(lái)取得。在12CM15 型連續(xù)采煤
機(jī)的每個(gè)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組中都設(shè)置一些熱敏開關(guān)元件, 其特征等效于一個(gè)溫控常閉開關(guān), 正常時(shí), 這些熱敏元件表現(xiàn)為低阻值, 相當(dāng)于開關(guān)閉合; 而當(dāng)溫度升高到某一規(guī)定值以上時(shí), 它們表現(xiàn)為高阻狀態(tài), 相當(dāng)于開關(guān)打開。過(guò)熱保護(hù)正是利用了這一特征并在PLC 和相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合下完成的。
(4) 漏電保護(hù)。在安全方面, 最基本、也是煤礦井下電氣設(shè)備必備的一項(xiàng)措施就是漏電保護(hù)措施。漏電保護(hù)一般有2 種形式, 一種可以稱作為漏電監(jiān)視, 另一種是漏電閉鎖。在12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)系統(tǒng)中, 直接使用AC 1 050 V 電壓的電動(dòng)機(jī)回路采用的都是漏電閉鎖方式, 牽引電動(dòng)機(jī)回路則采用的是漏電監(jiān)視方式。
2 、 機(jī)械保護(hù)
12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)的截割電動(dòng)機(jī)采用摩擦
離合器及扭矩軸機(jī)械保護(hù), 裝運(yùn)電動(dòng)機(jī)采用扭矩軸
機(jī)械保護(hù)方式[ 3] 。
(1) 摩擦離合器
摩擦離合器屬于截割機(jī)構(gòu)機(jī)械安全保護(hù)裝置的
一個(gè)組件, 在每一臺(tái)截割電動(dòng)機(jī)所在的傳動(dòng)系統(tǒng)中裝有一套。它在將動(dòng)力傳遞給截割滾筒的同時(shí)也起機(jī)械過(guò)載保護(hù)作用。摩擦離合器由輸入裝置、輸出裝置、彈簧螺栓組件、摩擦片、壓力盤、磨損指示桿、軸承、纖維定位板及密封等組成。摩擦離合器輸入裝置的內(nèi)孔花鍵與電動(dòng)機(jī)空心軸外端的外花鍵連接, 動(dòng)力由此輸入; 輸出裝置的內(nèi)孔花鍵與扭矩軸外端外孔花鍵連接, 動(dòng)力由此輸出。輸出裝置兩側(cè)端面燒結(jié)有摩擦片, 擰緊彈簧螺栓即可將摩擦片壓緊在輸入裝置、輸出裝置和壓力盤的法蘭端面之間, 形成摩擦力矩, 實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳送或過(guò)載保護(hù)。當(dāng)外力矩( 即截割滾筒和截割鏈上截割煤巖產(chǎn)生的外力構(gòu)成
的阻力矩) 小于摩擦離合器調(diào)定的摩擦力矩時(shí), 輸出摩擦盤處于無(wú)滑差的正常動(dòng)力傳遞狀態(tài)。當(dāng)外力矩大于摩擦離合器調(diào)定的摩擦力矩時(shí), 輸出摩擦盤打滑, 起到機(jī)械保護(hù)的作用。當(dāng)外力矩低于調(diào)定的摩擦力矩時(shí), 離合器停止打滑, 恢復(fù)正常的動(dòng)力傳遞。每個(gè)截割電動(dòng)機(jī)配置一套摩擦離合器。摩擦離合器損壞的原因及判斷方法:
( a) 實(shí)際使用表明, 在外力矩過(guò)大的情況下, 摩擦離合器會(huì)頻繁打滑, 造成摩擦片磨損, 壓盤受熱變形。
( b) 截割減速箱輸入軸密封損壞, 潤(rùn)滑油從電
動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸承進(jìn)入離合器, 造成摩擦片嚴(yán)重?fù)p壞。
( c) 當(dāng)磨損指示桿的端面與壓力盤相平或者當(dāng)
壓力盤和輸入裝置的間隙不大于21 mm 時(shí)就需要更換輸出裝置, 裝上新裝置, 間隙應(yīng)為25. 4 mm。
( 2) 扭矩軸
扭矩軸是截割機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)中的另一個(gè)機(jī)械安
全保護(hù)裝置。摩擦離合器布置在電動(dòng)機(jī)外側(cè), 以便于維修拆裝。這種布置在檢查或拆裝離合器時(shí), 無(wú)需移動(dòng)電動(dòng)機(jī)即可順利完成。為了實(shí)現(xiàn)摩擦離合器輸出裝置與減速器之間的動(dòng)力傳送, 采用了扭矩軸機(jī)械保護(hù)方式。由于電動(dòng)機(jī)空心軸結(jié)構(gòu)尺寸的限制, 從空心軸穿過(guò)的扭矩軸比較細(xì)長(zhǎng), 扭矩軸兩端為外花鍵, 里端外花鍵與減速器齒輪聯(lián)接, 外端外花鍵與摩擦離合器輸出裝置內(nèi)花鍵聯(lián)接。在連接摩擦離合器一端的花鍵里側(cè)有一細(xì)頸的軸槽, 在過(guò)載斷裂的時(shí)候, 因?yàn)榇颂幾罴?xì), 所以斷口應(yīng)發(fā)生在這里。同時(shí), 在這一端沿軸向制有2 個(gè)直徑大小不同的螺紋孔備拆卸更換使用。當(dāng)外力矩低于扭矩軸細(xì)頸處的抗扭強(qiáng)度時(shí), 扭矩軸傳送動(dòng)力, 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)截割機(jī)構(gòu)
