【正文】 功率大幅度提高， 工作面不斷加長(zhǎng)，整個(gè)工作面容量超過(guò)5000kW，工作面長(zhǎng)度達(dá)到300m。為減少輸電線路損耗，提高供電質(zhì)量和電機(jī)性能，普遍采用中高壓供電。主要供電等級(jí)有2300、3300、4160、5000V等。3．3 監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)智能化現(xiàn)代電牽引采煤機(jī)均裝有建立在微處理機(jī)基礎(chǔ)上的智能化監(jiān)控、監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)交互式人機(jī)對(duì)話、無(wú)線電遙控、工況監(jiān)測(cè)及狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)及傳輸、健康(故障)診斷及與預(yù)警、自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)高等多種功能，以保證采煤機(jī)維護(hù)量最小，利用率最高，并可實(shí)現(xiàn)與液壓支架、工作面輸送機(jī)的信息交互和聯(lián)動(dòng)控制等功能。如安德森公司EL系列機(jī)型上裝置Impac：t集成保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)，Eichhof公司的Eichhof一數(shù)據(jù)匯集技術(shù)系統(tǒng)，JOY公司6LS型電牽引采煤機(jī)的JNA網(wǎng)絡(luò)信息中心等。監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)智能化主要功能：(1)負(fù)載控制通過(guò)截割電機(jī)電流的監(jiān)測(cè)，調(diào)整采煤機(jī)的牽引速度，使采煤機(jī)在不同工況下以最優(yōu)化的參數(shù)進(jìn)行工作，保證傳動(dòng)系統(tǒng)不易受持續(xù)沖擊影響；(2)工作面定位控制 識(shí)別采煤機(jī)在工作面的位置，在機(jī)頭、機(jī)尾自動(dòng)減速和停止，與支架配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)隨機(jī)移架；(3)與工作面輸送機(jī)聯(lián)機(jī)負(fù)荷控制 通過(guò)輸送機(jī)的負(fù)荷監(jiān)測(cè)來(lái)調(diào)節(jié)采煤機(jī)的采煤量，使采煤機(jī)和輸送機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配；(4)自動(dòng)調(diào)高控制 將具有一定分辨率的煤巖分界識(shí)別傳感器結(jié)合計(jì)算機(jī)控制，組成煤巖分界傳感裝置及煤巖分界識(shí)別系統(tǒng)。目前已應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際或正處于研究和試驗(yàn)階段的煤巖識(shí)別方法及分析系統(tǒng)主要有：記憶智能程控、振動(dòng)頻譜分析、天然丁射線、測(cè)力截齒、放射性同位素、噪聲紅外線、雷達(dá)探測(cè)等。其中記憶智能程控煤巖分界識(shí)別及控制系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最多，是目前國(guó)外主要機(jī)型所采用的自動(dòng)調(diào)高技術(shù)。而雷達(dá)探測(cè)技術(shù)被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的一種煤巖分界識(shí)別方法；(5)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與顯示 采煤機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可采集機(jī)器參數(shù)：輸入電壓，電機(jī)電流，軸承、繞組和冷卻水溫度，控制電流，潤(rùn)滑油溫度、消耗量，液壓系統(tǒng)油位、壓力、溫度，冷卻和噴霧降塵水量、水壓，牽引速度、方向，搖臂操作角度，過(guò)載保護(hù)監(jiān)控等。