CN108146296B - 一种矿井双电架线车辅助运输*** - Google Patents
一种矿井双电架线车辅助运输*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于煤矿井下斜井无轨辅助运输技术领域,具体是一种矿井双电架线车辅助运输***。解决了柴油无轨胶轮车长距离大坡度及巷道污染问题,包括供电***、接触网、双电车辆和充电站;所述供电***包括牵引变电所、馈线网和漏电保护,牵引变电所安装在接触网上,漏电保护包括漏电流检测装置及线网绝缘检测装置,漏电保护与馈线网连接,安装于牵引变电所中;所述接触网包括上设有带电警示,接触网架设于矿井低瓦斯或无瓦斯辅运大巷中,地面及顺槽不架设接触网;所述双电车辆包括车载充电机、电控***、电机及集电装置,所述充电站安装有充电装置,充电站安装于地面车库及井下辅运大巷中。本发明保证架线车上坡动力足,下坡回馈保证安全。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下斜井无轨辅助运输技术领域,具体是一种矿井双电架线车辅助运输***。
背景技术
目前,煤矿井下的运输分为运送煤炭的主要运输***和运送矸石、材料、人员和设备的辅助运输***。无轨胶轮车具有直达运输、一机多用、机动灵活、操作简单以及安全性能好等优点,在很多煤矿有着广泛的应用。现阶段无轨胶轮车动力源主要以柴油为主,部分煤矿开始试验防爆蓄电池车。但是随着煤炭开采,工作面趋于更深,辅助运输大巷趋于距离长、坡度大。防爆柴油无轨胶轮车存在以下问题:(1)长距离大坡度运输过程中,存在上坡发动机烧开锅,下坡制动器发热失效问题;(2)柴油无轨胶轮车行驶过程中,巷道中产生大量尾气污染及噪音污染。蓄电池车存在以下问题:(1)重型蓄电池车辆续航里程短;(2)间断性运输(使用8小时需要充电2小时);(3)蓄电池寿命短(正常使用2年)。
纯电动公交车***中有两种形式的技术与本发明相似:第一种为双源无轨电车;第二种为快充公交车;双源无轨电车实现了在线充技术,但是应用煤矿井下存在以下问题:(1)供电***不符合防爆要求;(2)接触网净空高度高、载流小、火花大且仅能定点自动上下线;(3)车辆不符合防爆要求且仅有运人车,不满足煤矿井下多种运输物料需求。(4)双源无轨电车动力电池续航里程短。快充公交车通过充电站充电,不具备架线运行条件。
已经研制出双动力架线车(柴油机+架线),解决了长距离大坡度问题,但是未能解决巷道污染问题,且车辆两种动力***,结构复杂、故障率高、车辆结构尺寸大、动力切换需要停车操作,影响运输效率等问题。
针对以上问题,发明一种矿井双电架线车辅助运输***,解决煤矿井下长距离大坡度及污染问题。
发明内容
本发明为了解决柴油无轨胶轮车长距离大坡度及巷道污染问题,提供一种矿井双电架线车辅助运输***。
本发明采取以下技术方案:一种矿井双电架线车辅助运输***,包括供电***、接触网、双电车辆和充电站;所述供电***包括牵引变电所、馈线网和漏电保护,牵引变电所安装在接触网上,漏电保护包括漏电流检测装置及线网绝缘检测装置,漏电保护与馈线网连接,安装于牵引变电所中;所述接触网包括上设有带电警示,接触网架设于矿井低瓦斯或无瓦斯辅运大巷中,地面及顺槽不架设接触网;所述双电车辆包括车载充电机、电控***、电机及集电装置,所述充电站安装有充电装置,充电站安装于地面车库及井下辅运大巷中。
所述的供电***采用DC750V,安装于井下辅助运输大巷中,为接触网提供电力;所述漏电保护***具有绝缘检测、漏电流双重检测功能。
所述的接触网设置于井下辅运大巷中,结构满足集电装置快速上下线功能,并且具有带电警示功能。
所述双电车辆包含钛酸锂电池,实现车辆快速充电功能,其次包含集电装置,具有快速上下线网功能。
所述充电站设置于地面停车厂或井下辅运大巷中,具有车辆快速上下线功能。
双电车辆具有三种运营模式:快充模式、架线模式和混合模式。
快充模式:判断双电车辆电量是否充足,电量不足则进行充电站充电,电量充足则进行车载动力电池运行。
架线模式:判断双电车辆是否在架线区域,如果不在架线区域,则通过运行车载动力电池运行;如果在架线区域,则进行架线运行,架线运行过程中判断车载动力电池电量是否充足,电量不足则进行在线充电,电量充足则停止充电。
混合模式:判断双电车辆是否在架线区域,如果不在架线区域,则判断车载动力电池电量是否充足,如果电量充足则通过运行车载动力电池运行,如果电量不足则进行充电站充电,充满电以后通过运行车载动力电池运行;如果在架线区域,则进行架线运行,架线运行过程中判断车载动力电池电量是否充足,电量不足则进行在线充电,电量充足则停止充电。
