NB∕T 10530-2021 滚筒采煤机节能技术方法(能源).pdf

书 书 书犐 犆犛 犇 中华人民共和国能源行业标准犖犅犜 滚筒采煤机节能技术方法犕犲 狋 犺 狅 犱 狊犳 狅 狉犲 狀 犲 狉 犵 狔狊 犪 狏 犻 狀 犵狅 犳狊 犺 犲 犪 狉 犲 狉 狊 发布 实施国 家 能 源 局发 布书 书 书目次前言范围规范性引用文件术语与定义一般要求节能技术方法检验附录（资料性附录）节能运行方案大纲 附录（资料性附录）试验数据记录表 犖犅犜 前言本标准按照 给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中国煤炭工业协会提出。本部分由中国煤炭工业协会科技发展部归口。本部分起草单位：兖矿集团有限公司、兖州煤业股份有限公司、西安煤矿机械有限公司、山东科技大学、辽宁工程技术大学、安徽科博产品检测研究院有限公司。本部分主要起草人：李希勇、尹明德、刘健、张强、赵友军、王富奇、亓玉浩、安满林、刘亚、余铜柱、张代祥、郝天坤、田莹、李文学、刘峻铭。犖犅犜 滚筒采煤机节能技术方法范围本标准规定了滚筒采煤机（以下简称采煤机）节能技术的一般要求、节能技术方法和检验。本标准适用于指导长壁开采的齿轮销排式采煤机生产与使用的先进节能技术应用。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。（所有部分）爆炸性环境 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第部分：通用要求 安全防范系统供电技术要求 煤矿科技术语第 部分：采掘机械 半导体器件第 部分：半导体传感器压力传感器 滚筒采煤机通用技术条件第部分：整机 滚筒采煤机通用技术条件第部分：截割传动装置 滚筒采煤机通用技术条件第部分：行走驱动装置 滚筒采煤机型式检验规范 采煤机液压件试验规范 直读式粉尘浓度测量仪通用技术条件 采煤机变频调速装置用系列行走电动机技术条件 采煤机电气调速装置技术条件第部分：变频调速装置煤矿安全规程（国家安全生产监督管理总局令第 号）术语与定义 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。截割部犮 狌 狋 狋 犻 狀 犵狌 狀 犻 狋采掘机械截割机构及其传动或驱动装置的总称。，定义 行走部狋 狉 犪 狏 犲 犾狌 狀 犻 狋采掘机械行走机构及行走驱动装置的总称，实现采掘机械移动的功能。，定义 节能技术犲 狀 犲 狉 犵 狔狊 犪 狏 犻 狀 犵狋 犲 犮 犺 狀 狅 犾 狅 犵 狔通过对采煤机运行参数调整、制造前后的材料改进和结构的优化，实现采煤机节能运行的技术。犖犅犜 反馈法犳 犲 犲 犱 犫 犪 犮 犽犿犲 狋 犺 狅 犱依据采煤机运行参数反馈信号的变化实时调节采煤机各电机实时负载的方法。联调法狑犪 犾 犽 犻 狀 犵犮 狅 狅 狉 犱 犻 狀 犪 狋 犻 狅 狀犿犲 狋 犺 狅 犱采用一定控制手段，获得采煤机多电机协调运行的调速方法。电机负载率犿狅 狋 狅 狉犾 狅 犪 犱狉 犪 狋 犲单电机实际负载与额定负载的比值。功耗率狆 狅狑 犲 狉犮 狅 狀 狊 狌犿狆 狋 犻 狅 狀狉 犪 狋 犲实际消耗功率与装机功率的比值。一般要求 总述 所指导的采煤机应符合 、的要求。所指导的采煤机行走电机应符合 。所指导的采煤机变频调速装置应符合 。所指导的采煤机液压元件应符合。所指导的采煤机宜具备滚筒转速调节功能。所指导的采煤机宜具有行走双电机联合调速、水压及流量调节、液压自锁等功能。节能运行条件 采煤机安装完毕。采煤机供电正常。采煤机供水供油正常。监控系统状态完好。采煤机宜选用先进材料加工生产。调试仪器仪表测试用仪器仪表应符合 、的使用要求。节能技术方法 总则本部分给出了采煤机行走部、截割部、液压系统、喷雾降尘系统、供电系统的节能技术方法。行走部节能技术 行走联调法 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：犖犅犜 ）绘制实际工况采煤机行走电机速度功率曲线；）保证行走电机与调速系统连接完好。节能运行原理本方法适用于采煤机行走部。控制原理如图所示。图行走部联调控制原理图 实施方法将两行走电机转速进行比较并作为反馈信号对两行走电机转速进行调整，以缩小两行走速度差。机械降阻法 导向滑靴 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：）采煤机行走齿轮与配套刮板输送机销排啮合良好；）导向滑靴应符合 。节能运行原理采煤机行走齿轮的啮合阻力如式（）所示。