MT/T 1297-2025 悬臂式掘进机能效评价试验方法

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　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专利的责任 。

　　本文件由中国煤炭工业协会提出 。

　　本文件由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口 。

　　本文件起草单位：山东科技大学 、三一重型装备有限公司 、中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 、苏州骞熙科技有限公司 、贵州誉创机械有限公司 、中国铁建重工集团股份有限公司 、青岛科达恒迅智能装备有限公司 、中国煤矿机械装备有限责任公司 、陕煤集团神木红柳林矿业有限公司 、国家能源集团宁夏煤业有限责任公司双马一矿 、国能蒙西煤化工股份有限公司 、中国煤炭工业协会生产力促进中心 。

　　本文件主要起草人：张强 、田莹 、魏栋梁 、袁智 、金江 、宋德军 、刘欣 、罗建利 、张廷寿 、姜仁坤 、尹力 、袁成健 、刘贤斌 、宋振铎 、胡登高 、卜康 、杨扬 、郭奋超 、刘峻铭 、顾颉颖 。

　　悬臂式掘进机能效评价试验方法

　　1 范围

　　本文件规定了悬臂式掘进机(以下简称“掘进机”)能效评价的试验条件 、试验方法 、计算公式和试验记录 。

　　本文件适用于悬臂式掘进机地面能效评价试验，其他形式掘进机械参照执行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 ，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;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 。

　　GB 21342—2013 焦炭单位产品能源消耗限额

　　GB/T 23331—2020 能源管理体系 要求及使用指南

　　GB 30254—2013 高压三相笼型异步电动机能效限定值及能效等级

　　MT/T 238.3—2006 悬臂式掘进机 第 3 部分：通用技术条件

　　3 术语和定义

　　GB/T 23331—2020 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3.1

　　能源效率 energy efficiency

　　输出的绩效 、服务 、产品 、商品或能源，与输入的能源之比或其他数量关系 。

　　示例：转换效率 =所需能源/所消耗的能源 。

　　注：输入和输出都宜在数量及质量方面进行详细说明，并且可测量 。

　　[来源：GB/T 23331—2020，3.5.3]

　　3.2

　　截割标准试件 cutting standard specimen

　　采用煤粒 、水泥 、水等原料，按照一定比例混合后制备的试验煤壁 。

　　注：以下简称“试件”。

　　3.3

　　单位体积能耗 unit volume energy consumption掘进机每掘出 1 m3 体积试件所消耗的能量 。

　　4 试验条件

　　4.1 试验环境要求

　　在室温条件下，具体环境参数如下：

　　a) 温度 0 ℃~40 ℃ ;

　　b) 相对湿度(65±20)%;

　　c) 大气压强 86 kPa~106 kPa;

　　d) 冷却水温度 0 ℃~20 ℃ , 冷却水流量按设计要求 。

　　4.2 试件制备要求

　　试验宜按以下方法制备：

　　a) 试件配料应选用粒度为 0.16 mm~20 mm 的煤骨料 、625 号硅酸盐水泥 、水;

　　b) 试件配料宜按照表 1 所示比例混合充分;

　　表 1 试件制备配料表

　　c) 试件制备尺寸应为长× 宽× 高 = 30 m× 3 m× 3 m，并配备相应模具 ，模具宜为木板或铁板 ，对适用断面尺寸大于标准试件尺寸的掘进机进行测试时 ，制备试件断面尺寸可根据具体情况调整，试件长度应至少为 30 m;

　　d) 试件制备采用浇筑工艺，浇筑前模板内的垃圾 、木片 、刨花 、锯屑 、泥土等杂物，应清除干净;

　　e) 浇筑前模板应浇水湿润，但不应留有积水;

　　f) 在浇筑过程中，宜一次浇筑完成，并应控制均匀性和密实性;

　　g) 试件浇筑完毕 48 h 后进行草席覆盖喷淋湿润养护，养护时间为 28 d;

　　h) 养护过程中应保持试件表面始终处于湿润状态，养护温度宜为 15 ℃~25 ℃ ;

　　i) 模板宜在 14 d 后拆模;

　　j) 试件制备完成后应在掘进断面四角和中心共 5 个位置测量试件硬度，标记测点需要 1 号~5 号，并求取平均值，试件平均硬度应不小于 f5;

　　k) 试件硬度测量宜采用压力法 、钻孔法或声波法测量 。

　　4.3 试验平台要求

　　参与试验的掘进机及相关测试仪器满足以下要求：

　　a) 试验用掘进机总装要求符合 MT/T 238.3;

