綜采工作面三機(jī)配套設(shè)備自適應(yīng)控制策略與研究

邯鄲市牛兒莊采礦有限公司 河北 邯鄲 056201

一、綜采工作面設(shè)備信息傳感體系自適應(yīng)控制

1.采煤機(jī)信息傳感系統(tǒng)。采煤機(jī)信息傳感系統(tǒng)是將采煤機(jī)在工作面的運(yùn)行位置變量轉(zhuǎn)換成有一定對應(yīng)關(guān)系的輸出信號的裝置,它分別布置在采煤機(jī)機(jī)身不同位置、角度的傳感系統(tǒng),能直接作用于被測量和時時監(jiān)控綜采工作面采煤機(jī)信息反饋的作用,并能預(yù)輸入指定方式轉(zhuǎn)換成同種或其他能量值輸出的器件。自適應(yīng)控制傳感系統(tǒng)是采煤機(jī)系統(tǒng)中很重要的一部分,它的作用類似人類的器官,它能感知被測的物理量并且將其轉(zhuǎn)化成不同方式和角度的動能,而且能把采煤機(jī)電氣溫度、油壓、角度、速度、位移、轉(zhuǎn)速、力矩、方向、傾角、運(yùn)動軌跡等及時傳輸至操控臺,通過操控臺能方便快捷處理和變更執(zhí)行命令。

2.液壓支架信息傳感系統(tǒng)。液壓支架信息傳感器是液壓支架的核心部件,是通過按鍵來完成對支架動作的控制。綜采工作面的每一臺支架都裝備一臺電液控制器。支架控制器相當(dāng)于一臺微型的專用計算機(jī),綜采工作面支架控制器通過連接電纜實(shí)現(xiàn)互通互連,配合電液換向閥、電磁驅(qū)動器和各個部件傳感器并通過安裝在采煤機(jī)上的紅外發(fā)射裝置發(fā)出的信號,確定采煤機(jī)與液壓支架之間的相對位置,實(shí)現(xiàn)推溜、移架、護(hù)幫、護(hù)頂、循環(huán)放煤等動作。

3.刮板輸送機(jī)信息傳感系統(tǒng)。刮板輸送機(jī)信息傳感系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)綜采工作面正常推進(jìn)的保障系統(tǒng)。刮板輸送機(jī)是綜采工作面運(yùn)輸部分非常重要的一個環(huán)節(jié),刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常,直接關(guān)系到綜采工作面能否正常推進(jìn)。刮板輸送機(jī)傳感器依靠速度監(jiān)測傳感器、溜槽堵塞檢測器、齒輪傳感器、油位傳感器、油溫傳感器等信息傳感系統(tǒng)為刮板輸送機(jī)持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了有力保障。

4.乳化液泵站信息傳感系統(tǒng)。乳化液泵站信息傳感系統(tǒng)是綜采工作面中樞系統(tǒng),綜采工作面液壓支架所需能量的輸出裝置。乳化液泵站信息傳感系統(tǒng)由智能控制裝置、配液裝置、液壓儲能裝置、壓力傳感器等組成,采用自動配液、乳化液自動配比、儲能壓力、故障檢測及系統(tǒng)卸荷等功能,為綜采工作面完成正規(guī)循環(huán)作業(yè)提供動力輸出。

圖-綜采工作面視頻監(jiān)控信息傳感系統(tǒng)分布圖

二、綜采工作面三機(jī)配套設(shè)備位姿狀態(tài)自適應(yīng)控制

綜采工作面設(shè)備位姿狀態(tài)自適應(yīng)技術(shù)關(guān)鍵就是對綜采工作面“三機(jī)一泵”運(yùn)行情況的自適應(yīng)控制監(jiān)測監(jiān)控。對其進(jìn)行實(shí)時可靠、形象直觀、帶預(yù)操作的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制,不僅可及時掌控綜采裝備的準(zhǔn)確運(yùn)行狀態(tài),還可預(yù)測其位姿變化,從而有效的進(jìn)行故障預(yù)測。適時調(diào)整運(yùn)行參數(shù),必要時發(fā)揮人的能動性,進(jìn)而人工遠(yuǎn)程干預(yù),實(shí)現(xiàn)臨場式的遠(yuǎn)程控制與調(diào)度。

