【正文】 工作面煤塵量增大，煤塊易被拋出影響安全操作。 截齒在螺旋葉片上排列方式適應(yīng)媒質(zhì)特點，使?jié)L筒在工作中穩(wěn)定，功率消耗小，產(chǎn)生煤塵少 。截齒排列有等節(jié)距和變節(jié)距兩類。等節(jié)距排列的截齒適用于中硬以上或夾石的煤層，截距為 50~70mm,在軟煤中可加大到 80~100mm。變節(jié)距排列的截齒節(jié)距從煤壁向采空區(qū)逐漸增大。適于在中硬以下或頂板壓力大，節(jié)理層發(fā)達的煤層。當(dāng)采用徑向截齒時節(jié)距可適當(dāng)減小。 緊鏈裝置 采煤機牽引鏈在牽引力作用下會產(chǎn)生彈性伸長，伸長量由緊邊向松邊轉(zhuǎn)移，并推積在趙巖： 采煤機 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 8 主鏈輪和導(dǎo)向鏈輪之間，出現(xiàn)卡鏈現(xiàn)象，影響機器正常工作，因此，在牽引鏈兩端均設(shè)有緊鏈器。 噴霧降塵裝置 滾筒采煤機在工作時產(chǎn)生大量煤塵。煤塵量與滾筒截齒的切削深度和截齒切割速度有關(guān)。為了減少煤塵，可從生產(chǎn)工藝上采取減少煤塵生成的措施，如提高 采煤機牽引速度，增大截齒切削深度；采用大截齒，適當(dāng)減少截齒數(shù)量，增加塊煤率；改進截煤滾筒結(jié)構(gòu)，提高裝煤效率，減少煤塵散播等。另一方面可采用噴霧降塵。噴霧降塵是將高壓水以霧狀噴向煤塵，使煤塵濕潤后降落。噴霧降塵裝置有內(nèi)噴霧裝置和外噴霧裝置。內(nèi)噴霧裝置的噴嘴安裝在滾筒上，高壓水由滾筒軸通入，內(nèi)噴霧水壓為 p=20~40kgf/cm2。外噴霧裝置的噴嘴分別安裝在擋煤板，搖臂和截割部固定減速器上。比較有效的是水力引射器式噴霧裝置。 擋煤板 為了提高裝煤效率，減少煤塵飛揚，在采煤滾筒后面裝有擋煤板。擋煤板有 弧形和門形兩種?；⌒螕趺喊逖b煤效果好，布置緊湊，換向簡便，是目前普遍采用的結(jié)構(gòu)型式。采煤機換向牽引時，擋煤板采用液壓傳動裝置翻轉(zhuǎn)。 底托架 采煤機各部件均安裝在底托架上。底托架上的四個滑撬座落在刮板運輸機溜槽幫的端面上，由牽引部牽引，可沿溜槽運動。底托架有固定式和可調(diào)式兩種。 采煤機主要參數(shù)的確定 電動機功率 滾筒采煤機電動機的功率約 85%以上用于截煤和裝煤，少量用于牽引部。牽引部消耗的功率可根據(jù)牽引力和牽引速度進行計算。由于影響截煤滾筒功率消耗的因素很多，且很復(fù)雜，因此滾筒功 率很難結(jié) 算，一般采用類比法確定。如表列出不同采高時滾筒采煤機的遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 9 電動機功。 表 14 不同采高時滾筒采煤機的電動機功 Tab. 1 4 Different mining height Shearer when the motor gong 采 高 m 電 動 機 功 率 單 滾 筒 采 煤 機 雙 滾 筒 采 煤 機 ~ ~ ~ ~ 150~200 100~150 50 ~100 ≈ 50 200~300 150~200 100~170 ≈ 100 *采用單電機拖動時的功率 滾筒采煤機生產(chǎn)能力 單滾筒采煤機 Q=60DhvkY tf/ （ 11） 式中 D—— 滾筒直徑 m h—— 滾筒截深 m vk—— 額定牽引速度 m/min Y—— 煤的容重 Y= tf/m3 雙滾筒采煤機 Q=60HhvkY tf/h （ 12） 式中 H—— 最大采高 m 牽引速度 當(dāng)牽引力達最大值時，牽引速度一般為 VK≈6m/min。為了便于在空載時快速移機，最大牽引速度可增至額定值的二倍。 牽引力 滾筒采煤機的牽引力主要用于克服滾筒的截煤阻力。影響倩影里的因素很多，目前尚趙巖： 采煤機 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 10 無可靠的計算方法，可采用類比方法確定。在確定最大牽引力時還必須考慮圓環(huán)鏈的強度，應(yīng)保證圓環(huán)鏈的安全系數(shù) n=2~3。下表為緩傾斜煤層時最大牽引力與采煤機功率的關(guān)系 表 15 緩傾斜煤層時最大牽 引力與采煤機功率的關(guān)系 Tab. 1 5 Gently inclined seam maximum traction power and the relationship between Shearer 采煤機功率 KW 最大牽引力 tf 圓環(huán)鏈規(guī)格 mm 鏈條破斷力 tf 1 級 2 級 ≈ 50 100 150 200 300 8~9 10~12 16~18 20~22 30~35 18 64 18 64 22 86 24 86 26 92 35 35 50 60 70 41 41 61 72 85 采用單電機拖動的雙滾筒采煤機若改用雙電動機拖動時應(yīng)采用直徑更大的圓環(huán)鏈。 滾筒截深 滾筒采煤機采用淺截深截煤滾筒。