采煤机屏蔽橡套电缆的故障分析与改进措施

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摘要： 文章针对安山煤矿综采工作面采煤机专用电缆在使用中存在的问题， 进行了技术分析和调研， 提出了改进方案， 并在实践中予以应用。

Abstract： Aiming at the problems in use of private cable for coal mining machine at Anshan coal mine， the article conducts technical analysis and research， and puts forward improving programme and be applied in practice.

关键词： 采煤机；电缆；故障分析；改进措施

Key words： shearer；cable；failure analysis；improvement measures

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0064-02

0 引言

涌鑫矿业安山煤矿综采工作面采煤机的牵引电缆使用的是510米MCP1.9/3.3KV-3*95+1*50+4*6型电缆，安装使用不久查出采煤机不牵引故障检测出四根控制芯线不通，后经专业的电缆故障测试仪检测，发现原因出自控制线芯导体的断裂。不少煤炭企业和线缆生产企业都在积极寻求解决这一难题的方法。

1 目前采煤机组电缆存在弊端

1.1 我矿采煤机的拖带电缆外径Φ65，冷却喷雾胶管外径Φ32，且电缆比胶管自重大，煤机运行过程中电缆槽中的拖带电缆夹板向电缆侧倾斜，电缆易受阻，拉伸不均匀。

1.2 采煤机在整个生产过程中，只是在靠近切眼两端头的地方，为了达到生产工艺的要求，采煤机需要对三角煤进行切割，也就是说相比其他地方，矿井工作面要多几个来回。

1.3 电缆控制芯线一般采用平行排列方式，占用空间大，造成内部芯线的伸缩空间减小，在实际运行中遇到拉伸、弯曲的情况时，容易造成芯线断裂。一旦电缆控制芯损坏，采煤机机身上的检测和控制信号无法实现及时传输，造成实时监测的失效。

2 控制线芯断芯的原因分析

针对采煤机电缆中的控制线芯的质量问题，我们发现在使用过程中电缆局部的弯曲半径远远小于标准中规定的电缆的弯曲半径，除此之外，由于控制线芯导体比电缆主线芯的导体截面要小，使得电缆在实际的工作环境中容易因为频繁拉伸、弯曲而造成控制线芯断芯。

通过多次现场调研，并逐一对6条末端因素进行确认，从中发现3点主要原因：

①电缆被掉落的大煤块或煤矸石冲砸而损坏。

②设备在工作状态下，电缆经受了长时间反复的伸缩、弯曲。

③电缆强度不够。

3 技术分析、对策和改进措施

3.1 增加煤矿用采煤机电缆的柔软性 ①增加控制线芯导体的柔软性。减小控制线芯导体的单线直径，为保证导体截面不变，要采用复绞型式，增加单线根数，这样可以使控制线芯导体的柔软性得到有效提高。②增加控制线芯的柔软性。如果采煤机电缆采用的是单芯的控制线芯，最好让三根动力线芯的包围着控制线芯，使控制线芯处于中心位置，并按同心式绞合成缆。这样的好处就是使中心的控制线芯受到适当的保护，当电缆在运行中受到拉伸或弯曲时，最内层的控制线芯所受的应力复合作用较小，降低控制线芯发生断裂的情况的几率。

3.2 增加控制线芯的相对滑移性 由于在实际应用中会出现反复的弯曲和拉伸，电缆内部的控制线芯会出现移动，如果在移动过程中受到的摩擦阻力大，则控制线芯就容易因过度磨损而造成断芯。针对这种情况，我们可以进行如下处理：首先将耐高温滑移带包裹在单根控制线芯外，接下来，在控制线芯整体绞合成缆时再用耐高温滑移带进行绕包，从而减少控制线芯在移动时所受到的摩擦磨损，提高其相对滑移性，使控制线芯的使用寿命得到延长。

3.3 增加煤矿用采煤机电缆导体的强度 在MT 818-1999标准中，推荐控制线芯导体截面采用4mm2，在实际运用中，为了提高导体强度，可以根据实际情况将控制线芯导体截面适当增加到6mm2。另外，要想实现电缆控制线芯导体强度的增强，还可以在保证导体截面不变的前提下，将高强度且具有一定柔软性的纤维材料加入到导体中，使导体的抗弯曲和抗拉能力得到有效提高。

在电缆的敷设过程中，为了给电缆提供伸缩弯曲的防护，应该注意强调加装1%的余量，主要目的就是为了避免采煤机在运行到机尾终端位置时对电缆产生拉力，防止因为这种拉力而造成的电缆损坏。

在履带敷设中，为了增加其强度，且使其与电缆保持同样的受力，技术人员对履带的履牙进行了更换，从原来的30mm更换为40mm，履带的弯曲直径从300mm增加到400mm，从而使其弯曲弧度和半径得到增大。有效防止电缆因为小弧度弯曲或直弯而受到损害。

4 改进电缆的制作工艺

新旧电缆结构比较：原电缆结构如图2，新电缆结构如图3。

原线芯的弊端在于其排列方式造成电缆内部占用空间大，其芯线的星形布置结构也容易导致控制信号与通讯信号之间的相互干扰。鉴于此，我们将其改造为新型的电缆结构，其第四芯线中线芯采用螺旋式绞合排列，芯线布局呈品字形，减小了空间的占用。具体来说，就是将六根芯线分为三组，在一组芯线中，两根线可以都做控制线，也可以都做通信线。为了防止相互干扰，整个芯线内部采用了滤波技术，每组芯线外还增加了屏蔽层。

经过电缆制作工艺的改造，一方面使电缆的抗干扰能力得到了有效提高，另一方面还使电缆内部布局更加合理，使控制线有了一定的移动空间，有效减小了控制线芯在电缆拖拽中因无余量弯曲、伸展而造成的损坏。

5 电缆改造前后经济情况分析

5.1 改造前 改造前电缆断线故障率为1.25次/a，发生一次故障，一次最少需投入510m电缆，而电缆价格大概是300元/米，则电缆费用为：1.25次/a×510m/次×300元/m=191250元。

从人力资源成本考虑，一次故障所需要进行故障电缆升井和新电缆下井的工作人员为30人，以每人200元的平均工资计算，劳动力开支为：30人×200元/人=6000元。

一次故障至少影响生产10小时，现在安山煤矿一天生产时间是20小时，日出煤量8000t，每吨煤按300元计算，那么：8000t×300元×10h/20h=120万元。

5.2 改造后 电缆成本的投入按每米比原电缆多50元计算，改造后的成本增加：50元/m×510m=25500元。

综上可见，每年可为矿节约成本：

191250+6 000+1200000-25500元=1371750元=137.18万元。

可见，由此带来的经济效益是相当可观的。

参考文献：

[1]段发强.电力电缆故障分析及探测技术研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2009（11）.

[2]张培相.矿用采煤机常见故障与诊断[J].科技致富向导，2012（24）.

[3]姜亮.变频调速采煤机电控系统常见故障分析与处理[J].科技资讯，2010（34）.