犉犜犱犉犉 犉犉 犚犚犈犈犉犫槡烅烄烆（）式中：犉 有效牵引力，单位是千牛（）；犜 行走轮扭矩，单位是千牛米（）；犱 行走轮分度圆直径，单位是米（）；犖犅犜 犉 法向力，单位是千牛（）；犉 径向力，单位是千牛（）；压力角，单位是度（）；接触应力，单位是千牛（）；犚 行走接触点处曲率半径，单位是米（）；犚 销排接触点处曲率半径；行走轮泊松比；销排泊松比；犈 行走轮弹性模量；犈 销排弹性模量；犫 啮合区域宽度，单位是米（）。实施方法采煤机在反向运行前，应尽量减小行走齿轮与销排处积煤量。行走齿轮与销排啮合参数应配套。平滑靴 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：）采煤机正确安装在配套刮板输送机上；）平滑靴应符合 。节能运行原理采煤机平滑靴摩擦阻力如式（）所示。犳犖（）式中：犳 摩擦阻力，单位是千牛（）；摩擦系数；犖 采煤机自身重力，单位是千牛（）。实施方法采煤机在安装过程中，应在平滑靴与铲煤板间加入适量的润滑剂，以降低采煤机运行起动前的静摩擦力。采煤机在反向运行前，应尽量减小铲煤板上积煤量。截割部节能技术 反馈调速法 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：）采煤机应标注有截高范围、煤层倾角、机面高度、摇臂长度、摇臂摆动中心距、调速方式、无链牵引方式、外形尺寸、质量等相关参数；）结合所在地区的煤层参数实际情况，绘制滚筒载荷滚筒转速曲线；）保证截割电机与调速系统连接完好。犖犅犜 节能运行原理本方法适用于采煤机截割部。控制原理如图所示。图截割部反馈调速控制原理图 实施方法将截割电机转速耦合变换后的负载值与系统截割负载预设值比较并作为反馈信号，对滚筒转速进行调整。当滚筒负载高于预设负载时，降低滚筒转速，提高滚筒转矩，提高滚筒切向截割力。截割行走联调法 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：）按 内容进行；）保证截割电机与调速系统连接完好；）保证反馈调节系统与采煤机系统连接完好。节能运行原理本方法适用于采煤机截割部。控制原理如图所示。图截割行走联调控制原理图犖犅犜 截割负载预设值内滚筒转速实时截割负载值速度负载稿合器实时截割负载值速度负载藕合器截割速度截割负载预设值);:+行走速度实时截割负载值速度负载稿合器 实施方法将截割电机与行走电机转速耦合变换后的负载值与截割负载预设值比较并作为反馈信号，对截割速度与行走速度进行联合调整。当实时截割负载高于预设负载时，先降低行走速度，若此时滚筒负载仍高于预设负载，再降低滚筒转速。变截深法 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：）滚筒以最大采高开采；）采煤机具备截割负载监测装置。节能运行原理本方法适用于采煤机截割部。控制原理如图所示。图变截深控制原理图 实施方法当遇到高硬煤层或断层时，调整采煤机截深以适应截割需求。滚筒匹配法 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：）滚筒以最大采高开采；）采煤机具备截割负载监测装置；）预备至少种不同截割半径滚筒，且预备的滚筒能满足一次采全高要求。节能运行原理本方法适用于采煤机截割部。控制原理如图所示。犖犅犜 预设截割负载截割深度实时截割负载深度负载藕合器图滚筒匹配原理图 实施方法在开采过程中，根据实际开采情况，更换各滚筒截割半径，直至达到各滚筒截割功率之和最小。液压系统节能技术 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：）结合采煤机实际工况，绘制油压压力负载曲线；）保证电机与调压系统连接完好。节能运行原理本方法适用于采煤机液压系统。控制原理如图所示。说明：左调高油缸；右调高油缸；单向阀；三位四通换向阀；单向阀；定量泵；溢流阀。图液压系统控制原理图犖犅犜 多滚筒截割功率1多滚筒截割功率2多滚筒截割功率n3 4 5 7 2 3 4 最佳滚筒配置方案 实施方法当采煤机左右滚筒达到预设截割高度后，关闭油泵电机，利用液压锁为系统保压。喷雾降尘系统节能技术 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：）采煤机应注有截高范围、摇臂长度、摇臂摆动中心距、内外喷雾压力等相关参数；）结合工作面粉尘浓度变化量情况，绘制水压、流量粉尘浓度曲线；）保证内喷雾系统管路与调压装置连接完好；）对喷雾压力上下限进行设定，上下限制值应根据设计压力与煤矿安全规程确定。