永磁变频一体机及限矩器在煤矿采煤工作面的研究与应用
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完成单位:山西金地煤焦有限公司赤峪煤矿,冀中能源集团峰峰集团有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-2-596
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
粱燊,邱兴堂,高翔,么玉明,孙鹏宇,王泽,王文杰,王利东,温洋,郭庆
项目概况
1、研究背景:随着矿井开采技术的提高,长距离、大运量、生产稳定故障少的刮板输送机越来越被煤矿生产所重视和需求。而其驱动系统又是输送机的心脏,特性的好坏直接影响输送机性能的表现。
2、技术难点:传统的电动机、减速器所组成的驱动装置在实际生产当中,存在直接启动电流大,对电网冲击大,启动困难,极易造成电机过负荷烧损等问题,多数煤矿选用大马拉小车的方式,选用大功率电机驱动来解决,设备投资大,造成资源浪费。部分煤矿选用变频电动机驱动,虽解决了电机软启动的问题,但是变频器占用空间大,在薄煤层工作面开采中,大功率电机变频器的外形尺寸,限制了其应用,且传统的联轴器连接方式,无法解决电机过载时电流冲击问题。同时联轴器磨损快,安装精度要求高,拆装困难,故障恢复时间长,这些问题都严重制约了生产。为解决以上问题,重点研究和探讨永磁变频一体机及限矩器在煤矿刮板输送机上的性能及表现。
3、成果创新性、先进性:永磁变频器一体机整套包含永磁电机、减速机、变频器、齿轮传动装置、可调限矩装置、制动器以及液压和电气控制。驱动系统中采用变频、电机可拆分独立结构。永磁电动机通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。实现了驱动电动机和被驱动负载侧没有机械联接,电动机和负载由原来的硬机械链接转变为软磁链接,通过调节永磁体和导体之间的气隙就可实现启动特性的变化,实现负载轴上的输出转矩变化及转速变化。通过油压控制限矩器摩擦片间隙,实现负载软启动、过载限矩保护等,从而对整个驱动部分进行保护。创新点:(1)各部分高度融合,使得体积及结构更加紧凑,能够满足井下刮板输送机空间有限的使用工况(2)实现刮板输送机满载启动,短时过载,能够很好对齿轮传动、电机、变频控制、刮板输送机链条以及整体传动系统进行保护,实现功率平衡、过载保护、过压保护、过流保护、限矩保护等,大幅提高设备可靠性。(3)利用永磁电动机低速大扭矩的特点配合制动器实现智能化紧链功能,去掉了原有的液压马达系统。(4)永磁电动机本身高功率因数、高效率的特点,使得整个驱动系统节能较为明显。
4、可推广性、经济社会效益、推动行业进步方面:永磁变频一体机及限矩器在煤矿刮板输送机上的应用实现了大型矿用设备调控性能的提升和节能运行,有力地支撑了智能矿山建设,彻底解决了回采工作面刮板输送机驱动系统制约生产的瓶颈问题,为薄煤层开采设备应用积累了宝贵的经验。