基于记忆原理的采煤机自动割煤系统研究及应用

2019年第06期 基于记忆原理的采煤机自动割煤系统研究及应用

申 伟1,晋 瑜2

(1.山西汾西宜兴煤业有限责任公司,山西孝义,032300;2.山西汾西矿业贺西煤矿,山西柳林033300

)摘 要 针对采煤机自动割煤系统的设计㊁应用课题,在分析自动割煤的影响因素及难点的基础上,基于采煤机

的记忆割煤原理,对自动割煤系统的工作模式㊁流程进行设计,并完善远程控制系统㊁通信系统㊁保护系统等,并在西安煤机厂的MG 620/1660-WD 型采煤机㊁德国艾柯夫公司的S L 500采煤机等机型上进行工程应用,取得了较好的应用效果,促进了综采工作面无人化㊁智能化的发展进程,实现了较好的技术及经济效益㊂

关键词 记忆割煤;自动割煤;远程控制;系统保护中图分类号 T P 274

D O I 10.19769/j .z d h y

.2019.06.0090引言

采煤机是实现井工煤矿综合机械化开采的关键设备,与液压支架㊁刮板输送机合并称为 三机 ㊂其中,采煤机的工作效率对于实现快速㊁安全割煤以及综采工作面的高产高效至关重要㊂目前,国内矿井普遍应用的仍是普通的双滚筒采煤机,由采煤机司机跟机操作或遥控操作,割煤的高度㊁速度,滚筒的高低,与液压支架刮板输送机配合等均需采煤机司机根据现场地质及生产条件进行调整,且采煤机司机㊁支架工等均处于截割滚筒一定范围之内,割煤期间的人身安全始终受到威胁㊂同时,由于割煤时滚筒内外喷雾㊁支架前梁等影响人员视线,对操作调整也有一定制约,造成采煤机割煤对现场适应的精准度不佳,甚至造成滚筒割前梁㊁顶底板控制不达标等问题㊂目前,采煤机的自动化割煤技术还存在诸多发展瓶颈,如生产参数㊁机身位置参数㊁摇臂倾角参数的自动识

别㊁记忆等[

1-4]

㊂本文即针对采煤机自动割煤系统进行设计及应用研究㊂

1采煤机记忆割煤原理

记忆割煤技术在国外已经有较长的研究及应用历史,如德国及美国生产的采煤机大多具有记忆割煤功能;而国内采煤机记忆割煤技术研发起步较晚,我国企业在借鉴欧美技术的基础上,根据我国各大矿区的地质生产条件进行了针对性创新,如西安煤机厂㊁北京煤机厂㊁平顶山矿业煤机厂㊁兖矿煤机厂等均生产了成系列的记忆割煤采煤机,取得了较好的应用效果㊂

采煤机记忆割煤的技术原理:记忆割煤程序使用两个角度计,跟踪两个摇臂的高度,一个摇臂使用一个角度计㊂在电控箱中还装有两个角度计,程序用其来跟踪采煤机的俯仰和摇摆角度㊂在每个摇臂上都装有一个摇臂角度传感器,用于检测摇臂的角度㊂如果煤机摇臂的最大角度超过45ʎ,角度传感器可以向滚筒方向转约18ʎ,提供更大的正向角度测量范围㊂然后,进行校准程序,使传

感器调零㊂记忆割煤系统使用传感器来采集煤机信息,显示计算机是控制和系统信息的界面㊂基于采煤机自带的学习功能,先由人工操作割煤1~3刀,由角度计对采煤机运行过程中的各项参数进行记录,并建立采煤机的常规运行轨迹,学习割煤结束后,即可进行自动割煤试验,采煤机即可根据记录的生产参数及运行轨迹进行记忆割煤㊂同时,采煤机司机可通过视频系统进行人工干

预,使采煤机进行学习记忆,更新数据库[

5-7]

㊂2采煤机自动割煤系统设计

2.1采煤机不同工作模式及流程

采煤机电控程序不同工作模式及流程如图1所示,

其包括学习模式㊁手动模式及自动模式㊂采煤机自动割煤工艺主要是围绕采煤机的运行速度及采煤机液压支架的工艺匹配关系,对采煤机的运行速度㊁割煤高度㊁刹底深度等进行自动控制,整个操作过程包括传感器参数识别㊁信号传递㊁程序控制㊁指令发出㊁液压动作等㊂通过学习模式及学习刀的信息采集,在工作面煤层条件比较稳定时可进行完全自动割煤,并自动根据煤层变化自动调整;而生产条件变化较大时,则需由司机进行监控操作,便于及时根据条件进行调整操作