如Eickhof公司SL系列采煤機(jī)裝備有MICOS68礦用微機(jī)系統(tǒng)，主菜單10個(gè)子菜單包括采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；自動(dòng)操縱；截割部參數(shù)；牽引部參數(shù)、液壓系統(tǒng)參數(shù)、各檢測(cè)點(diǎn)溫度、各電動(dòng)機(jī)電流；水量、水壓；控制系統(tǒng)軟、硬件型號(hào)；診斷、預(yù)警(口令)等，多數(shù)保護(hù)項(xiàng)目可以通過(guò)人機(jī)交互方式予以屏蔽；(6)數(shù)據(jù)傳輸、順槽控制及地面監(jiān)控采煤機(jī)遠(yuǎn)程通訊和工作面集中控制技術(shù)是現(xiàn)代化礦井的標(biāo)志。它包括工作面設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)與地面控制中心的數(shù)據(jù)傳輸、運(yùn)行狀態(tài)和位置的監(jiān)控，地面控制中心對(duì)井下設(shè)備工作運(yùn)行的操作控制，也就是實(shí)現(xiàn)無(wú)人工作面的最終目的。采煤工作面作為關(guān)鍵的移動(dòng)設(shè)備，采煤機(jī)要有運(yùn)行數(shù)據(jù)(包括故障信息)遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)、位置檢測(cè)技術(shù)的支持，在此前提下方可能實(shí)現(xiàn)地面對(duì)井下設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)、管理，乃至實(shí)現(xiàn)集中控制(或監(jiān)控)。引進(jìn)的6LSSL50o、SL30o采煤機(jī)都實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、集中監(jiān)控和部分集中控制。(7)專家系統(tǒng)和故障診斷把來(lái)自監(jiān)控、性能檢測(cè)和運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)和信息與以往機(jī)器維護(hù)、使用情況進(jìn)行比較，對(duì)機(jī)器的健康運(yùn)行進(jìn)行診斷，也可對(duì)特定錯(cuò)誤和推薦方案提供風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。3．4 電牽引系統(tǒng)向交流調(diào)速發(fā)展電牽引采煤機(jī)的牽引方式按牽引電機(jī)的類型可分為直流牽引和交流牽引。早期的電牽引采煤機(jī)大多采用直流調(diào)速系統(tǒng)。自日本20世紀(jì)80年代中期研制成功第一臺(tái)交流電牽引采煤機(jī)，交流調(diào)速系統(tǒng)以其技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、維護(hù)管理簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，被迅速推廣應(yīng)用。9o年代中后期研制的大功率電牽引
采煤機(jī)均采用交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)。交流牽引正逐步替代直流牽引，成為今后電牽引采煤機(jī)的發(fā)展方向。早期的交流牽引均采用一個(gè)變頻器拖動(dòng)2臺(tái)牽引電機(jī)，變頻器對(duì)電機(jī)的性能參數(shù)難以準(zhǔn)確檢測(cè)，控制和保護(hù)功能無(wú)法完全發(fā)揮。德國(guó)SL300型電牽引采煤機(jī)，采用2個(gè)變頻器分別拖動(dòng)2臺(tái)牽引電機(jī)的牽引系統(tǒng)，使?fàn)恳目刂坪捅Ｗo(hù)性能更加完善。這種～ 拖一的牽引系統(tǒng)也正被逐步采用，成為電牽引技術(shù)發(fā)展的又一特點(diǎn)。3．5 總體結(jié)構(gòu)趨向模塊化及多電機(jī)橫向布置橫向布置方式可使各部件由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立，可模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便。