摘要：為了提高刮板輸送機運行可靠性，針對5603綜放工作面使用的SGB-630/2×150刮板輸送機存在電機功率不平衡、刮板鏈張力異常等問題，提出一種變頻控制系統。該控制系統以S7-1500PLC為核心，使用ET200SP從站對機尾、機頭異步電機、變頻器以及刮板鏈張緊情況進行監測，并詳細對該變頻控制系統構成、硬件以及軟件結構進行設計。現場應用后，該變頻控制系統上位機可實時對刮板輸送機運行情況進行監測，并實現了刮板機多級驅動功率平衡，取得較為顯著的應用成果。

關鍵詞：刮板輸送機；變頻器；控制系統；多機驅動；功率

平衡刮板輸送機不僅用于采面煤炭運輸，而且為采煤機往返移動以及液壓支架移動提供支撐。受到煤層賦存地質條件、割煤速度等影響，刮板機在重載、輕載以及空載等工況間相互轉換[1-2]。當刮板輸送機重載直接啟動時，電機電流會遠超額定工作電流，不僅容易導致保護誤動作，而且會對刮板輸送機驅動裝置中的鏈輪傳動機構有較大的機械沖擊[3]。因此，為了確保刮板輸送機在各種工況下均可平穩啟動，一般通過采用液力耦合器、雙速電機、變頻控制器以及CST軟啟動裝置等相互配合實現刮板輸送機軟啟動，并通過變頻控制系統控制刮板輸送機運行，變頻控制系統對刮板輸送機運行可靠性及運行效率有顯著影響[4-5]。而現階段綜采工作面刮板輸送機變頻控制系統往往存在操作繁瑣、人機界面復雜以及經濟性不高等問題[6]。為此，文中提出一種基于S7-1500PLC的變頻控制系統，該系統不僅可實現多機驅動功率平穩，而且可優化刮板輸送機運行負載，操作界面相對簡單，可在一定程度上提高刮板輸送機運行效率及可靠性。

1工程概況

山西某礦5603綜放工作面開采6號厚度3.5~6.8m，煤層賦存不穩定，采高2.8m，刮板輸送機型號為SGB-630/2×150。在采面開采時刮板輸送機運輸的煤炭量變化較大，時長出現重載停機問題，給采面正常煤炭運輸帶來一定的影響。具體采用使用的SGB-630/150刮板輸送機結構見圖1，主要結構包括有機頭及機尾鏈輪、刮板鏈、溜槽、異步電機、聯軸器、減速器等。在機頭、機尾各布置一臺異步電機，使用減速器、聯軸器拖動鏈輪工作，帶動溜槽內刮板鏈運轉，實現煤炭運輸，具體刮板輸送機驅動系統參數見表1。受煤層厚度變化等因素影響，刮板輸送機在重載、輕載以及空載等條件下啟動、制動時，會對刮板輸送機機頭、機尾異步電機功率平衡、刮板鏈張力等有較大影響。如何確保5603綜放工作面內刮板輸送機在各種工況刮板鏈均有足夠張力以及平穩啟動，是確保采面高效生產需要解決的現實問題。

2刮板輸送機變頻控制分析

1.刮板驅動

刮板取料機的驅動系統主要有兩種結構，一種是采用立式電機——減速器，力矩臂安裝，布置于轉臺內部，刮板臂與轉臺連接鉸軸位于轉臺外側。另一種是驅動布置于鉸支點外側，通軸式結構（鉸軸、驅動軸為一根軸），在外側布置驅動。該結構的好處是采用臥式電機減速器，便于檢修，缺點是鏈輪軸較長，制作成本高。而立式電機減速器缺點是檢修不方便，而且減速器需要增加輔助潤滑裝置，但軸的長度可以相對縮短，有條件時還可以縮小軸的外徑。而根據實際應用情況，刮板驅動采用臥式減速機結構的形式最多。

2.取料臂

取料臂是刮板取料機的主要鋼結構部件，與刮板、鏈條、鏈輪、驅動裝置等部件共同完成取料作業，為了減少設備造價和安裝運輸成本，刮板臂的結構形式成為制造、施工人員所關注的問題。目前，桁架式取料臂和圓管式取料臂成為大型取料機的主要結構形式，而節省材料，減少設備造價和安裝運輸成本已成為刮板臂結構設計、制造、施工人員所關注的重要問題。近年來，隨著取料量的逐漸增大，桁架式取料臂和圓管式取料臂頗受設計師們的青睞。刮板取料機的取料臂有兩種結構形式：桁架式、鋼管式。