　　b) 试验平台应至少具备通风 、降尘 、截落试件体积测量 、试件硬度测量 、标准试件固定模块 、电压电流监测 、输出功率测量等功能;

　　c) 宜设置煤岩量扫描仪对截落试件体积进行统计测量;

　　d) 试验测量截落试件体积 、功率 、电压 、电流所用仪器仪表测量精度应小于或等于 5%FS;

　　e) 试验平台应具备试件固定模块，保证试件不随掘进机掘进过程发生位移;

　　f) 试验平台应具备试件围岩压力加载功能，最大加载压力不小于 10 MPa，加载方向应至少满足上方加载和侧向加载两个方向 。

　　4.4 试验规则

　　试验测试规则按照如下进行：

　　a) 应在水平或近水平(倾角不超过±3°)条件下进行试验;

　　b) 电能及水量消耗采用标准煤折算，折算系数符合 GB 21342—2013 的要求;

　　c) 电机能效按照 GB 30254—2013 给出的规则计算;

　　d) 同型号掘进机只对首台(套)进行能效测试试验;

　　e) 试验数据记录表可参照附录 A 给出 。

　　5 试验方法

　　5.1 单位体积能耗

　　掘进机按 MT/T 238.3—2006 中 5.2 切割性能试验方法截割试件两个截深 。记录工作时间内 ，泵电机 、截割电机 、履带行走电机 、星轮电机 、一运输送机电机能量消耗 ，记录工作时间内喷雾系统用水量 ，记录截落试件体积，试验重复 3 次，并计算掘进机掘出单位体积试件平均消耗能量 。

　　5.2 能量转换效率

　　按 MT/T 238.3—2006 中 5.2 切割性能试验方法进行截割试验 ，装运机构按设计要求运行 。测录各电机输入功率 、切割功率 、履带行走电机输出功率，泵电机输出功率 、星轮电机输出功率 、一运输送机输出功率，试验重复 3 次，并计算各部分平均能量转换效率 。

　　6 计算公式

　　6.1 单位体积能耗

　　截落单位体积试件耗能按式(1)计算：

　　式中：

　　E ——截落单位体积试件平均耗能量，单位为千克标准煤每立方米(kgce/m3);

　　E1i——第 i 次测试泵电机能量消耗，单位为千瓦时(kW·h);

　　E2i——第 i 次测试截割电机能量消耗，单位为千瓦时(kW·h);

　　E3i——第 i 次测试星轮电机能量消耗，单位为千瓦时(kW·h);

　　E4i——第 i 次测试一运输送机电机能量消耗，单位为千瓦时(kW·h);

　　E5i——第 i 次测试履带行走电机能量消耗，单位为千瓦时(kW·h);

　　E6i——第 i 次测试水消耗，单位为吨(t);

　　Vi ——第 i 次测试截落试件体积，单位为立方米(m3)。

　　6.2 能量转换效率

　　各电机能量转换效率按式(2)计算：

　　( 2 )

　　式中：

　　ηk' ——各电机能量转换效率;

　　ηk ——k 电机能效，k 为泵电机 、截割电机 、星轮电机 、一运输送机电机 、履带行走电机;

　　Pcki ——第 i 次测试 k 电机输出功率，单位为千瓦(kW);

　　Prki ——第 i 次测试 k 电机输入功率，单位为千瓦(kW)。

　　7 试验记录

　　参加试验的单位应记录试验及其结果，记录内容包括：

　　——参与试验件型号标识;

　　——温度(℃);

　　——相对湿度(%);

　　——大气压强(kPa);

　　——冷却水温度(℃);

　　——试件平均硬度;

　　——围岩加载压力(MPa);

　　——泵电机能量消耗(kW·h)、截割电机能量消耗(kW·h)、星轮电机能量消耗(kW·h)、一运输送机

　　电机能量消耗(kW·h)、履带行走电机能量消耗(kW·h)、用水量(t)、截落试件体积(m3);

　　——泵 电 机 输 入 功 率(kW)、泵 电 机 输 出 功 率(kW)、截 割 电 机 输 入 功 率(kW)、截 割 电 机 输 出 功 率(kW)、星轮电机输入功率(kW)、星轮电机输出功率(kW)、一运输送机电机输入功率(kW)、一运输送机电机输出功率(kW)、履带行走电机输入功率(kW)、履带行走电机输出功率(kW)。

　　附 录 A

　　(资料性)

　　试验数据记录表

　　表 A .1 给出了掘进机能效试验测试数据记录表格模板 。

　　表 A.1 掘进机能效试验测试数据记录表例

　　表 A.1 掘进机能效试验数据记录表例(续)

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