截深應(yīng)與液壓支架的推移步距相適應(yīng)。通常截深為。在頂板條件和電動機功率允許時，截深可增大到 或 ，以提高產(chǎn)量，薄煤層采煤機可采用較大截深。厚煤層時截深可適當(dāng)減小。 開采高度和滾筒直徑 滾筒采煤機應(yīng)有較大的采高范圍，并具有較低的機身高度，以便能開采較厚的煤層變薄時能順利通過。滾筒最大直徑應(yīng)與電動機功率適應(yīng)，滾筒的最大直徑應(yīng)與電動機功 率適應(yīng)，滾筒的最小直徑應(yīng)使其在最低位置工作時仍能保持 150mm 的臥底量。 可調(diào)高雙滾筒采煤機取 Dmin=~。 固定滾筒采煤機取 Dmin=H—（ ~） m。 采煤機一般應(yīng)配備多種直徑的滾筒，以便選用。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 11 滾筒轉(zhuǎn)速 滾筒轉(zhuǎn)速對采煤機的功率消耗，裝煤效果，運行穩(wěn)定性，煤塵的產(chǎn)生均有很大影響。目前截齒尖端的線速度一般為 ~。為了改善截割性能，降底煤塵，提高裝煤效果，有的以將齒尖線速度降至 2m/s，截煤減速器可設(shè)計成雙速機構(gòu)，或采用更換掛輪，以提 高機器的適應(yīng)能力。 趙巖： 采煤機 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 12 2． 變頻器的選擇 變頻器的工作原理 變頻器 便頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心部分，首先我們就對變頻器做一個初步的 認識 開關(guān)變頻器電動機三 相 電 源頻 率 設(shè) 定電 壓 、 頻 率 設(shè) 定逆 變 器直 流 交 流直 流 電 壓整 流 器交 流 直 流1 5 H Z可 變 電 壓可 變 電 源 圖 21 為變頻器調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成圖 Fig. 21 For inverter speed control system constitutes map 三相電源三相輸出濾波電容控 制 電 路 圖 22 為變頻器的電路組成部分的外形 圖 。 To the inverter circuit ponent of the shape of the map. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 13 由圖可見，變頻器是由主回路和控制回路兩大部分組成的。 便頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心部分，首先我們就對變頻器做一個初步的 認識 主回路由整流器（整流模塊）、濾波器（濾波電容）和逆變器（大功率晶體管模塊）三個主要部分組成?？刂苹芈穭t由單片機、驅(qū)動回路和光電隔離電路組成。逆變器可由不同器件做成，如高頻變頻器用功率 MOS 晶體管，大容量變頻器用 GTO 晶閘管，中小型變頻器用 IGBT 晶體管 等。 主回路各點的波形，除輸入電壓外，均不是光滑的正弦波，輸入電流為雙脈沖波，輸出電壓為 PWM 波，輸出電流為含有多次高次偕波的正弦波。 變頻器的額定數(shù)據(jù) 輸入側(cè)的額定數(shù)據(jù) 1） 輸入電壓 UIN 即電源側(cè)的電壓。在我國，低壓變頻器的輸入電壓通常為 380V（三相）和 220V（單相）。此外，變頻器還對輸入電壓的允許波動范圍作出規(guī)定，如 ? 10%、15%～ +10%等。 2） 相數(shù) 如單相、三相。 3） 頻率 fIN 即電源頻率（常稱工頻），我國為 50Hz。頻率的允許波動范圍通常規(guī)定為 ? 5%。 輸出側(cè)的額定數(shù)據(jù) 1） 額定電壓 UN 因為變頻器的輸出電壓要隨頻率而變，所以， UN定義為輸出的最大電壓。通常，它總是和輸入電壓 UIN 相等。 2） 額定電流 IN 變頻器允許長時間輸出的最大電流 3） 額定容量 SN由額定電壓 UN和額定線電流 IN的乘機決定： 3N N NS U I? 3N N NS U I? 4） 配用電動機容量 Pn 在連續(xù)不變負載中，允許配用的最 大電動機容量。必須注意：在生產(chǎn)機械中，電動機的容量主要是根據(jù)發(fā)熱狀況來決定的。在變動負載斷續(xù)及短時負載中，只要溫升不超過允許值，電動機是允許（幾分鐘或幾十分鐘）過載的，而變頻器則不行。所以，在選用變頻器時，應(yīng)充分考慮負載工況。 5） 過載能力 指變頻器的輸出電流允許超過額定值的倍數(shù)和時間。大多數(shù)變頻器的過載能力規(guī)定為： 150%， ，變頻器允許過載時間與電動機允許過載時間相比是微不足道的。 趙巖： 采煤機 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 14 輸出頻率指標(biāo) 1） 頻率范圍 只變頻器能夠輸出的最小頻率和最大頻率。如（ ～ 400） Hz,()～200） Hz 等。 