（1）桁架式取料臂

桁架式，刮板和鏈條在桁架上下的導槽內運行，該結構由于臂架可以采用折線形從而降低鏈輪齒數，但該結構和圓管式同樣需要大直徑的鏈輪。

摘要

刮板輸送機是綜采工作面配套設備的重要組成部分,是煤炭裝運的第一個環節。因此，刮板輸送機的輸送能力在很大程度上決定了采煤工作面的生產能力和效率。然而，我國生產技術落后，目前設計生產的刮板輸送機裝機功率小,輸送能力低,運輸距離短，耐久性差,可靠性低，壽命短。綜合分析我國刮板輸送機的使用現狀，設計制造高性能的刮板輸送機迫在眉睫。本文首先綜合比較了各種類型輸送機的特點，根據實際情況選用了中單鏈型刮板輸送機。而后，對中單鏈型刮板輸送機進行了總體結構設計。對機頭傳動裝置、過渡槽、中部槽、刮板鏈、刮板、鏈輪、機尾等主要部件進行了技術分析和結構設計，完成了中單鏈型刮板輸送機的整體設計。此次設計的中單鏈型刮板輸送機左右兩側對稱，可以在兩側壁上安裝減速器，以適應左、右采煤工作面的需要。另外，可以很容易將機尾改裝成機頭，而適應各種特殊情況。此次設計的中單鏈型刮板輸送機的特點是結構簡單,受力均勻,運行平穩,摩擦阻力小,溜槽利用率高，彎曲性能好,不易出現堵塞，具有很強的適應性。

關鍵詞：刮板輸送機；中部槽；圓環鏈

Subject:DesignofTheCenterSimpleChainScraperConveyer

Speciality:MechanicalDesignandManufacturing&TheirAutomation

Name:

摘要：煤礦井下工況惡劣，刮板轉載機受結構缺陷、維修問題的影響，往往會發生故障，影響煤炭輸送。為消除這一問題，從轉載機存在問題、改造方案、應用效果等方面進行探討，對轉載機的擋煤板、中部槽、電纜架、抬升裝置等進行了設計改造。經過改造后轉載機故障率明顯下降。

關鍵詞：刮板轉載機；結構改進；擋煤板；抬升裝置

目前，隨著科學技術的發展和進步，煤礦井下的安全生產已經實現了機械化和自動化，在煤礦開采以及運輸的過程中，從工作面采下的煤炭首先經由刮板輸送機將其運送到機頭，然后在機頭位置處卸載，再由轉載機將煤炭運送到破碎機上，將原煤破碎成合適的大小，便于運輸和裝載，這一過程都是沿著刮板輸送機上的刮板鏈進行的，該過程完成后，將轉載機機頭處的煤炭運送到皮帶運輸機的機尾處，從而使煤炭進入運輸系統中，提升到地面［1］。由此可見，刮板轉載機在煤礦井下的安全生產中起著重要的作用，它通過與工作面皮帶運輸機以及原煤破碎機等配套使用，可以將轉載機的機頭與小車連接，從而使轉載機隨著小車的運動而進行整體的移動，并跟著采煤工作面的逐漸延伸而進行布局上的調整，以完成原煤的運輸工作［2］。但是在實際應用過程中，由于煤礦井下復雜的地質條件以及施工環境等，刮板轉載機存在著不少的運行問題，因此為了促進煤礦的安全生產，提高煤礦企業的經濟效益，對刮板轉載機進行了相關技術優化和改造。

1刮板轉載機運行中存在的問題

1.1結構上存在的問題。在對煤炭進行運輸的過程中，由于煤塊的下落以及飛濺等，煤塊經常撞擊轉載機的擋煤板，使連接護板之間的焊接接口斷裂，從而造成內部焊接襯板的脫落，影響刮板轉載機的正常運行；且由于該轉載機的機頭部和動力裝置部分的重力比較大，在使用時會造成機頭端的支撐力不夠，同時當轉載機的機頭與皮帶運輸機的機尾在伸縮過程發生擠壓時，會導致刮板轉載機的磨損，使其出現故障甚至停機，此外鏈輪下方回轉板處也經常與刮板發生碰撞摩擦，不僅產生了噪聲，還致使刮板磨損的程度加大，減少了刮板的使用時間；其次由于井下環境復雜，刮板轉載機的電纜線通常布置不合理，安裝難度大，不僅加重了運輸的負擔，還增加了工作人員的維修作業量［3］。1.2制造維修技術上存在的問題。由于焊接強度不夠、焊接材料選擇不當等，其刮板轉載機機頭以及鏈道等磨損嚴重的部位常常會發生斷裂，從而導致刮板轉載機的性能不穩定，出廠質量不符合標準；其次磨損部位在制造時所采用的鋼板耐磨性不高，且在對蓋板、擋板以及聯接件等進行修復時處理不及時，使這類部件在損耗嚴重的情況下超負荷工作，增加了刮板轉載機的負擔以及運行的危險性［4］；除此之外，沒有及時清洗動力部內部的各部件，且未及時掌握其軸承等的潤滑情況，致使潤滑油缺失，磨損加重。