正常工作; 反之, 當(dāng)外力矩大于細(xì)頸處抗扭強(qiáng)度時(shí),扭矩軸在細(xì)頸處扭斷, 與扭斷的扭矩軸相連的一側(cè)電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn), 停止驅(qū)動(dòng)截割機(jī)構(gòu), 起到電動(dòng)機(jī)保護(hù)作用。此時(shí), 需要重新更換扭矩軸。每個(gè)截割電動(dòng)機(jī)、裝運(yùn)電動(dòng)機(jī)配置有一個(gè)扭矩軸。扭矩軸與摩擦離合器均能在傳送動(dòng)力的同時(shí)起到截割機(jī)構(gòu)過(guò)載保護(hù)作用。一側(cè)或兩側(cè)力矩軸斷裂的判斷方法: 兩側(cè)電動(dòng)機(jī)都轉(zhuǎn), 但是截割滾筒不轉(zhuǎn), 則可能2 臺(tái)電動(dòng)機(jī)的力矩軸都斷裂了; 在以前使用不存在問(wèn)題的條件下截割時(shí), 截割頭經(jīng)常發(fā)生過(guò)載跳閘, 則可能有一根力矩
軸斷裂。此時(shí)應(yīng)檢查截割電動(dòng)機(jī)電流表, 電流小的電動(dòng)機(jī)力矩軸可能已經(jīng)切斷。在關(guān)掉截割電動(dòng)機(jī)開關(guān)時(shí), 可以聽到一臺(tái)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn), 則它里面的力矩軸已經(jīng)切斷。
一般情況而言, 摩擦離合器要先于扭矩軸動(dòng)作,
起過(guò)載保護(hù)作用。但當(dāng)扭矩軸長(zhǎng)期使用出現(xiàn)疲勞或過(guò)大的外力矩突然加載( 如截割到堅(jiān)硬夾石、磺鐵礦等) 時(shí), 若摩擦片打滑動(dòng)作滯后, 扭矩軸也可能先于摩擦離合器動(dòng)作而被扭斷。此外, 當(dāng)一側(cè)電動(dòng)機(jī)扭矩軸扭斷的同時(shí), 另一側(cè)扭矩軸必定已承受了很高的應(yīng)力, 使用壽命會(huì)縮短。此時(shí)如果只更換損壞一側(cè)的扭矩軸, 則會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)扭矩軸交替損壞, 所以最好同時(shí)更換兩側(cè)扭矩軸。實(shí)際使用表明, 這種機(jī)構(gòu)過(guò)載保護(hù)裝置在外力矩過(guò)大的情況下, 摩擦離合器動(dòng)作比較頻繁, 而扭斷扭矩軸的過(guò)載保護(hù)是不會(huì)經(jīng)常發(fā)生的。
3 、 日常維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)注意的問(wèn)題
12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)技術(shù)可靠
完善, 但在日常維護(hù)工作中還應(yīng)做好以下工作: 加強(qiáng)供水水質(zhì)管理, 定期清洗及更換濾芯, 確保過(guò)流、過(guò)載、漏電等保護(hù)元件工作正常, 定期實(shí)驗(yàn)檢測(cè), 嚴(yán)禁隨意甩掉不用; 扭矩軸損壞后必須成對(duì)更換, 定期檢查摩擦離合器的磨損指示, 達(dá)到更換標(biāo)準(zhǔn)后應(yīng)立即更換。
4 、 結(jié)語(yǔ)
12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)作為高產(chǎn)高效煤礦井下
煤巷掘進(jìn)主要設(shè)備, 具有可靠性高、故障率低、掘進(jìn)速度快的特點(diǎn), 在神府東勝礦區(qū)及榆神煤炭榆樹灣煤礦有限公司得到了充分應(yīng)用。對(duì)其電氣保護(hù)和機(jī)械保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了充分的探討, 為采煤機(jī)的安全運(yùn)行提供了保證。
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作者簡(jiǎn)介: 張紅( 1990- ) , 女, 吉林省白城市鎮(zhèn)賚縣人,學(xué)生 , 2013年畢業(yè)于長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院機(jī)電工程分院