美國(guó)從1LS開(kāi)始將截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，今沿用。英國(guó)從Electra550開(kāi)始，采用電機(jī)橫向布置。德國(guó)進(jìn)入20世紀(jì)9o年代，開(kāi)發(fā)了橫向布置的SL系列電牽引采煤機(jī)。波蘭電牽引采煤機(jī)均采用橫向布置方式。薄煤層電牽引采煤機(jī)的總體結(jié)構(gòu)(1)機(jī)身的布置方式機(jī)面高度、機(jī)身厚度、中板高度和過(guò)煤高度是互相制約的。為了降低采高下限，加大過(guò)煤空間，具有代表性的機(jī)身布置方式有爬底板、騎輸送機(jī)和懸臂三種方式。1)爬底板方式如MG344一PWD型、EDW300一LN型、MCLE—DR7575M型等采煤機(jī)。前滾筒反轉(zhuǎn)割底，后滾筒正轉(zhuǎn)割頂。以MG344為例，機(jī)道的機(jī)面高度721mm，輸送機(jī)上方的機(jī)面高度656mm；機(jī)道的機(jī)身高度550mm，輸送機(jī)上方的過(guò)橋架高度210mm；因此采高下限為1m，過(guò)煤高度為340mm(中板高度106mm)。爬底板方式的優(yōu)點(diǎn)是采高下限小，過(guò)煤高度大，缺點(diǎn)是：煤壁側(cè)的浮動(dòng)腿對(duì)底板起伏的適應(yīng)性差，煤壁側(cè)的行走輪和導(dǎo)向滑靴事故多，煤層厚度變化不能太大。2)騎輸送機(jī)方式如MG2X100／456一WD型、MGN132／316一DW 型、MG132／315一WD 型、MG132／320一WD型等采煤機(jī)，品種最多。以MG2X100／456為例，機(jī)面高度853mm，輸送機(jī)上方的機(jī)身高度380mm，過(guò)煤高度310mm(中板高度163mm)；輸送機(jī)上方的搖臂電機(jī)護(hù)套處過(guò)煤高度還要小一些。顯然對(duì)于騎輸送機(jī)的薄煤層采煤機(jī)來(lái)說(shuō)，要求機(jī)面高度800mm、采高下限1．1In是困難的。3)懸臂方式如1K103型采煤機(jī)。機(jī)身懸在機(jī)道里，前滾筒反轉(zhuǎn)割底，后滾筒正轉(zhuǎn)割頂。優(yōu)點(diǎn)是采高下限小，過(guò)煤高度大，缺點(diǎn)是較難保持穩(wěn)定和平(2)牽引機(jī)構(gòu)的布置方式1)內(nèi)牽引方式。其牽引部布置在機(jī)身上。2)外牽引方式。其牽引部布置在工作面輸送機(jī)的機(jī)頭機(jī)尾處，類似于拖鉤刨煤機(jī)，由采空側(cè)的圓環(huán)鏈牽引。優(yōu)點(diǎn)是體積小，功率大，可靠性高，維修方便；缺點(diǎn)是牽引鏈有脈動(dòng)，牽引、截割動(dòng)載荷都較大。對(duì)于≤1In、特別是≤O．8m的煤層，外牽引采煤機(jī)可能比內(nèi)牽引采煤機(jī)、刨煤機(jī)更具競(jìng)爭(zhēng)力。(3)截割電動(dòng)機(jī)的布置方式1)截割電動(dòng)機(jī)布置在機(jī)身上。除了傳統(tǒng)的縱向布置外，還有橫向多電機(jī)并聯(lián)布置，如1K103型、MG344型等。優(yōu)點(diǎn)是可不用搖臂行星頭，裝煤效果好，機(jī)頭尾自開(kāi)缺口性能好，缺點(diǎn)是搖臂強(qiáng)度低。2)截割電動(dòng)機(jī)布置在搖臂煤壁側(cè)。前滾筒反轉(zhuǎn)割底，后滾筒正轉(zhuǎn)割頂，當(dāng)頂煤、偽頂大量跨落在前后截割電機(jī)之間時(shí)，采煤機(jī)可能進(jìn)退不得。3)截割電動(dòng)機(jī)布置在搖臂采空側(cè)。如果是單電機(jī)，可能由于電機(jī)直徑過(guò)大，影響到過(guò)煤間隙，或電機(jī)過(guò)長(zhǎng)，則受到機(jī)道寬度的限制。如果雙電機(jī)并聯(lián)，缺點(diǎn)是搖臂寬而短，會(huì)影響自開(kāi)缺口，兩個(gè)電機(jī)功率不平衡。