2刮板轉載機結構的技術優化改造

1刮板輸送機制造業的發展現狀與趨勢

刮板輸送機屬于綜采設備的重要組成部分，其通過融合傳感器技術與計算機和自動控制技術實現機電一體化技術的應用與發展，通過機械的自動化處理將煤礦工人從繁重的勞動中解放出來，同時還大大增強了生產效率與生產穩定性，對于實現煤礦的綜合開采效率提升、促進行業發展都具有一定的幫助。當前我國的刮板輸送機制造業的發展水平與發達國家依然存在一定差距，特別是在生產效率方面具有一定的技術差別，但是由于我國十分重視刮板輸送機的安全管理，實際安全事故發生率已經逐步控制在3%以內，實現了安全可靠的發展需要[1]。隨著科學技術的不斷發展以及機電一體化應用水平的不斷完善，未來刮板輸送機的發展趨勢一定是向著全自動化與智能化的方向靠攏，通過融入CTS可控驅動裝置來實現自動軟啟動以及使用ACTS自動調鏈裝置來進行隨動鏈條收緊，這樣一來不但可以提升刮板輸送機運行的效率與穩定性，還可以降低故障發生幾率，同時對工況進行監測和反饋，降低生產安全風險與隱患。

2我國刮板輸送機制造業存在的問題

2.1陳舊設備的更換問題。我國刮板輸送機制造業的發展起步時間較晚，正式開始生產的刮板輸送機來源于20世紀70年代左右，當時由于生產力水平低以及科學理論指導相對匱乏，生產出的一大批具有安全生產隱患以及生產力較為低下的設備，后來隨著科學技術的發展以及外來技術的不斷影響，當前盡管刮板運輸機的運行穩定性與安全性已經取得了明顯的提升，但是一些煤礦為了縮減成本，降低資金投入，依然在使用一些較為陳舊的設備，不但消耗資源同時還存在著一定的生產隱患，不利于我國煤礦行業的可持續發展，如何處理這些陳舊設備，提升企業的綜合競爭力也成為當前切實需要考慮的問題[2]。2.2自動化與智能化建設不足。在CST軟啟動系統的設計與應用上，德國DBT公司早年研發成功的設備就已經具有優良的運轉性能，通過行星減速器以及摩擦離合器的應用在加上電液自動控制系統的影響，不但可以對設備進行軟啟動，還可以對內部裝置形成良好的過載保護，從而防止鏈條被卡主時燒毀電機。而我國在這方面的研發成果幾乎處于空白狀態，曾經也有公司對這種技術進行過研發，但是基本都以失敗告終，至今沒有與之對應的軟啟動系統。美國JOY公司也曾經在自動調鏈裝置的研發中取得了技術突破，通過自動測量和識別鏈條的張力與運轉狀態進行傳感器的準確控制，實現了隨動預收緊的效果。我國對這項技術當前已經著手在研究，一些公司也取得了一定的研究進展，但是由于機電一體化的理論體系建設薄弱，這對于我國實現煤礦行業的全面智能化與自動化帶來不利影響。

