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单轨机车论文.docx
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单轨机车论文
摘要
随着煤炭生产高新技术和现代化生产的发展,新设备、新技术不断推广应用,煤矿综采综掘机械化已成为现代煤矿的发展趋势,但随之带来的是矿井辅助运输技术的滞后。
据统计,我国目前绝大部分煤矿现一直沿用小绞车、卡轨车及梭车等传统地轨运输方式,辅助运输人员约占井下职工总数的1/3以上,与国外先进采煤国家相比差距很大。
综采工作面搬家,国外一般仅需1-2周即可完成,用工200-500个;而我国煤矿采用传统方式至少需要25-45天,用工5000个以上。
而且其安全状况也存在很大的隐患,以山东省2003—2007年事故统计为例,全省共发生各类事故156起,运输事故就有41起,占到了事故总数的26%以上,仅次于顶板事故。
因此,运输设备的发展己经成为制约我国煤炭生产发展的瓶颈问题,急需一种新型的适用于复杂地质条件下的辅助运输设备,经多方调研论证,目前国外新应用的单轨运输机车完全可以取代国内现有的煤矿辅助运输设备。
单轨吊机车属于井下辅助运输设备的一种,具有空中悬轨运输,不受巷道地质条件制约,适应性强,装卸材料方便等诸多优点,但目前国内采用的单轨吊机车大部分依赖进口,且多以柴油机作为动力源,购置费用、维护费用高,使用过程中排放大量废气,危及生产安全,另外还存在噪音大、起动困难、易“开锅”、拉缸、活塞环易卡死、气缸易进水等缺点,为此,研制一种无污染,故障率低,动力性能又好的电牵引单轨吊机车已成为煤炭辅助运输的重要议事日程。
关键词:
单轨机车、电牵引、PLc
摘要-1-
一、单轨机车的出现环境-2-
二、单轨运输机车研发要求-3-
三、单轨机车的结构与原理-3-
四、单轨运输机车的电气控制-4-
4.1控制中心-5-
4.2动力源-5-
4.3操作及显示-6-
4.4检测设备-6-
4.5附属电器设备-7-
五、结论-7-
一、单轨机车的出现环境
随着煤炭生产高新技术和现代化生产的发展,新设备、新技术不断推广应用,煤矿综采综掘机械化已成为现代煤矿的发展趋势,但随之带来的是矿井辅助运输技术的滞后。
据统计,我国目前绝大部分煤矿现在一直沿用小绞车、卡轨车及梭车等传统地轨运输方式,辅助运输人员约占井下职工总数的1/3以上,与国外先进采煤国家相比差距很大。
综采工作面搬家,国外一般仅需1-2周即可完成,用工200-500个;而我国煤矿采用传统方式至少需要25-45天,用工5000个以上。
而且其安全状况也存在很大的隐患,以山东省2003—2007年事故统计为例,全省共发生各类事故156起,运输事故就有41起,占到了事故总数的26%以上,仅次于顶板事故。
因此,运输设备的发展己经成为制约我国煤炭生产发展的瓶颈问题,急需一种新型的适用于复杂地质条件下的辅助运输设备,经多方调研论证,目前国外新应用的单轨运输机车完全可以取代国内现有的煤矿辅助运输设备。
单轨吊机车属于井下辅助运输设备的一种,具有空中悬轨运输,不受巷道地质条件制约,适应性强,装卸材料方便等诸多优点,但目前国内采用的单轨吊机车大部分依赖进口,且多以柴油机作为动力源,购置费用、维护费用高,使用过程中排放大量废气,危及生产安全,另外还存在噪音大、起动困难、易“开锅”、拉缸、活塞环易卡死、气缸易进水等缺点,为此,研制一种无污染,故障率低,动力性能又好的电牵引单轨吊机车已成为煤炭辅助运输的重要议事日程。
二、单轨运输机车研发要求
机车长为18米,宽0.9米,总功率为45千瓦,最大牵引力可达60千牛,最大车速1.50米/秒,最大制动力90千牛,最大爬坡能力达到了12度,额定最大单件载重量可达16吨,机车蓄电池蓄行能力为20公里。
三、单轨机车的结构与原理
机车共分为司机室、起吊部、驱动部和操控部和蓄电池5大部分。
机车两端各设司机室一个,每个司机室设立1个操作台,两操作台之间互为闭锁,根据运行需要选择优先控制权。
操作台显示面板设有正常运行、机车故障指示灯和机车速度、蓄电池电压、等机车运行状态显示表,操作面板设有工作闸、主令、急停、复位等操作按钮;显示直观,人性化、智能化。
起吊部由操控手柄、起吊梁、起吊臂、液压葫芦和传动机构组成,使用连环和专用挂具与重物连接,通过操控手柄,可轻松实现起吊臂的升降,从而完成物料的吊装、起落。