㊂

图1 采煤机电控程序不同工作模式及流程

9

1

收稿日期:2019-04-19

作者简介:申伟(1985 )

,男,山西晋城人,毕业于太原理工大学采矿工程专业,本科学历,工程师㊂

2019年第06期2.2采煤机远程控制系统及信号传输

远程控制系统是实现采煤机自动割煤的关键一环,井下控制机台可设置在工作面设备列车处,由专人进行监控及操作㊂同时,可同时在井上调度室设置机台,实现地面监测功能㊂远程控制系统包括视频监控系统及通信系统㊂视频监控系统及通信系统工作示意图如图2所示

㊂

图2 视频监控及信号传递系统示意图

其中,视频监控系统由控制机台引出,分别在采煤机机身处及工作面沿线设置高清摄像头,采煤机一般在机身两端各安设一个,工作面沿线每两台支架安设一个,可实时对工作面割煤情况㊁条件变化情况㊁作业人员动态情况进行监测,并将采集到的信息传递给控制机台,便于根据现场条件随时进行手动控制,即使用遥控器对采煤机运行进行人工干预,其信号传递是通过C A N 总线进行无线传递,具有较高的传输速率及可靠性㊂

2.3人机交互及系统保护功能

根据实时传递的信号,司机可通过装在电控箱上的显示计算机窗口观察㊂显示计算机可以显示与煤机操作相关的重要信息,也可以使司机以一种高效的方式查看记忆割煤信息㊂

同时,系统需要建设相应的保护功能㊂一是对采煤机的几个工作模式进行优先级划分,系统的优先级由高到低分别是采煤机机身操纵阀控制㊁采煤机手动遥控控制㊁采煤机自动控制模式,从而实现采煤机运行的保护;

二是通信安全保护,在系统的数据传输设备中设置通信校验及复位功能,从而对信号传递进行跟踪锁定,一旦发生通信故障或网络故障,均可保证数据的同步性;三是采煤机远程控制保护密钥功能,采煤机默认选择本地手动操作模式,如果要切换至自动远程控制模式,必须将机身控制按钮旋转至远控,以及将控制机台的控制按钮旋转至远控并输入密钥,方可将控制模式切换为远控,防止误操作及自动控制故障带来的隐患㊂

3应用及展望

基于以上原理及流程所研发采煤机自动割煤系统已

在国内部分矿井进行应用,如西安煤机厂的MG 620

/1660-WD 型采煤机㊁德国艾柯夫公司的S L 500采煤机等,在工作面条件良好时取得了十分优异的应用效果㊂

同时,基于系统自学功能㊁故障识别㊁自我保护等功能,特殊地质条件的适应性和现场具体生产条件的应变性均得到较大提升,促进了综采工作面无人化㊁智能化的发展进程,实现了较好的技术及经济效益,有利于矿井的高产㊁

高效及安全生产㊂但在传感器的识别精度㊁参数反馈修正的速率㊁大倾角等特殊地质生产条件的适应性方面仍是其研究及改进方向㊂

参考文献

[1

]王国法,张德生.煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望[J ].中国矿业大学学报,2018,47(3):459-467.[2]徐楠.大采高综采成套设备自动化系统的研究[D ].

阜新:辽宁工程技术大学,2017.

[3

]王铁军.基于动态精细建模的薄煤层采煤机广义记忆切割技术研究[D ].北京:中国矿业大学,2013.[4]翁明月,孙茂新.艾柯夫采煤机自动化割煤试验及分析[J ].煤矿开采,2009,14(2):67-68.[5]刘东航.采煤机自动记忆截割控制系统的研究与设计[D ].西安:西安科技大学,2018.[6]王云龙.综采工作面采煤机记忆割煤技术的实现[J ].

煤炭与化工,2017,40(12):69-71.[7]索智文.F a c e b o s s 采煤机记忆割煤的应用实践[J ].煤矿开采,2009,14(5):65-66,85.

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