3機電一體化技術對提升我國刮板輸送機制造水平的重要性

就當前我國刮板輸送機的制造業發展現狀來看，整體發展水平低、不平衡以及缺乏設計創新性是其主要存在的問題。為了進一步提升刮板輸送機的制造水平，提升我國工作面刮板輸送機的運行穩定性與工作安全性，就必須要繼續發展機電一體化技術，特別是高精尖領域的機電一體化技術，實現計算機、信息處理以及傳感自動化技術的綜合運用，通過融入信息化以及智能化的內容，提升刮板輸送機的自我調節能力。1）自動調鏈與軟啟動。由于隨著時代的不斷進步與發展，當前我國煤礦企業都在加快建設集約化生產與規模化生產，通過產業內部結構改革與外部整合等方式集中主要生產力，提升生產效率，優化內部生產結構。企業在提升生產效率的同時還可以對生產成本進行有效控制，而相應的刮板運輸機也向著大功率、長距離以及自動化的方向發展，隨著輸送能力的增加，刮板運輸機還需要更高的驅動能力以及自動控制水平，這時就需要加入自動調鏈系統與可控制的軟啟動技術，這兩種技術的應用主要是通過改善刮板輸送機的運行穩定性實現主電機空載的啟動效率以及在負載情況下的啟動可靠性來實現提升刮板輸送機的整體運行壽命[3]。另外，自動調鏈裝置最大的優勢就是可以實現隨動調節刮板鏈條的松緊，不會由于松緊度調節不合理或者運行過程中應力集中出現鏈條崩斷的情況，不僅可以延長鏈條的壽命周期，降低更換時間，而且可以提升企業綜合經濟效益。2）刮板輸送機的自動工況檢測與技術診斷。刮板輸送機的自動工況檢測系統與故障技術診斷系統的建立對于完善刮板輸送機的流程優化，降低故障發生概率與安全風險，提升綜合經濟效益都具有一定的幫助。其應用過程中主要依靠融合傳感器技術與自動化控制技術來實現對信息的捕捉和收集，然后通過計算機進行集中運行和處理，對于故障進行報警或直接進行排除，這樣可以大大降低從業人員的勞動強度與工作人數，提升工作效率，通過對刮板輸送機的隨動監控還可以對電氣控制系統和驅動系統進行隨時故障識別與診斷，從而實現更高水平的智能化與信息化。3）綜合自動化技術的應用。刮板輸送機未來的發展趨于智能化與自動化，作為綜合自動化技術的應用，必須要結合網絡技術與計算機的內部控制技術實現整個綜采工作面設備的遠程控制，這樣一來甚至可以做到零人工生產，大大提升了綜采設備的運行性能，降低了人工生產過程中操作失誤以及工作疲勞所帶來的生產風險與安全風險，同時還可以通過協調各部分設備之間的工作關系來實現工作面的自動化生產，為企業獲得良好的經濟效益以及品牌信譽，促進行業的可持續發展[4]。

1破碎工藝處理

針對沾濕物料的破碎處理，需要充分考慮其本身的物理性能，考慮到氣候變化等因素，針對不同的物料，需要選擇不同類型的破碎機并加以不同的處理：針對粘土、高硅沙土、鐵礬土、鋁礬土進行處理時，最好選擇輥齒破碎機和沖擊式破碎機；處理頁巖、砂巖、火山灰等時，首先使用前段波動篩分輥，之后使用反擊式破碎機；處理凍土、凍濕煤灰等凍結的沾濕物料時，需要首先使用沖擊式破碎機，后結合前段波動篩分輥與反擊式破碎機；針對原煤的處理可使用環錘式破碎機。

2預均化和存儲工藝

沾濕物料預均化處理時如果粘土水分適當且與粘土的比例控制良好時，一般能夠達到額定的取料能力。但是在實際工作的過程中會遇到粘土水分過大，混合料中粘土比例過高等情況，在刮料時往往難以取料，物料不容易下落，不能夠按時完成取料的任務，影響了正常的取料進度。針對這種問題，在技術處理方面，需要將料粑液壓缸的壓力從4.5MPa上調刀片8.5MPa；使用硬聯接的方式來連接架桁架來增加料粑刮料時候的壓力；使用粑齒之間加焊聯結鋼管將粑齒刮料刮平形成凸塄。但也有經驗表面，僅僅通過上述工藝處理并不能達到預期的處理效果，因此針對不同類型的沾濕物料進行處理時，需要合理的選擇取料機。比如針對粘土、鋁礬土、鐵礬土、砂巖、火山灰、頁巖、水分高原煤等材料進行處理時，需要考慮到這些材料的水分比較大并且灰分較高，足以好使用側式懸臂刮板取料機；如果采用端取橋式取料機，需要保證粑料裝置帶有刮料系統；針對砂巖、火山灰、粉砂巖、水分小原煤進行處理時，可以使用端取橋式取料機進行處理。如果沾濕物料的水分大且塑性知識較高時，一般使用端取橋式取料機加以處理，在進行處理的過程中，需要把握以下幾點：需要保證取料機料粑上的驅動裝置具有較大的驅動功率，這樣就能夠有效的避免取料過程中阻力過大的問題，保證取料的過程順暢；在進行附加生產時，需要使用具有豎向粑料效果的刮料輸送裝置；粑齒的形態需要適當加以改良，最好改為橫向圓鋼或者是犁形粑齒。并且要在靠近刮料一面的底端增設粑齒，這樣能夠提高取料的效率，有效的避免物料堆積的問題；保證刮板輸送機的刮板厚度、刮板與鏈條連接板的厚度充足，以避免出現變形等情況。同時，刮板的側面需要加粑齒，以避免松料、刮料等問題；在設計堆料時，需要以45度計算休止角，取料機的粑架有效傾斜角度需要控制在40-45度之間。