节能运行原理本方法适用于采煤机喷雾降尘系统。控制原理如图所示。图喷雾降尘系统控制原理图 实施方法将泵电机流量与阀门水压耦合变换后的粉尘浓度值与系统粉尘浓度预设值比较并作为反馈信号，对泵电机流量与阀门水压分别进行调整。当粉尘浓度高于预设值时，增大喷雾水流量和水压，直至粉尘浓度达到或小于预设值。供电系统节能技术 高压供电法 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：）采煤机供电设备防爆等级应满足 ；）采煤机供电参数应满足采煤机供电系统标称电压、额定频率和承载电流的要求；）供电系统应符合 。节能运行原理单电机机械功率如式（）所示。犘犝犐（）单电机电热功率如式（）所示。犖犅犜 I*E1JL I 流量户户iti8一11*I llM I一斗水压犘犐犚犘犝犚（）式中：犘 电机机械功率，单位是千瓦（）；犝 电机电压，单位是千伏（）；犐 电机电流，单位是安培（）；犘 电机电热功率，单位是千瓦（）；犚 电机电阻，单位是欧姆（）。实施方法供电电压应至少满足设备额定电压，建议尽量提高供电电压等级。设备管理法 准备在实施节能运行方法前，应进行以下准备：）采煤机等井下设备控制器连接完好；）具备应急停机装置。节能运行原理本方法适用于采煤机整机。控制原理如图所示。图设备管理控制原理图 实施方法当采煤机实时截割负载长时间为零、设备检修等需要关停采煤机进行作业时，关停与之相关的所有采煤设备，当运输设备完成运输任务后，关停运输设备。检验 资料检查 采煤机节能验收资料应符合。节能运行前，应对节能方案进行检查，节能方案大纲参见附录。节能运行完成后，应对试验记录（报告表）和试验结果进行查验。现场检查 节能运行调试前，应检查采煤机电路、油路、水路、控制系统是否完好，且符合 系列标准。节能运行调试过程中，应实时记录采煤机实际功率，实时水压、流量，粉尘浓度，油压变化情况。节能运行调试完成后，将实际运行数据与原始数据进行对比分析，试验数据记录表格示例参见犖犅犜 附录。评价方法 采煤机节能性能采用采煤机电机负载效率、采煤机功耗效率、截割比能耗和节能量评价。采煤机单电机负载率：单电机实际负载与额定负载的比值。注：左右行走电机负载效率、左右截割电机负载效率、泵电机负载效率均属于采煤机单电机负载效率。采煤机功耗效率：实际消耗功率与装机功率的比值。截割比能耗：开采单位体积煤消耗能量。节能量：在满足相同生产能力的前提下，采用节能运行技术和未采用节能运行技术消耗的能量差。犖犅犜 附录犃（资料性附录）节能运行方案大纲犃 产品描述应分别包括采煤机类型、基本参数、控制系统等信息。犃 编制依据应提供节能运行方案的具体编制依据。犃 调试准备工作犃 人员机构组成应提供参与实验人员机构构成。犃 资料准备应包括采煤机产品图册、电气系统控制图、液压系统控制图。犃 检测设备应包括在实验中使用的检测设备的型号、用途、校验及施行标准。犃 现场准备犃 硬件应包括采煤机复核检查、现场人员的安全防护工具、通信工具、防护措施等。犃 软件应包括试验数据记录表、仪器仪表的合格证明和精度要求、试验时间和进度计划等。犃 节能运行主要项目和程序应包括采煤机行走部、截割部、液压系统、喷雾降尘系统、供电系统节能技术方法的项目列表、试验数据及控制程序等。犃 节能方法试运行犃 设备检查与调试犃 设备安装质量检查。犃 设备线路连接检查。犃 采煤机试运行调试。犃 节能方法报告应针对 所列项目，按检查、方法、步骤和结果进行详细描述。犖犅犜 附录犅（资料性附录）试验数据记录表表 给出了采煤机节能运行方法的试验数据记录表格模板。表犅 采煤机运行数据记录表采煤机型号运行状态未采用节能运行方法行走部左行走电机功率右行走电机功率截割部左滚筒负载左截割电机实际功率左行走电机实际功率右滚筒负载右截割电机实际功率右行走电机实际功率左行走电机实际功率右行走电机实际功率液压系统油压 滚筒负载喷雾降尘系统水压 流量粉尘浓度供电系统供电电压评价单行走电机负载效率左行走电机负载效率右行走电机负载效率左截割电机负载效率右截割电机负载效率泵电机负载效率采煤机功耗效率截割比能耗 运行状态采用节能运行方法行走部左行走电机功率右行走电机功率 犖犅犜 表犅 采煤机运行数据记录表（续）截割部左滚筒负载左截割电机实际功率左行走电机实际功率右滚筒负载右截割电机实际功率右行走电机实际功率左行走电机实际功率右行走电机实际功率液压系统油压 滚筒负载喷雾降尘系统水压 流量粉尘浓度供电系统供电电压评价单行走电机负载效率左行走电机负载效率右行走电机负载效率左截割电机负载效率右截割电机负载效率泵电机负载效率采煤机功耗效率截割比能耗 结论节能量 注：连续监测数据可绘制相应测试曲线。犖犅犜