3 薄煤層電牽引采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)布置方式(1)非機(jī)載方式變壓器和電氣調(diào)速裝置均放在巷道內(nèi)，電氣調(diào)速裝置輸出的經(jīng)調(diào)制的電流由專用的拖拽長(zhǎng)電纜傳送給機(jī)身上的行走電動(dòng)機(jī)?？刂浦噶睢⒈Ｗo(hù)、顯示等信息也由同一根電纜傳送，這種電牽引裝置的電牽引低速性能差，控制信號(hào)易受外界干擾，信息傳送復(fù)雜，拖拽電纜產(chǎn)生故障易引起電氣調(diào)速裝置損壞，發(fā)電運(yùn)行時(shí)拖拽電纜斷路會(huì)引起跑車。(2)準(zhǔn)機(jī)載方式變壓器放在巷道內(nèi)，電氣調(diào)速裝置安在機(jī)身上，專用的低壓拖拽電纜連接變壓器和電氣調(diào)速裝置，優(yōu)點(diǎn)是電牽引低速性能良好，控制信號(hào)不易受干擾，運(yùn)行安全，適用于對(duì)機(jī)身外形尺寸有嚴(yán)格要求的采煤機(jī)；缺點(diǎn)是：①巷道內(nèi)的變壓器和電纜間需設(shè)置專門漏電保護(hù)和閉鎖裝置；②采煤機(jī)上如設(shè)有漏電保護(hù)和閉鎖裝置，則巷道內(nèi)和機(jī)載的兩套漏電保護(hù)和閉鎖裝置易互相干擾，引起誤動(dòng)作；③如采煤機(jī)上不設(shè)漏電保護(hù)和閉鎖裝置，當(dāng)變頻器前的接觸器未吸合時(shí)，巷道內(nèi)的漏電保護(hù)和閉鎖裝置對(duì)變頻器、牽引電機(jī)及其連接電纜均不能實(shí)現(xiàn)漏電閉鎖，存在安全隱患；④巷道內(nèi)的變壓器、漏電保護(hù)和閉鎖裝置體積大，使用不便。(3)機(jī)載方式采用低壓直流、低壓開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、低壓交流變頻調(diào)速時(shí)，把變壓器和電氣調(diào)速裝置都安裝在采煤機(jī)機(jī)身上，可避免非機(jī)載、準(zhǔn)機(jī)載的種種缺陷。其缺點(diǎn)是有變壓器，體積較大。采用中壓電磁調(diào)速、中壓開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、中壓交流變頻調(diào)速時(shí)，沒(méi)有牽引變壓器，便于機(jī)載，缺點(diǎn)是電磁調(diào)速的性能一般化，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的中壓調(diào)速雖已國(guó)產(chǎn)化，但可靠性有待提高。中壓機(jī)載調(diào)速是薄煤層電牽引采煤機(jī)的發(fā)展方向。3．6 無(wú)鏈牽引向齒輪一齒軌式演變隨著牽引力的不斷增大，銷輪一齒軌式無(wú)鏈牽引已經(jīng)淘汰，齒輪一鏈軌式無(wú)鏈牽引也已使用不多，現(xiàn)在采煤機(jī)無(wú)鏈牽引正逐步趨向于采用齒輪一齒軌式無(wú)鏈牽引，這是一種從齒輪一銷軌式演變而來(lái)的無(wú)鏈牽引結(jié)構(gòu)， 圓柱銷被齒軌所取代，焊接結(jié)構(gòu)改成了整體精密鑄造或鍛造， 寬度增大， 節(jié)距由125 mm增加到l75mm.3. 7薄煤層電牽引采煤機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) (1)降低采高下限。10—15a內(nèi)，采高下限≥1m的薄煤層電牽引采煤機(jī)會(huì)繼續(xù)采用傳統(tǒng)的內(nèi)牽引；采高下限≤1．0m的薄煤層電牽引采煤機(jī)可能改用外牽引，懸臂或爬底板方式，機(jī)身采用多電機(jī)布置，滾筒內(nèi)沒(méi)有搖臂行星頭有利裝煤。(2)加大功率和功率密度。截割電機(jī)的功率和功率密度是薄煤層采煤機(jī)的技術(shù)瓶頸。截割功裝機(jī)總功率：344型為300／344kW，國(guó)內(nèi)最大的450系列為200／456 kW。截割電機(jī)功率密度：344型(150kW)為1179kW／m ，450 系列(100kW )為947kW／m 。(3)發(fā)展中壓機(jī)載。采用中壓開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速的MG132／320WD型電牽引采煤機(jī)已經(jīng)鑒定，并推廣應(yīng)用。