3配料站工藝設計

在原料配料方面，為了保證精度，有兩方面的問題值得注意，一方面是需要選擇高精度的定量給料機。另一方面是需要保證物料在卸料的過程中順暢，防止發生堵塞的情況。針對配料倉和定量給料機的處理：將石灰石和沾濕物料一同進行預配料時，容易發生物料離析的情況，混合料很容易發生下料不暢、堵塞的情況。在混合物料入庫時，石灰石會滑到庫邊，沾濕物料落到中心位置，在泄露時，會出現堵塞的情況。并且這二者共同加以處理容易導致混合物料的化學成分不穩定，加大了配料的難度。為了保證配料工作的治療，保證運料磨正常的運轉，需要注意以下幾點：對各項物料進棚存儲，以盡量的避免雨水天氣對物料的水分含量的影響。針對出倉口，需要進一步擴大出倉口的面積，使用板喂機強制出料。結合目前的工作經驗來看，解決方案也有以下幾種：配料倉+板喂機+T20定量給料機。板喂機寬度1.6m，入料口為1.3m*4m，能夠達到最佳的卸料狀態。但是這種方案也并非完美，很難對物料的輸送和精度進行控制，因此在給料時，需要有工人在現場對板喂機的速度和上邊溢出的物料進行控制和清理；無阻卸料器+定量給料機。這種方案一般應用于軟質物料，并且容易磨損刮料器，維修設備所需要的花費比較高，因此應用并不是十分的廣泛。無阻卸料器的使用主要針對粘土、鐵粉、濕煤粉等，如果將其應用于頁巖、砂巖等材料時，磨損很大。而粘土在使用時，也容易出現動力不足，阻塞的問題。通過增加壓縮空氣吹堵裝置，能夠很大程度上改善這個問題，也能夠提高卸料的精度；配料倉+卸礦式皮帶秤。在生產環節，目前已經實現無人值守，且設備費用較低，具有較高的經濟效益。卸礦式皮帶秤的設備重量比較輕且計量精度高，運行和維修的費用比較低。從結構來看，卸礦式皮帶秤的結構簡單，具有高耐磨性，從工藝布置上能夠降低土建構筑物高度。

1罐體的設計、制作、檢驗控制

1.1濃縮機前期的設計及準備

公司內部商定，設計部負責污水處理系統的工藝設計、濃縮機裝配圖設計、罐體設計、刮泥機系統圖紙的確認；刮泥機系統的設計和制作，由某專業廠家完成，在投標報價時，將一份詳細的技術附件交給該制造廠，包括：初定的濃縮機裝配圖、設計工藝參數、油漆及包裝要求等；為滿足運輸要求，需將罐體設計成兩半拼裝式，支腿為拆卸式，用高強度螺栓聯接，并采用外框架的結構形式，內部僅保留溢流槽，事先為工作橋、保溫等設計支撐件；設計人員對罐體設備聯接法蘭和支腿進行了強度計算，并將濃縮機裝配圖和設計計算書遞交給業主審批，經過幾輪修改，審批通過；將確定的裝配圖交給分包商進行專項設計，內部審核通過后再遞交業主審批，讓分包依據業主的意見進行修改，直至審批通過。

1.2編制《罐體制作的技術方案》

1.2.1編制罐體制作工藝流程圖

1.2.2編制不銹鋼罐體制作管理的基本規定：不銹鋼原材料應標記清楚，與碳素鋼材料嚴格隔離，不銹鋼板表面加貼塑料保護膜；設置專用的生產場地，地面鋪設橡膠板，與碳素鋼制品嚴格隔離。使用專用的吊夾具以及工裝設備，組裝過程所需的楔鐵、墊板等用具與殼體材料相適應；焊縫坡口打磨至金屬光澤，并用酒精將接頭處的油污等清洗干凈；在焊縫兩側100毫米范圍刷石灰水層，以易清除飛濺物；挑選技能好的工人，經技術方案交底后，才能參與儲罐制作。