驱动部由架体、减速机、防爆专用电机、驱动夹紧油缸以及制动器组成;它独立悬挂于道轨之上,靠摩擦轮与道轨所产生的摩擦力牵引机车行走。
同样,机车的制动、紧急停车也是靠这一摩擦力实现的。
(机车共有3个驱动部组成)
控制梁架是电牵引单轨吊机车的主要核心组件,它主要由防爆电控箱和液压站系统两大部分组成。
用于完成动力的输出,指令的控制。
防爆电控箱用来完成牵引驱动电机、液压站油泵电机的驱动、整机信号的联锁、检测、控制以及输出执行等工作任务。
电池箱采用矿用防爆的蓄电池组,作为整个机车的动力源。
蓄电池采用可循环利用的铅酸蓄电池,力争做到0污染。
每一部分间通过连杆相连。
连杆至少能达到10倍牵引力,保证安全。
四、单轨运输机车的电气控制
电控系统包括以下几部分:
蓄电池、逆变器、控制中心、操作部分和显示部分。
它由蓄电池装置提供总电源,通过逆变器将直流电逆变为三相交流电,供给行走电机和液压站电机。
控制中心完成操作信号、运行状态信号、各回路压力信号的检测和逻辑处理,并根据处理结果发出控制指令,执行控制。
4.1控制中心
控制中心是电牵引单轨吊机车的主要核心组件,它主要由防爆电控箱和液压站系统两大部分组成。
防爆电控箱用来完成牵引驱动电机、液压站油泵电机的驱动、整机信号的联锁、检测、控制以及输出执行等工作任务。
PLC可编程控制器
可编程控制器(PROGRAMMABLECONTROLLER,简称PC),PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
可编程序的控制器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC可以被认为是机车的“大脑”,接收信号、发布指令,且拥有专门为本机车设计的程序。
液压站系统的主要任务是为起吊梁提供液压动力、完成驱动轮与导轨夹紧及制动器松夹和行车时制动器的松开等工作。
4.2动力源
蓄电池装置是机车总动力源,蓄电池经防爆特殊型电源装置,隔爆插销,把直流电输送进逆变器。
煤矿用特殊型铅酸蓄电池符合MT658-1997标准。
电池容量440Ah,由126块电池组串联而成,额定电压252V。
每充一次电,可供机车行驶20公里以上。
逆变器经控制中心联系将蓄电池供来的直流电逆变成三相交流电,再经过电控箱内变频器变频调节驱动牵引电机及油泵电机转速。
牵引电机经减速机减速将动力传给驱动摩擦轮,牵引机车前进。
同时还具有能量回馈制动功能,机车下坡时,重力势能使驱动电机发出电能,反向给蓄电池充电,实现能量回馈。
机车的前进后退由逆变器控制牵引电机。
液压站电机由逆变器在控制中心指令下工作带动液压泵站站工作,供给起吊和制动系统。
4.3操作及显示
操作台为本安电源供电,驾驶员进行机车鸣笛、机车行驶、机车停车、机车检修、进行起吊等操作都在此进行;
并且机车的各种状态在显示面板都有显示,如:
允许(行车),正向(行车),反向(行车),起吊状态、检修状态、PLC故障、变频器故障、错误操作、(电池或液压系统)欠压、变频器过流等。
4.4检测设备
机车还配有瓦斯针对我们的设备为矿用辅助运输设备,对井下瓦斯监测较严格。
所选传感器监测报警断电值连续可调,当瓦斯浓度达到报警值时报警,到断电值时与变频开关配合停机断电。
4.5附属电器设备
电子喇叭其作为警示用,准备开车时、遇有岔口时等。
照明当然必不可少,此外还有信号灯。
五、结论
蓄电池单轨机车的实际应用的好处有很多:
1、单轨吊运输方式简化了运输环节,解决了传统地轨运输方式占用人员多、设备多、效率低、劳动强度大、受巷道变形影响严重、维护量大等诸多问题,有效优化现场工作环境,减轻职工劳动强度,社会效益显著。
2、可实现运输环节的全过程控制,避免了调度绞车、卡轨车等传统地轨运输方式的断绳、脱钩、翻车、跑车等现象,实现了辅助运输的本质安全。
3、综采支架、综掘机、煤机等大型设备可整机直接运送至安装地点,无需拆卸、方便快捷,解决了大型设备在井下受空间限制、组装难的问题,使设备避免了反复拆卸所带来的人为损耗。
4、与传统地轨运输方式相比,操作简单、维护方便。
通过调节轨道悬吊链可调整道轨高度,不受底板条件限制。
5、采用蓄电池为动力源,频率和电压可调,并利用先进的矢量控制方法实现重力势能转换、再生制动,低噪音、无污染、牵引力稳定、运行成本低廉,环保节能。
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