采煤机变速控制的优化研究

廉 强

（汾西矿业两渡煤业， 山西 灵石 031302）

1 采煤机效率的影响因素

截割部由滚筒、传动系统、三相异步电机组成（如图1所示），由于摇臂中的机械齿轮传动系统较为复杂，传动链过长，所以传动系统是故障频发区。本文将以解决传动系统的工作负载展开研究与讨论，并找出解决方案。

图1 采煤机截割部传动系统简图

1）牵引速度和滚筒转速对生产效率的影响。采煤机的生产效率是在单位时间内采煤机截割下来的煤的重量，这个指标是采煤机生产能力的主要体现，是煤矿投产后选择采煤机的主要参考[1]。

在不考虑煤炭密度的情况下，生产率仅与牵引速度有关，与滚筒的转速没有关系。为了提高采煤机的产出率，牵引速度在一定范围内需要提高，而这个范围由切割电机来约束，不宜过大，否则会使电机长期处于过载条件下工作，最终导致机械损坏。

2）采煤机滚筒转速和牵引速度对产出块煤率（牵引速度越大块煤率越高，滚筒转速越大块煤率越低）的影响。滚筒转速和采煤机牵引速度对生产率和块煤率都有影响，从而导致经济效益的变化，这两个速度的合理控制有助于降低截割部的传动系统的载荷，也有助于在这基础上采取最优化的方案导致更高的生产率和效益[2]。

2 采煤机变速控制方案

由于采煤机传动系统的载荷基本等同于滚筒的载荷（多出来的部分是由系统本身的阻力造成的，可以通过采用更好的润滑方式来降低），所以要降低传动系统载荷，就是要降低滚筒在截割煤壁时的载荷。由研究得来，滚筒的载荷随滚筒转速的增大而减小、随采煤机牵引速度的增大而增大。因此，本文暂时提出以下两种方案来解决这一问题。

1）保持采煤机牵引速度不变，升高滚筒转速。此种方案在现有技术层面上只适用于采煤机截割阻抗变化不是太大的情况下，这是因为调节滚筒转速和牵引速度对阻抗的变化影响能力不同，相同的滚筒转速和截割阻抗的变化并不是线性的关系，如图2所示。

图2 不同阻抗下滚筒负载的变化关系图

这种方案可以在截割阻抗变化的情况下保持生产率不会发生太大变化，在有效保证正常生产的同时，使采煤机截割部传动系统的实际工作载荷降低，使机械高效运转，降低故障率，比起其他方案较简单，容易操作。

2）通过牵引速度和滚筒转速的动态配合实现对传动系统工作载荷的控制。这种方案和方案一相比，更加能适应实际煤矿复杂的工况。在截割阻抗变化较大的情况下方案一不容易实现，所以我们提出这种策略。滚筒负载、驱动电动机转速和牵引速度三者之间的变化过程如下页图3所示。

由图3可知，采煤机牵引速度对截割阻抗的调节要比滚筒转速对截割阻抗的调节能力强，效果更加明显，在此种情况下，先把采煤机牵引速度降低至一个较低水平，升高采煤机的滚筒转速到一个值后，再将迁移速度降到原值，调节过程结束。此种方案更合理，迁移速度的控制也更方便。

图3 滚筒负载、驱动电动机转速和牵引速度三者之间的变化过程

3 对于方案二的优化建议

方案二在现在设备的基础上可以实现，缺点是调节过程较长，操作起来较为复杂。根据图3三者之间的关系在实验室基础上做一些实验，在同时调节滚筒转速和牵引速度的情况下（减低牵引速度，提高滚筒转速）实现这个调节操作，记录大量数据，将这些数据在计算机上做一定的统计学处理（绘制线性图），之后将这个变化过程通过控制软件的方式对采煤机截割部进行控制。这样就将调节时间减短了一半，提高了工作效率，且不需人工的复杂控制。

4 结语

采煤机是综采工作面的主要设备之一，其稳定运转是煤矿正常生产的保证。然而采煤机截割部传动系统经常发生故障，因此，研究在截割阻抗变化时怎么降低截割部传动系统的工作载荷，以保证采煤机的有效长运转时间。