基于协同控制策略的矿用采煤机调速系统

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  摘要:实际生产中由于煤层厚度的变化、采煤机的不合理落煤等原因都会造成刮板输送机的超负荷运行,甚至损坏刮板输送机。这一问题严重影响采煤工作面的正常生产,在这个基础上提出了刮板输送机和采煤机的协同配合,通过控制采煤机的采煤速度来满足刮板输送机的运输量。
  关键词:刮板输送机;采煤机;负载预测;调速策略
  0 引言
  在采煤工作面作业时,采煤机和刮板输送机是不可缺少的机械设备,它们连续不断的进行煤炭的采落和运输,在生产中起着重要的作用;但在实际生产中由于地质条件的变化和人工操作的原因都会影响采煤机和刮板输送机不合理的运行,出现采煤机和刮板输送机的采运不合理或者采煤机和刮板输送机的不配套运行;生产中由于采煤机的采出量较大,刮板输送机压死或超负荷运行是不可避免的,这样极大的影响了生产的连续性。
  通过对以上问题的描述有人提出了采煤机和刮板输送机的联合控制理论,通过在采煤机和刮板输送机上安装PLC控制器并通过一定的方式进行连接,通过对plc模块输入一定的编程程序来控制使采煤机的开采速度随着刮板输送机的装煤量来进行智能的调速,从而解决刮板输送频繁满负荷运行问题,不但延长了设备的使用寿命而且极大的提高了生产的连续性。
  1 采煤装备的介绍和开采中的配合
  1.1 刮板输送机的结构介绍
  刮板输送机为长距离运输设备,由于它使用方便、操作简单,可随采煤工作面的长度变化来很好的进行增长或缩短,在采煤工作面得到普遍的应用。刮板输送机的动力部位主要集中在机头处,由电源驱动电动机进行运转然后通过联轴节传动带动减速机进行运转,中间部位主要安装有槽子、链条、刮板;链条和刮板安装在槽子里面,链条搭接在机头的传动装置上和机尾的传动装置上,当刮板輸送机运行时带动链条、刮板循环运动,通过刮板把煤炭进行外运,完成整个运煤作业;为了确保刮板输送机的安全运行必须在刮板输送机的机头和机尾处安装压紧装置。
  1.2 采煤机的结构介绍
  随着煤炭开采的机械化程度增高,各种大型设备都应用于煤炭的生产中,现就对采煤工作面的采煤机进行简单介绍,采煤机主要有滚筒截割部、控制采煤机行走的牵引装置和中间控制系统组成。采煤作业时在电力驱动下来使采煤机滚筒进行旋转来对煤壁进行截割;为适应煤层的变化可通过摇臂来调整滚筒的高度;采煤机在工作面往复运动主要有牵引装置完成;中间控制系统主要实现各种保护动作,来完成采煤机的安全运行,除此外还有各种附属设施如冷却系统、喷雾系统等,对采煤机的功能进行更进一步的完善。
  1.2.1综采装备的协同工作原理
  在采煤作业中,必须通过各种设备之间的完美配合才能完成高效安全的生产;在综采工作面中采煤机完成落煤和装煤、刮板输送机完成煤炭的运输缺一不可。由于采煤机体积大、较为笨重行走移动很不方便,在生产中采煤机一般以刮板输送机为轨道,通过采煤机的牵引系统来控制采煤机在刮板输送机的往复运动,采煤机运行时前滚筒割顶煤、右滚筒割底煤;可由摇臂来控制开采高度,煤炭采落后由右滚筒的旋转作用将煤装在刮板输送机上完成自装煤;然后在通过人工装煤的方式完成工作面煤炭的装载。由于刮板输送机的连续运行采落的煤炭被不间断的运出,并经过矿井的运输系统运送至地面。
  2、通过预测刮板输送机对采煤机进行调速原理
  通过对刮板输送机负载的预测来完成对采煤机速度的调整,其工作原理是通过调速系统对综采工作面的设备工作参数进行实时监测,当系统通过对设备的各类信息进行采集分析得出刮板输送的运送量超过额定的运送量时,就会把信息反馈给采煤机的控制系统来使采煤机的采煤速度降低从而达到使刮板输送机一直在额定的范围内进行工作;当刮板输送机的符合较小时采煤机就会按额定转速进行作业,以此达到对采煤机割煤速度的智能控制。
  3 采煤机调速系统的总体设计
  3.1 系统总体概括
  采煤机调速系统其工作方式主要是先进行数据的采集,采集数据可以在采煤机和刮板输送机上安装相应的传感器或一些电子元件,来达到对采煤机运行速度、实时位置,和刮板输送机电机的工作温度和电流的数值进行记录收集;然后是数据的通讯,通过搭建的网络信息平台,采用无线网格网络将采煤工作面刮板输送机和采煤机进行数据的联接,以方便数据的传输;通过在采煤机和刮板输送机上安装PLC模块,并通过一定的编程来控制刮板输送机和采煤机的工作状态,主控计算机通过对各类数据的分析、并把数据反馈给采煤机PLC控制器,通过PLC控制器来对采煤机运行速度进行调速,从而实现采煤机的调速系统的调节。
  3.2 远程监控系统搭建
  远程监控系统在井下生产中应用越来广泛它可以把井下设备的实时数据及工作状态传输到监控界面以方便人员直观的观察,对井下的安全生产有着重大的意义。远程监控系统通过对采煤机上安装的PLC控制器和刮板输送机上安装的plc控制器的信号进行处理来控制设备的动作;plc控制器主要对传感器收集的信息进行接收、并处理传输给主控计算机,并通过无线连接完成对采煤机和刮板输送机的工作状态进行调节;采煤工作面安设的各类控制系统通过集中控制箱对各类数据进行汇总,并传输到显示屏上,实现对采煤工作面各类设备的调节,集中控制箱一般包括显示器、交换机等工作设备。远程监控系统在plc控制器和集中控制箱的共同作业下完成对刮板输送工作状态的预测,并完成对采煤机运行速度的控制与调节。
  4 结束语
  通过对以上问题的分析、研究,能够使采煤机和刮板输送机更好的进行配合,以满足设备在作业过程中以额定负荷工作,大大降低了设备的故障率,提高设备的使用寿命;采煤机调速系统的应用大大改善了采煤工作面设备的机械化、自动化程度,极大的满足了煤矿的生产需要。
  参考文献:
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