煤矿辅助运输路线主要分为三部分:地面、辅助运输大巷、井底巷道三部分。
地面上车辆行驶路线较为自由,要求其机动性好。但运输距离短、路面平整,对车辆能量消耗少。
煤矿辅助运输大巷中,坡度大,距离长、瓦斯少、路线相对固定,升井上坡时,车辆消耗能量多,入井下坡时,车辆回馈能量多。
井底下巷道指辅助运输大巷至工作面的巷道,具有瓦斯突出、坡道平缓、运输距离短,支巷多且断面小的特点。对运输车辆功率要求及能量要求低,但对火花、机动性及车辆运行高度要求高。
架线接触网能够为双电车辆提供长期稳定动力输出,但是线路不便于更改,且集电装置滑触取电时,会产生火花,引起瓦斯***,导致重大安全事故。因此本发明在辅助运输大巷中安装供电***及接触网***,保证车辆上坡动力充足,下坡时通过回馈制动将能量回馈至接触网保证车辆制动安全。在地面及井底巷道中通过钛酸锂蓄电池提供动力行驶,保证无轨胶轮车的高效性及高机动性。
为了不影响车辆运输效率,双电车辆集电装置在车辆行驶过程中具有自动快速上下线功能。
双动力车辆电控***具有架线蓄电池两种模式自动快速切换功能。
当架线车供电***或接触网***出现故障时,保证双电车辆正常运行。在地面及井下辅运大巷末端设置了充电站补电。
充电装置通过架空线与车辆集电装置连接,实现双电车辆在充电站快速连接的功能。
车辆的蓄电池及电气***进行防爆处理。
供电***电压采用DC750V,本电压等级既能满足车辆正常运行功率要求,又能满足车辆蓄电池充电需求。设备采用防爆设备
双电架线车的蓄电池选用钛酸锂电池。较常用磷酸铁锂电池,具有安全性高、能够大电流充放电、寿命长、适用温度宽。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、本发明所述供电***的牵引变电所安装回馈柜,具有线网电流回馈功能;
2、漏电保护***包括漏电流检测装置及线网绝缘检测装置,有效保证整个带电线网(包括接触网)的漏电安全;
3、牵引变电所电压等级为DC750V,便于双电架线车电驱***部件选型及动力电池电压匹配;
4、接触网通过设置分段绝缘器、LED带电警示灯,实现有架线车运行时提前自动带电,无架线车时自动断电,带电时则警示的安全运营模式;
5、双电架线车安装集电装置,实现车辆架线运行及充电站充电时的快速上下线取电;
6、双电架线车安装钛酸钛电池,保证车辆在非架线区段正常运行且对车快速充电;
7、双电架线车安装车载充电器,保证车辆可以在线充电;
8、设置充电站,保证车辆电量不足时,快速为车辆补电;
9、长距离大坡度设置供电***及接触网,保证架线车上坡动力足,下坡回馈保证安全;
10、双电车辆采用纯电动驱动形式,对巷道无尾汽污染。
附图说明
图1为本发明的***组成结构图;
图2为本发明的***布置图;
图3为本发明快充模式运营流程图;
图4为本发明架线模式运营流程图;
图5为本发明混合模式运营流程图;
图中:1-供电***,2-接触网,3-双电车辆,4-充电站,11-牵引变电所,12-馈线网,13-漏电保护,21-带电警示,31-集电装置,41-充电装置。
具体实施方式
结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步说明:
如图1、图2所示,矿井双电架线车辅助运输***为了高效、可靠、环保、经济的完成矿井中人员、材料、支架等辅助运输。在矿井中设置了充电站、牵引变电所、接触网、双电架线车四大部分。充电站主要安装于地面车库及井下辅运大巷中,通过双电架线车集电装置完成车辆快速充电(10分钟充满)。牵引变电所根据双电架线车使用工况容量需求,设置于地面或井下,与接触网连接,为车辆运行供电。接触网架设于矿井低瓦斯或无瓦斯辅运大巷中,与双电架线车的集电装置配合取电,而在地面(车辆行驶线路不确定)及井底巷道(存在瓦斯)则不架设接触网。最后根据运输物料、数量不同,研制多种具有快速上下线网功能(6秒)的双电架线车,满足各种矿井人员、物料运输。通过双电架线车辅助运输***四大部分的设置,使双电架线车具有三种运营模式功能:快充模式、架线模式、混合模式。
如图3所示,快充模式:在地面及井下设置快速充电站,双电车辆采用具备快速充放电的钛酸锂电为动力、电池电量车辆重载下井、升井一个往返。车辆运输物料前,在地面充电站使用六至十分钟将车辆电量充满,然后运输物料下井或升井。当车辆升井后,再行驶至充电站进行快速充电行驶。当电量在井下行驶过程中,出现电量不足时,可以在井下充电站进行补电。
此模式优势是车辆机动性高;不会长时间间隙性充电,影响运输效率;
