采煤機自動調高系統的特點及應用

文/武行宇

幾十年來，我國煤炭事業蓬勃發展，煤礦開發程度不斷加深，同時，煤礦資源越來越少，煤礦開采環境也越來越惡劣，因此也逐漸提高了對煤礦生產設備的要求。采煤機是煤礦開采過程中不可或缺的重要機械設備，其主要由機械系統、電氣系統以及液壓系統等部分組成。采煤機實際進行煤礦開采的時候，滾筒需要隨著煤層厚度的變化而發生改變，這就要求采煤機必須要有高精準度的調高機構。普通采煤機中，是由液壓系統為調高機構提供動力的。采煤機中，調高機構占據著核心地位，調高機構的性能對采煤機的穩定性產生著明顯的影響，還在一定程度上影響著煤礦開采效率。基于這樣的原因，必須加強對采煤機自動化調高系統的應用，充分發揮采煤機自動化調高系統的優勢，促進煤礦開采效率的提高。

1 采煤機自動調高系統研究

1.1 系統簡介

采煤機中主要應用滾筒調高機構，作用是在采煤機工作的時候對采煤機的高度進行調整，以便于使采煤機可以靈活適應煤層厚度變化的要求，保證礦井生產的可靠性、穩定性。采煤機自動調高系統主要是應用液壓系統，預先設置采煤機的調高機構，以便于在采煤機實際工作的時候可以根據采場實際情況自動化調節高度。

1.2 組成結構

采煤機自動調高系統主要由記憶路徑跟蹤、自適應調高兩個部分組成，通過這兩個部分，將PLC 控制系統、調高液壓控制系統連接起來。

1.2.1 記憶路徑跟蹤

記憶路徑跟蹤指的是，對采煤機實施人工操縱，先對煤巖體進刀，進刀過程中，采煤機自動調高系統對采煤機工作過程中的位置信息、調高油缸位移傳感器數據等收集起來，并儲存進記憶數據庫。以記憶數據庫中的數據信息為根據，由PLC 控制器對采煤機的滾筒高度進行自動調整，也就是通過對調高油缸活塞位移進行自動控制、對信號驅動電液壓換向閥的動作進行自動控制，來實現采煤機的自動調高。

1.2.2 自適應調高

自適應調高指的是，記憶路徑跟蹤時，若是煤層情況出現改變，PLC 控制器便會準確評估截割負載異常情況，并以此為根據，對信號驅動液壓控制系統進行控制，從而自動地調節滾筒高度，并對調整的參數進行自動記憶，為下一刀滾筒的自動調高提供有效的參數。

1.3 工作原理

煤礦開采時，雙滾筒采煤機是采煤工作面中最為常用的機械設備，實際工作的時候，采煤機主要采取機身調節、搖臂調節、切割部調節的方式來進行滾筒調高。但不管是哪種調節方式，均是以油缸活塞伸縮為原理來進行調高的，不同的是其調節位置、調節驅動方式存在差異。目前來說，應用最為廣泛的是搖臂調節方式，其具有穩定性高、調節靈敏度高、調節范圍廣的優勢。基于此，現主要對采取搖臂調節方式的采煤機自動調高系統進行了研究，其主要應用液壓控制系統來進行自動調高。

采煤機割煤的時候，液壓泵的運行情況主要通過電動機進行調整，油箱中的壓力油經過吸油過濾器，進入液壓泵，無需改變采煤機高度的時候，壓力油便會回到油池；由于采場情況改變而需要升/降采煤機高度的時候，壓力油便會經過調高換向閥，進到調高油缸，調高油缸排油腔的油液經調高換向閥回油池，至滾筒調整到位，也就是調高換向閥運行停止為止。

2 采煤機自動調高系統的應用

2.1 煤礦生產中應用自動調高系統的意義

煤礦生產中，井下作業環境比較復雜、惡劣，采煤工作面粉塵多、噪聲大，因此單純憑借采煤機司機的聽覺、視覺等感官，難以及時、準確地判斷頂底板的位置、采煤機截割狀態。如果采煤機滾筒高度不合適，對頂底板進行切割，則會磨損截齒，在一定程度上損壞采煤機機械系統、電氣系統及液壓系統的零部件，降低采煤機的可靠性。同時，高瓦斯礦井開采過程中，若是對頂底板巖石進行切割，還容易出現火花，引起瓦斯爆炸，從而極易導致煤礦事故。如果采煤機滾筒位置過于保守，導致其切割過少，則會影響煤層開采效率與效果，導致不必要的資源浪費。為了避免上述問題的情況，必須加強對采煤機自動調高系統的研究。通過應用采煤機自動調高系統，不僅可以減少人工作業強度，還有利于確保采煤工作面的安全性，也能減少設備的故障率及損耗，提高回采率。

2.2 采煤機自動調高系統的應用實例

某煤礦開采過程中煤層厚度變化比較頻繁，所以引進了采煤機自動調高系統，并對其中一個采煤工作面的數據進行收集、處理、分析。該采煤工作面使用的是MG/1130 型電牽引采煤機，主要利用液壓系統來進行數據采集、自動化控制。該采煤工作面共有采集點500 個，采煤機滾筒共有600 個高度值，每間隔200 毫秒采集1 次數據。實踐證實，采煤機調高機構的調高誤差在0.070 米以下，說明，采煤機自動調高系統有著良好的穩定性。

3 采煤機自動調高系統的特點

3.1 采煤機自動調高系統

采煤機自動調高系統便是采煤機與自動化控制技術有機結合的一種主要形式，其主要特點包括：

3.1.1 動態特性

動態特性是采煤機自動調高系統的一個主要特征，受到較大荷載的情況下，也就是大慣性負載，也可以保證采煤機的穩定性。

3.1.2 應用范圍較廣

采煤機自動調高系統具有穩定性強、成本低、質量輕、施工壽命長等諸多優勢，同時便于使用與維護，操作簡單，因此應用范圍較廣。

3.1.3 輸出功率穩定

在要求工作時間內，采煤機自動調高系統的輸出功率可保持穩定，從而可以滿足力矩、轉速要求，使采煤機自動調高系統保持充足的動力。

3.1.4 調負載能力

遇到溫度過高、溫度過低、過載、振動等情況的時候，由于采煤機自動調高系統具有較強的調負載能力、較大的調負載剛度，因此，可有效避免反操作問題的出現。

3.2 液壓控制系統

液壓控制系統是采煤機自動調高系統中的主要組成部分，其主要特點包括：

3.2.1 易控制

煤礦開采過程中，條件比較惡劣，具體表現在周圍存在易燃、易爆氣體，地下的空氣比較潮濕、礦井可見度較差等，同時采煤機調高時，調高機構受到的負載較大。但考慮到采煤機調高的靈敏性、可靠性以及液壓控制系統的各種優勢，可以在采煤機滾筒調高控制中應用液壓控制系統，以實現對采煤機自動調高系統的完善。

3.2.2 散熱好

液壓控制系統的散熱性能較好，其中的液壓油能夠使自身有效散熱，同時也有利于采煤機的散熱。

3.2.3 力矩大

液壓控制系統的體積較小、質量較輕，很小的慣性下便可以產生較大力矩。

4 結語

綜上所述，采煤機自動調高系統，主要借助液壓控制系統實現搖臂的自動化控制，進而達到采煤機滾筒的自動調高。采煤機自動調高系統符合煤礦現代化生產的要求，是提高煤礦開采效率的有效手段。