矿用电缆卷放车卷筒电磁

阅读量：

105

作者：

周明亮

展开

摘要：

矿用电缆卷放装置是露天煤矿电铲的重要供电设备,针对目前提供电铲供电设备为人工操作传统爬犁车,卷放长度仅为三百米,严重影响了煤炭的开采效率及危害电缆工生命安全的情况,本课题组与国家能源集团哈尔乌素露天煤矿合作研发国内首台千米级电缆卷放车,进而大幅度提高露天煤矿的开采效率.但6.3k V带电电缆长度的大幅度增加会给设备核心,即卷筒部分,带来严重的温升问题.本文以设计合理的卷筒为目标,针对矿用千米级电缆卷放车电缆长度大幅度增加造成的严重温升问题展开研究.首先根据卷放车实际工况,确定了电缆卷放车温升的热量来源,建立热平衡方程,对传导,对流和辐射三种热传递方式进行分析,建立了电磁-流体-温度多物理场耦合理论模型.其次,根据卷筒结构特点,采用COMSOL软件建立二维轴对称电磁-流体-温度多物理场耦合数值模型,并进行网格剖分和边界条件的施加.通过理论分析和数值模拟相结合的方法,得到卷筒上多层电缆带电作业时的电阻值,电容值和电感值.然后以电缆各部分损耗之和作为热源,考虑三种自然散热因素,研究卷筒材料,电缆卷放层数和卷筒结构三种因素对温度分布,散热特性的影响规律,并基于上述规律确定高金属合金钢材料,封闭式柱状卷筒,卷放三层电缆时为温升最低的电缆卷放方案.再次,结合本文提出的最佳电缆卷放方案,确定了电缆及卷筒的强迫风冷散热方法,建立强迫对流数学模型,使用多物理场耦合分析方法,设计了适用于卷筒及电缆模型的风冷散热方案.最后,对不同风速下的电缆及卷筒的散热效果进行仿真分析,并进行实验对比,得到最佳风速时的强迫风冷散热方式能明显减少电缆卷筒温升,验证了本文所设计方法的有效性.本文设计的千米级电缆卷放车卷筒方案,解决了卷缆长度大幅度增加造成的严重温升问题,极大程度提高了露天煤矿的开采效率,消除了电缆及卷筒热量堆积致温升过高的安全隐患,实验结果表明,设计方案有效,为矿用千米级电缆卷放车的研发完成了重要组成部分.本论文有图49幅,表12个,参考文献55篇.

展开