2） 頻率精度 即輸出頻率的準(zhǔn)確度。由變頻器在無任何自動補償時的實際輸出與給定頻率之間的最大誤差與最高頻率之比來表示。頻率精度與給定方式有關(guān)，數(shù)字量給定時的頻率精度約比模擬量給定時的頻率精度高出一個數(shù)量級。 頻率分辨率 指輸出頻率的最小改變量。分辨率的大小和最高工作頻率有關(guān)。 變頻器的分類。 根據(jù)交流環(huán)節(jié)不同的分類 交 直 交變頻器 和 交 交變頻器 。 根據(jù)直流電路的儲能環(huán)節(jié)（濾波方式）分類 電壓型變頻器 和 電流型變頻器 根據(jù)電壓的調(diào)節(jié)方式分類 正弦脈寬調(diào)制（ SPWM）變頻器 和 脈幅調(diào)制（ PAM）變頻器 根據(jù)工作原理分類 1） U/f 控制變頻器 2） SF 控制變頻器 3） VC 控制變頻器 變頻調(diào)速的基本原理 變頻調(diào)速 由電機學(xué)知 .交流異步電機的轉(zhuǎn)速公式為 : 1 16 0 (1 ) (1 )fn s n sp? ? ? ? （ 21） 式中， f為異步電機定子電壓供電頻率 。P為異步電機的極對數(shù)， s為異步電機的轉(zhuǎn)差率。通過改變其中的 f,既異步電機定子電壓供電頻率，就可以改變電機的速度，也就是所謂的變頻調(diào)速。 變頻調(diào)速系統(tǒng)是一種理想 的高效率、高性能的調(diào)速系統(tǒng)。異步電機可以在較小的轉(zhuǎn)差率下經(jīng)濟的運行，它是通過改變定子電壓供電頻率 r,從而改變異步電動機同步轉(zhuǎn)速 n:來達到調(diào)速目的，很明顯，只要有輸出頻率可平滑調(diào)節(jié)的變頻電源，就能平滑、無級地調(diào)節(jié)異步遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 15 電動機的轉(zhuǎn)速。而且這類系統(tǒng)中無論轉(zhuǎn)速高低，所消耗的轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率最高，也最有前途。 變頻調(diào)速的基本控制方法 由前面分析可知，改變電源頻率就可調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。但是，當(dāng)輸入頻率改變時，電動機內(nèi)部阻抗也會隨著改變，這將引起高速時由于勵磁不足造成轉(zhuǎn)矩不足和低速時由于過勵磁造成磁通磁飽和現(xiàn)象， 使電動機的功率因數(shù)、效率顯著下降。對于異步電動機的變頻器驅(qū)動，為了避免電動機磁飽和，同時抑制起動電流，在基頻以下調(diào)速時在改變頻率的同時必須控制變頻器的輸出電壓，使異步電動機的定子端電壓和定子供電頻率始終保持協(xié)調(diào)控制，二者之比為常數(shù)，又稱恒壓頻比 (U/F=C)控制方式。 U/F控制是這樣一種方式 :改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一致，電機在廣范圍內(nèi)調(diào)速運行，電動機的效率、功率因數(shù)不下降 (Voltage)與頻率 (Frequency)之比，故稱恒U/F控制。 變頻器的選 擇 對于可調(diào)速的電力拖動系統(tǒng)，工程上往往根據(jù)電動機電流形式分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩類。它們最大的不同之出主要在于交流電力拖動免除了改變直流電機電流流向變化的機械向器 ——整流子。 20 世紀(jì) 70 年代后，大規(guī)模集成電路和計算機控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，使得交流電力拖動系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運行等良好的技術(shù)性能，在調(diào)速性能方面可以與直流電力拖動媲美。在交流調(diào)速技術(shù)中，變頻調(diào)速具有絕對優(yōu)勢，并且它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降 低，特別是變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，而且易于實現(xiàn)過程自動化，深受工業(yè)行業(yè)的青睞。 交流變頻調(diào)速的優(yōu)異特性 1) 調(diào)速時平滑性好，效率高。低速時，特性靜關(guān)率較高，相對穩(wěn)定性好。 2) 調(diào)速范圍較大，精度高。 3) 起動電流低，對系統(tǒng)及電網(wǎng)無沖擊，節(jié)電效果明顯。 4) 變頻器體積小，便于安裝、調(diào)試、維修簡便。 5) 易于實現(xiàn)過程自動化。 6) 必須有專用的變頻電源，目前造價較高。 趙巖：