1煤礦機電設備配套的原則

煤礦企業要想最大程度地發揮出采煤工作面機電設備功效，做好其配套非常重要。煤礦企業在采煤工作面機電設備配套中應采取以下四方面原則：第一，煤礦生產相互配套原則。煤礦生產相互配套原則主要指企業在采煤工作面機電設備選擇上必須基于相互配合，提升采煤工作效率為目標進行設備的選用。結合實踐來看，基于該原則進行采煤工作面機電設備選擇時，應采取割煤機、鑿巖機、落煤以及皮帶傳輸系統相結合的采煤工作面機電設備配套。此外，為了提升煤礦開采效率與質量，割煤機應選用人機一體型，鑿巖機則使用軸壁式，這樣一來不僅可以有效應對質地較硬的煤層開采，同時其所具有的高功率對于效率提升也有所幫助，之后利用皮帶運輸系統把落煤回采到井底煤倉，最后針對落煤處理上應與放煤軌道進行運輸，這樣才能有效降低采煤人員的工作量。第二，性能配套原則。煤礦回采工作面機電設備性能配套可以使設備在緊密協作情況下有效提升回采工作效率以及安全性。第三，空間配套原則。采煤工作面機電設備空間配套原則主要是針對回采區采煤與留空方式，比如留煤柱空間位置，通過空間配套原則不但可以保障采煤工作面具有較好空間，確保各項工作得以有序發展，并且對于采煤工作效率與質量也能大幅提升。第四，維持壽命配套原則。機電設備都有一定的使用壽命，為了延長采煤工作面機電設備使用壽命，煤礦企業應采取維持壽命配套原則，即在結合機電設備使用周期前提下采取跟班推進，這樣既有助于實現延長使用壽命，同時也不會影響采煤工作地有序開展。

2采煤工作面“三機”設備的選型原則

2.1采煤機的選型原則。采煤機的選型需根據采煤作業環境及工程需要進行選擇，通常需在選擇前，進行系統化的地質勘查，在保障地質環境符合采煤標準后，可進行煤礦環境的基本評估，并最終根據評估的數據來進行采煤機的選擇工作。采煤機選擇所需考慮的要素較多，同時數據信息對于采煤機選擇影響較大，在此過程中需注意采煤機維修及管理的便捷性，從而使采煤機在實際的運行過程中能夠切實的發揮其實際作用。2.2刮板輸送機的選型原則。落煤的實際生產力對于落版輸送機的選擇產生較大影響，所以在對刮板輸送機進行選擇時，首先必須要保證所選擇的刮板輸送機能夠達到采煤工作面的落煤生產能力要求，還要能夠達到工作面最大生產能力乘以1.2的不均衡系數。其次，必須要重視刮板輸送機的技術特點、工作面的實際傾斜角度、實際采煤輸送量等因素，這些均對輸送機的鋪設長度有著決定性作用。最后，必須確保所選的刮板輸送機能夠與采煤機相匹配，其底部機槽結構能夠與具體采煤工作面情況相契合。2.3液壓支架的選型原則。在對液壓支架進行選擇時，首先，應當確保所選支架的支護強度能夠與采煤工作面礦壓支護強度有效結合，保證該設備支撐能力與在運行過程中形成的阻力可以支撐巖層移動時所產生的壓力。并且還需盡量控制空頂區域的頂板移動范圍最小。其次，應盡可能確保所選液壓支架的支護截面能夠有效結合通風口位置，保證在采掘時能夠滿足對風量的需求，值得注意是要嚴格控制風速，始終維持其在規定范圍之內。再次，要結合煤層的具體情況來選擇適合的液壓支架。最后，確保選用的液壓設備能夠適應采煤機，確保選擇液壓支架寬度能夠適應刮板輸送機中部底槽的長度，以促進煤礦生產目標的實現。