中壓交流變頻調(diào)速的采煤機(jī)尚未研發(fā)，其實(shí)它與中壓開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速是用同樣的高壓IGBT管(3300V)。筆者2000年即呼吁研制，2003年JOY宣布研制成功。中壓機(jī)載是1—2m薄煤層交流變頻電牽引采煤機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，必須盡快突破。(4)加大牽引速度。(5)開(kāi)采大傾角薄煤層。采用機(jī)載中壓能量回饋型四象限運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)分段遙控，以降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度(避免司機(jī)在工作面爬上爬下)。(6)提高設(shè)備成套性。薄煤層采煤機(jī)、輸送機(jī)、支架應(yīng)增強(qiáng)配套性，避免由于各個(gè)單位各自研制而缺乏溝通的情況，對(duì)于薄煤層綜采的總體設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，應(yīng)由一個(gè)單位負(fù)責(zé)牽頭。如輸送機(jī)中部槽高度和機(jī)頭機(jī)尾高度降低，無(wú)鏈牽引軌道給截割電機(jī)讓點(diǎn)空間，采煤機(jī)機(jī)身頂面和支架頂梁底面平行，液壓支架人行道便于通行等等，都應(yīng)有一個(gè)整體的考慮。(7)提高自動(dòng)化程度。4 國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)研究?jī)?nèi)容國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)代表機(jī)型與國(guó)外電牽引采煤機(jī)相比，在總體參數(shù)性能方面已接近國(guó)外20世紀(jì)9o年代初期水平。但一些關(guān)鍵部件及其總體性能、功能、適應(yīng)范圍等方面還有待進(jìn)一步完善和提高。尤其在線工況監(jiān)測(cè)、故障診斷及預(yù)報(bào)、信號(hào)傳輸與采煤機(jī)自動(dòng)控制、傳感器等智能化技術(shù)與國(guó)外相比還有較大的差距。
因而國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的智能化程度低，設(shè)備可靠性、安全性和可維護(hù)性較差，今后國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的
主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)進(jìn)一步完善和提高交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)的可靠性。重點(diǎn)是完善和提高系統(tǒng)裝置的抗震、散熱和防潮等性能；(2)研究可靠的微機(jī)電氣控制系統(tǒng)。重點(diǎn)是提高采煤機(jī)電控系統(tǒng)抗干擾、抗熱效應(yīng)的能力；(3)開(kāi)發(fā)或增強(qiáng)電控系統(tǒng)的監(jiān)控功能。重點(diǎn)是研究故障診斷與專家系統(tǒng)、工況監(jiān)測(cè)、顯示與信息傳輸系統(tǒng)、工作面采煤機(jī)自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)、自適應(yīng)變頻電路的漏電檢測(cè)與保護(hù)技術(shù)、搖臂自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)等；(4)開(kāi)發(fā)可四象限運(yùn)行的礦用交流變頻調(diào)速裝置。使采煤機(jī)能適應(yīng)較大傾角煤層開(kāi)采的需要；(5)開(kāi)發(fā)裝機(jī)功率更大的采煤機(jī)，提高采煤機(jī)可利用率和壽命的研究；(6)電器元件小型化的研究。由于裝機(jī)功率增大，電動(dòng)機(jī)、變壓器、變頻器等設(shè)備的體積也相應(yīng)增大，為滿足整機(jī)結(jié)構(gòu)布置緊湊的要求，必須研究設(shè)備小型化的技術(shù)途徑。