薄煤层采煤机电缆结构优化与应用研究.pdf
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1、200/矿业装备 MINING EQUIPMENT装 备0 引言在我国,煤炭资源是不可再生的能源资源,同时也是重要的战略储备资源。目前,我国正在积极推动煤炭行业的转型升级,煤矿企业要想在市场竞争中占据优势,就必须要在创新上下功夫。随着我国煤炭企业开采范围不断扩大与开采深度不断加深,对采煤机提出更高的要求。一旦采煤机在运行过程中出现一些问题,比如电缆与电缆槽之间发生摩擦、振动、断裂等现象,就严重影响采煤机正常使用,降低运行效率。基于此,必须分析研究采煤机电缆结构参数,优化结构设计,并对设计做出相应改进。1 薄煤层采煤机电缆结构优化的背景随着煤矿开采规模的不断扩大,薄煤层采煤机在不断升级改造中。煤
2、矿薄煤层(2m及以下)开采是煤矿发展的必然趋势。为了满足薄煤层开采技术所需,必须对煤矿采煤工艺进行升级改造,实现采煤机向智能化和信息化方向发展。针对采煤机结构进行优化设计是提升运行性能的重要措施。在进行优化设计时需要考虑以下几个方面:第一,满足实际工作中可靠性要求以及工作效率要求。第二,提高产品的质量,实现使用寿命和产品性能之间薄煤层采煤机电缆结构优化与应用研究李亚鹏(山西保利铁新煤业有限公司,山西晋中 031300)摘要:针对薄煤层采煤机电缆在工作中出现的磨损、振动、断裂等现象,通过分析总结了电缆在使用过程中的常见故障,通过电缆结构的优化设计,有效地解决了采煤机电缆故障问题。目前,我国煤炭行
3、业正处于一个快速发展阶段,煤矿安全生产是企业发展最基本的前提条件之一。针对薄煤巷道下开采易出现煤壁磨损等现象,对薄煤层采煤机进行结构优化设计,有效地解决了薄煤层下开采易出现刮板输送机链轮磨损严重、振动剧烈、支架断裂等问题。在实际的应用过程中,由于现场环境复杂,对采煤机进行现场测试时必须要有相应的测试设备以及测试方法才能完成测试工作。故此,通过理论分析法、有限元法以及试验探究的方法研究采煤机电缆结构优化设计,并通过对薄煤层采煤机电缆结构优化设计后的试验结果进行分析总结,得出了一些结论与经验。关键词:薄煤层;采煤机;电缆;结构优化图1 新型薄煤层采煤机结构的平衡。第三,降低生产成本,提升经济效益。
4、通过对采煤机结构优化可以使运行效率更高、工作安全性更强、成本更低、使用寿命更加长久1。随着我国煤矿开采不断深入,采煤机逐渐被广泛应用于煤矿采掘生产中。随着矿井的不断深采,矿井下使用采煤机的煤矿也越来越多,由此引发了一系列问题,例如:采煤机电缆在运行过程中产生的噪音、震动和温度升高等问题。因此,优化薄煤层工作面采面电缆结构性能并应用,可以有效的解决对矿工身心健康造成的威胁。新型薄煤层采煤机结构如图 1 所示。2 薄煤层采煤机电缆结构优化的过程本文以薄煤层采煤机主电缆为研究对象,分析薄煤层采煤机主电缆结构,对其进行优化,将新结构投入应用并进行检验。在分析和研究中发现,新电缆结构能更2023.7 矿
5、业装备/201好地满足薄煤层采煤机主电缆需求,并为后续设计相关产品提供了借鉴。通过对薄煤层开采工艺的研究,并结合新结构电缆应用情况发现其在煤矿井下采煤过程中存在一些不足之处,针对这些不足进行改进。分析新结构应用效果,结合其优势以及不足情况,发现此结构已具有较好适用范围,能满足当前薄煤层采煤机电缆使用要求。3 薄煤层巷道中电缆结构优化的改造薄煤层巷道环境复杂,不仅有空气,还有岩石,为了保证采煤过程中能实现煤矿安全生产要求,电缆结构设计必须满足电缆在不同煤层巷道环境下不同的工作性能要求。本文主要以薄煤层巷道为研究背景,以采煤机电缆为研究对象来研究电缆结构设计对其工作性能的影响。建立薄煤层巷道中电缆
6、结构的理论模型,通过该模型可得到:第一,薄煤层巷道环境下电缆工作机理。第二,分析不同工况下电缆工作性能对其所对应参数的影响,并改进设计。第三,分析薄煤层综采工作面工艺对其结构的影响,优化设计。为了确保上述研究内容的顺利完成及模型的正确性和可靠性,运用有限元软件ANSYS 对其进行数值模拟计算和分析、通过试验验证理论建模结果2-3。4 采煤机电缆常见故障为了确保煤矿生产的安全性,必须要做好相应工作,在煤炭开采过程中必须做好相关工作。但由于煤矿井下环境较为复杂,煤矿设备受到一定程度的损坏,出现煤矿生产效率不高、安全性得不到保障等一系列问题。为了确保矿山安全生产,需要设置专门矿用机械设备。对于采煤机
7、电缆而言,其故障主要包括绝缘损坏、局部放电、过热和绝缘老化等。在绝缘损坏的过程中,由于受到外界因素的影响,例如工作环境温度过高、湿度过大等因素,会引起短路放电现象。另外,由于电缆长期使用过程中受外部因素的影响,例如受外力作用或者是被异物损伤,会造成电缆短路放电。在发生局部放电故障时,如果出现严重局部漏电或者是电压不稳定的情况,均会造成短路放电。引起故障的原因主要是由于电气绝缘出现了损伤或老化所导致的。过热故障主要包括长期高温环境下以及受其他因素所引起温度过高情况,进而导致电缆内部压力过大,引起电缆过热现象。过压故障主要分为两种:一种是由于外界压力超过允许值而导致电缆内部产生高低压压力差,另一种
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