1.采煤機(jī)滾筒截割定位自適應(yīng)控制技術(shù)。采煤機(jī)滾筒截割定位需要靠采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息采集和監(jiān)測方法實(shí)時定位,根據(jù)綜采工作面發(fā)生不同狀況,遇見預(yù)定輸入工作面煤層出現(xiàn)斷層、相鄰截割工作循環(huán)之間頂?shù)装宓淖兓惹闆r反饋的不同數(shù)據(jù),自主選擇截深和截割高度實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)位姿狀態(tài)監(jiān)測與記憶截割工況。控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)狀態(tài)信息的采集、處理,以數(shù)據(jù)和曲線等不同狀態(tài)顯現(xiàn)采煤機(jī)滾筒截割運(yùn)行狀態(tài),并通過遠(yuǎn)程控制監(jiān)測系統(tǒng)輸送至主控制系統(tǒng)中。

2.液壓支架位姿狀態(tài)自主調(diào)斜調(diào)偏技術(shù)。液壓支架位姿監(jiān)測與控制功能的液壓支架及其工作方法靠液壓支架控制器、數(shù)據(jù)采集裝置、傳感裝置等對液壓支架位姿進(jìn)行實(shí)時全資態(tài)控制。液壓支架的位姿狀態(tài)受工作面地質(zhì)構(gòu)造和不同程度的頂板破碎、底板松軟的情況,支架支撐應(yīng)力范圍也不同,靠近煤壁側(cè)附近空間的頂板控頂、完全承載范圍、傾向傾斜角度、走向角度、頂板處于中硬以上穩(wěn)定、破碎不穩(wěn)定頂板條件下均產(chǎn)生不同大小的支撐應(yīng)力。礦壓監(jiān)測系統(tǒng)將直觀的分析液壓支架不同姿態(tài)數(shù)據(jù)展出。通過支架各個結(jié)構(gòu)及油缸伸縮行程,測算支架當(dāng)前狀態(tài)下的位姿參數(shù),通過液壓傳感系統(tǒng)傳輸?shù)焦ぷ髋_,當(dāng)發(fā)生不同位姿狀態(tài)時,分析并處理液壓支架在其工作高度范圍內(nèi)的運(yùn)動狀態(tài)和自適應(yīng)調(diào)整

3.刮板輸送機(jī)位自動推移位姿狀態(tài)自適應(yīng)控制。在工作面內(nèi),每架液壓支架的推移油缸分別與刮板輸送機(jī)的一節(jié)槽幫相連,推移千斤頂完成推溜和移架動作,在完成液壓支架的執(zhí)行動作后,也即實(shí)現(xiàn)了對刮板輸送機(jī)的推移控制。刮板輸送機(jī)運(yùn)行期間,所產(chǎn)生的往返運(yùn)動、割煤運(yùn)轉(zhuǎn)速度、支架的推移行程等影響而不斷產(chǎn)生不同的變化。其伸縮自動控制系統(tǒng)由各個伸縮裝置、鏈垂度監(jiān)測裝置和電液控制系統(tǒng)所構(gòu)成的一個組成部分。監(jiān)測裝置采集刮板輸送機(jī)各個傳感裝置傳輸?shù)男盘柡蛿?shù)據(jù)進(jìn)行分析,通過液控系統(tǒng)控制油缸進(jìn)行伸縮動作,然后加上傳感部分測量保證油缸伸縮行程至指定值。

4.乳化液泵站自動供液系統(tǒng)自適應(yīng)控制。根據(jù)綜采工作面生產(chǎn)能力以及采煤機(jī)牽引速度分析液壓支架移架速度與之相匹配的問題和影響因素,針對乳化液泵站設(shè)計與之對應(yīng)的液壓系統(tǒng),確定乳化液泵站運(yùn)控控制方案,來滿足各個系統(tǒng)對速度和壓力的要求。綜采工作面液壓支架在正常支撐的情況下,受地質(zhì)條件因素、頂板破碎情況、底板板軟情況等原因?qū)е铝⒅虑粔毫Φ陀谠O(shè)定值時,電控系統(tǒng)根據(jù)傳感器自動發(fā)送升柱指令將立柱壓力補(bǔ)充至初撐力。