如图4所示,架线模式:在井下辅运大巷中设置带电接触网(通常辅运大巷占运输线路总长度三分之二以上),双电架线车带有动力蓄电池、车载充电器及集电装置。当车辆在地面行驶时,通过车载动力电池提供动力,保证车辆在地面的机动性;当车辆行驶在井口时,集电装置自动上线连接接触网,通过接触网的电力进行行驶,并且在行驶过程中,通过车载充电器为动力电池充电;行驶到井底时,再通过车载动力电池提供动力行驶。在线充的电量满足非架线行驶所需电量。
此模式的优势是,架线运行时,车辆动力充沛;并且整个运输过程可以一天24小时不间断运行(无车辆间隙充电时间)。
如图5所示,混合模式:以上两种模式同时实现,正常工况下,双电车辆与架线模式相同,在地面及井下顺风巷道中采用车载动力电池提供动力(架线所充电量),在辅助运输大巷道中,使用架线运行,边行走,边充电。当接触网或供电***出现故障、或者部分车辆出现路线变化时,使用快速充电模式。混合模式充分发挥前两种模式优势,弥补了前两种模式的不足。最大程度保证辅助运输的效率、动力、机动性、可靠性、安全性(井下顺风采用隔爆蓄电池提供动力)。
所述供电***包括多个牵引变电所、馈线网及漏电保护***,每个牵引变电所从交流配电线网引进10KV交流电源,经过降压整流变换为额定750V直流电源。馈线网贯通整个架线巷道,与牵引变电所直连,用于传送电力至不同区段的接触网。漏电保护***包括漏电流检测装置及线网绝缘检测装置,与馈线网连接,安装于牵引变电所中,确保整个带电线网(包括接触网)的漏电安全。
接触网采有带导轨式低净空接触网,导轨既能实现集电装置全线捕捉上下线,又对带电导线进行保护,防止异物直接触碰带电导线。其次接触网通过分段绝缘器分成若干区段,每个区段通过断路器与馈线网连接,实现各区段自动控制独立供电。并且各区段上安装LED带电警示灯,提醒接触网带电,保证安全。最终实现有双电架线车架线运行时,区段接触网提前自动带电,无双电架线车架线运行时,区段接触网自动断电。接触网带电时,则有警示的安全运营模式。
双电架线车辆根据运输物料种类及数量不同,分为多种类别:10座人车、20座人车、10T料车、5T料车、支架车等。每台双电车辆安装集电装置、钛酸锂动力蓄电池、车载充装置、控制器、电机。其中集电装置具有快速上下线功能;钛酸锂电池容量满足车辆往返井下一次运行要求,且具有快速充电功能;车载充电装置实现双电车辆在架线运行模式下,在线充功能;控制器及电机满足在架线运线及动力电池运行时动力输出。
Claims (3)
1.一种矿井双电架线车辅助运输***,其特征在于:包括供电***(1)、接触网(2)、双电车辆(3)和充电站(4);所述供电***(1)包括牵引变电所(11)、馈线网(12)和漏电保护(13),牵引变电所(11)安装在接触网(2)上,漏电保护(13)包括漏电流检测装置及线网绝缘检测装置,漏电保护(13)与馈线网(12)连接,安装于牵引变电所(11)中;所述接触网(2)上设有带电警示(21),接触网(2)架设于矿井低瓦斯或无瓦斯辅运大巷中,地面及顺槽不架设接触网;所述双电车辆(3)包括车载充电机、电控***、电机及集电装置(31),所述充电站(4)安装有充电装置(41),充电站(4)安装于地面车库及井下辅运大巷中;
所述接触网(2)设置于井下辅运大巷中,结构满足集电装置(31)快速上下线功能,并且具有带电警示功能;
牵引变电所(11)根据双电架线车使用工况容量需求,设置于地面或井下;
所述双电车辆(3)采用钛酸锂电池,实现车辆快速充电功能,其次安装集电装置,具有快速上下线网功能;
所述充电站(4)设置于地面停车厂或井下辅运大巷中,具有车辆快速上下线功能;
双电车辆(3)具有三种运营模式:快充模式、架线模式和混合模式。
2.根据权利要求1所述的一种矿井双电架线车辅助运输***,其特征在于:所述的供电***(1)采用DC750V,安装于井下辅助运输大巷中;所述漏电保护(13)具有绝缘检测、漏电流双重检测功能。
3.根据权利要求1所述的一种矿井双电架线车辅助运输***,其特征在于:快充模式:判断双电车辆(3)电量是否充足,电量不足则进行充电站充电,电量充足则进行车载动力电池运行;
架线模式:判断双电车辆(3)是否在架线区域,如果不在架线区域,则通过运行车载动力电池运行;如果在架线区域,则进行架线运行,架线运行过程中判断车载动力电池电量是否充足,电量不足则进行在线充电,电量充足则停止充电;
混合模式:判断双电车辆(3)是否在架线区域,如果不在架线区域,则判断车载动力电池电量是否充足,如果电量充足则通过运行车载动力电池运行,如果电量不足则进行充电站充电,充满电以后通过运行车载动力电池运行;如果在架线区域,则进行架线运行,架线运行过程中判断车载动力电池电量是否充足,电量不足则进行在线充电,电量充足则停止充电。
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