3采煤工作面“三機”設備的選型與配套操作

3.1采煤機。首先，要考慮所選擇采煤機的切割速度，通常情況下，為了確保采煤工作面的穩定性，結合具體采煤機電牽引力與實際工作面情況，規定采煤機的切割速度為6m/min。其次，要考慮其平均開采的能力。通常采煤機開采能力可用Q=60vhbp的公式來計算。其中：v表示采煤機的平均切割速度；h表示其實際開采高度；b表示其滾筒橫截面的深度；p表示所采煤的密度，一般為1.3t/m3。再者，考慮其主要功率。通常是以煤層主要特征為依據確定采煤機的實際功率。如若煤層具有較大的厚度與硬度，就會使得其牽引的速度下降。結合國外相關研究資料以及我國積累的開采經驗，通常選擇型號為MGTY400/900-3.3D的采煤機，直徑為1800mm，功率為900kW，適用于傾斜角度不大于25°的煤層。3.2液壓支架。通常情況下，采煤工作面煤層直接頂厚度約為29.98m，偽頂厚度約0.2m，煤層厚度在2.7～3.5m范圍內，并且由于其巖層不同，其性能也各不相同，因此，在選擇液壓支架時必須要根據以往施工經驗來選擇。此外還要將煤層瓦斯儲存量、圍巖壓力系數、巷道標高以及頂板巖層垮塌率等進行綜合的考慮。其次，應當結合實際煤層高度來確定液壓支架高度，通常煤層厚度范圍在2.7～3.5m左右，所以，應選擇1.7～3.7m范圍內的液壓支架高度。根據Q=k1Hlg0.001cosα這個公式來確定液壓支架的支護強度。其中：α表示煤層的傾斜角度；k1表示支架上部頂巖厚度系數，H表示采高。3.3刮板輸送機。刮板輸送機的選擇通常需按照實際的施工環境而定，我國在刮板輸送機的研究與應用方面相關技術較為成熟，同時機械化水平也相對較高，因而這便增加了刮板輸送機的選擇范圍。現階段的刮板輸送機主要的衡量數據即是其實際的裝機運行功率，通常小范圍內的采煤作業應選擇裝機功率相對較低的刮板運輸機，從而提高其使用的經濟效益，而規模相對較大的采煤作業則需選擇裝機功率相對較高的刮板輸送機進行輸送操作，以便于提高其實際的運行效率。通常我國各地區所主要的選用的刮板輸送機仍以型號為SZZ-800/2×375設備為主，該設備穩定性較好，對于提高設備運行安全性及實際效益有著重要作用。

三羥甲基丙烷（l,l,1-trimethylolpropane，簡稱TMP，CASNo:77-99-6），外觀為白色結晶或粉末，有吸濕性。易溶于水、乙醇、丙醇、甘油和二甲基甲酰胺，部分溶于丙酮、甲乙酮、環己酮和乙酸乙酯，微溶于四氯化碳、乙醚和氯仿，難溶于脂肪烴和芳香烴，具有吸濕性，其吸濕性約為甘油的50%。可燃，微毒。三羥甲基丙烷是一種重要的精細化工產品，它是樹脂行業常用的擴鏈劑。其熔點低，分子結構中有3個羥甲基，可與有機酸反應生成單酯或多酯，與醛、酮反應生成縮醛、縮酮，與二異氰酸酯反應生成氨基甲酸酯等。產品主要用于醇酸樹脂、聚氨酯、不飽和樹脂、聚酯樹脂、涂料等領域，也可用于合成航空潤滑油、增塑劑、表面活性劑、潤濕劑、炸藥、印刷油墨等，還可用作紡織助劑和聚氯乙烯樹脂的熱穩定劑。鈣法工藝因具有流程短、成本低、勞動強度低以及環保節能等優點，已漸漸取代鈉法工藝。我們在充分調研有關文獻的基礎上，從我國實際情況出發，認為傳統的康尼扎羅縮合法適合我國國情，其生產工藝有很大的技術改進空間。本文以正丁醛和甲醛為原料，用工業級氫氧化鈣為堿性催化劑，對三羥甲基丙烷的合成工藝進行了研究。經過大量的實驗，優選出一種轉化率高的縮合反應催化劑。并對產品的蒸餾和精制工藝進行了改進，該工藝易于操作、產品收率高、純度好、質量穩定，適合工業化生產。

1實驗部分

1.1縮合

采用兩個縮合反應釜，將每個縮合反應釜的有效體積設計為30立方米，縮合工藝一次投料量為25kmol，底水濃度控制在110～115g/L，縮合反應釜的攪拌提高至150轉/min以上；正丁醛∶甲醛∶氫氧化鈣為1∶3.0∶0.6，攪拌升溫到50℃～70℃進行縮合反應，反應過程中得到2,2-二羥甲基丁醛，再甲醛進行康尼查羅反應，每摩爾上述正丁醛再加入0.2摩爾的甲醛；接著向反應釜中加入甲酸進行中和達到pH值5～7，即得到含有包括雙三羥甲基丙烷和甲酸鈣副產品的三羥甲基丙烷粗品反應液；三羥甲基丙烷粗品反應液中三羥甲基丙烷占12%～12.5%。縮合反應釜采用多層多樣攪拌：第一層采用三葉推進式；第二層采用雙層折葉漿；第三次層采用三葉推進式。這樣可以使底部或死角處的液體通過三葉推進式攪拌將其吸出來再次通過二層折葉漿將其打散，使得物料的分子接觸面積增大，反應盡可能完全。在縮合投料反應完后，取樣做殘醛7g/L，恒溫保持25分鐘，再次做縮合液的殘醛，如果殘醛在3.5～3.7g/L時，則加入雙氧水與多余的甲醛反應，雙氧水的加入量計算：殘醛濃度×縮合液體積×常數（3.2）；如果殘醛高于3.7g/L時，繼續恒溫保持直到殘醛到3.7g/L時，如果殘醛低于3.5g/L時，則補加甲醛；投完料的殘堿在6g/L；加入雙氧水后，升溫至80℃，當從恒溫39.5℃升至80℃需要40分鐘，取樣分析殘醛，如果殘醛高于0.3g/L時，繼續活化。當殘醛低于0.3g/L時，加入30kg絮凝劑沉降5分鐘，減少甲醛到后續工藝產生的雜質，提高了收率，保證了產品質量。縮合反應降溫改用全夾套加盤管，使得降溫面積增加，保證反應溫度維持在50℃～70℃，解決反應過程中局部高溫，而產生副產物多。每釜反應時間為120分鐘；每釜25m3反應液，每天投料22釜。

1.2離心過濾

在三羥甲基丙烷粗品反應液中按30kg/h的速度加入聚丙烯酰胺，加快懸浮物的絮凝，靜置5分鐘后，再采用臥式螺旋離心過濾方式對反應液進行固相殘渣的分離；過濾速度為22.5m3/h，產生固相殘渣為200kg/h。臥式螺旋離心過濾方式為：通過輸送泵將三羥甲基丙烷粗品反應液，打入臥式螺旋離心機的轉鼓中，通過高速旋轉的轉鼓產生強大的離心力把密度大的固相顆粒沉降到轉鼓內壁，由于螺旋和轉鼓的轉速不同，二者存在有相對運動，利用螺旋和轉鼓的相對運動把沉積在轉鼓內壁的固相推向轉鼓出口處排出，分離后的清液從離心機另一端排出，從而完成了三羥甲基丙烷粗品反應液中固相殘渣的分離。

摘要：煤礦開采工作十分煩瑣和復雜，并且煤礦綜采工作面常常應用各種大型的機械設備。要想更好地體現煤礦綜采工作面機電設備的功能，要有效地應用綜采工作面機電設備安裝工藝。為此，本文主要分析了綜采工作面機電設備安裝工藝的具體應用問題。

關鍵詞：綜采工作面；機電設備；安裝工藝；應用

煤礦生產中，在調整工作面的情況下需要開展綜采工作面機電設備的搬遷、安裝工作，這具體包括機電設備的拆卸、移動、安裝等操作，其耗時較多、操作復雜，以及常常存在安裝質量問題，這不利于提高煤礦生產效率。鑒于此，需要根據生產經驗和實際情況分析綜采工作面機電設備的安裝工藝，優化操作流程，以實現安裝質量和效率的提升。

1綜采工作面機電設備的整體安裝工藝

綜采工作面在回采前需要安裝機電設備。綜采工作面機電設備安裝工藝重點涵蓋安裝準備工作、安裝檢修和調試等組成部分。綜采工作面的作業環境非常復雜、機電設備數量多和體積大、作業范圍潮濕和狹窄，以及存在較多的干擾因素。作為雙巷布置的采煤工作面，其回風和運輸順槽、切眼等通常都已經進行硬化處理。綜采工作面機電設備的搬遷先是通過拆卸和運輸，再根據安裝指標運輸采煤機、刮板輸送機、轉載機、液壓支架、端頭支架等，最后是調試運行。因為綜采工作面機電設備安裝工作量大，要求科學的安裝工藝流程，以及確保人員的安全、安裝質量、規范操作等。其中，綜采工作面機電設備的安裝布置如圖1所示。

2綜采工作面機電設備安裝準備工作