采煤機(jī)智能調(diào)高控制系統(tǒng)的應(yīng)用

采煤機(jī)智能調(diào)高控制系統(tǒng)的應(yīng)用 摘要：針對現(xiàn)有采煤機(jī)人工控制調(diào)高系統(tǒng)效率低、精度差，無法滿足井下自動綜采作業(yè)需求的情況，提出了一種新的采煤機(jī)智能調(diào)高控制系統(tǒng)，其采用了基于人工記憶截割及負(fù)載變化的負(fù)反饋控制邏輯，實現(xiàn)了對采煤機(jī)搖臂調(diào)高的智能控制。根據(jù)實際應(yīng)用表明該控制系統(tǒng)對搖臂截割高度的控制精度達(dá)到了±10mm，完全滿足井下自動化截割作業(yè)的需求。關(guān)鍵詞：采煤機(jī);調(diào)高控制;記憶截割引言采煤機(jī)作為煤礦井下綜采作業(yè)的核心設(shè)備，已經(jīng)成為制約井下自動綜采水平進(jìn)一步提升的關(guān)鍵。由于煤礦井下地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，目前采煤機(jī)在工作過程中主要依靠作業(yè)人員根據(jù)井下煤層分布情況調(diào)整截割滾筒的截割高度，調(diào)整速度慢、精度差，經(jīng)常出現(xiàn)觸頂事故，給井下綜采作業(yè)效率和作業(yè)安全帶來了較大的隱患。因此本文提出了一種采煤機(jī)智能調(diào)高控制系統(tǒng)。1智能調(diào)高控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對采煤機(jī)搖臂的調(diào)高控制主要是依據(jù)采煤機(jī)截割作業(yè)時的進(jìn)給速度、截割路徑、煤層高度等，而采煤機(jī)進(jìn)給速度與截割煤層的硬度有直接的關(guān)系，根據(jù)采煤機(jī)截割作業(yè)流程及無人化綜采作業(yè)需求，本文所提出的采煤機(jī)自動調(diào)高控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示1。由圖1可知，在采煤機(jī)截割作業(yè)過程中，系統(tǒng)根據(jù)采煤機(jī)的截割軌跡路徑，自動轉(zhuǎn)換為采煤機(jī)截割作業(yè)時在各個控制點的進(jìn)給速度和截割滾筒的高度坐標(biāo)，作為采煤機(jī)自動截割控制的依據(jù)，這些信息經(jīng)過系統(tǒng)的D/A放大器轉(zhuǎn)換2、放大后傳遞到采煤機(jī)進(jìn)給控制系統(tǒng)和調(diào)高控制系統(tǒng)，從而在截割作業(yè)過程中控制采煤機(jī)的進(jìn)給速度和截割作業(yè)高度。為了確保系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制的精確性，在截割作業(yè)過程中位于采煤機(jī)上的各類傳感器設(shè)備對采煤機(jī)截割作業(yè)過程中的姿態(tài)、位置進(jìn)行檢測，將檢測結(jié)果以負(fù)反饋調(diào)節(jié)的模式傳輸?shù)椒答佅到y(tǒng)，實現(xiàn)對采煤機(jī)截割控制的閉環(huán)調(diào)整。在控制的過程中位于截割機(jī)構(gòu)上的截割負(fù)載檢測系統(tǒng)通過對作用在采煤機(jī)上的截割負(fù)載的監(jiān)測，來判斷巖層的硬度狀態(tài)，根據(jù)不同硬度下設(shè)計的截割控制邏輯實現(xiàn)對采煤機(jī)進(jìn)給速度和截割滾筒調(diào)高控制的依據(jù)，為了確保在復(fù)雜狀態(tài)下綜采作業(yè)的安全性，系統(tǒng)還設(shè)置有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)緊急情況下的人工遠(yuǎn)程控制作業(yè)。2智能調(diào)高控制系統(tǒng)的煤巖硬度自動識別功能采煤機(jī)在截割作業(yè)過程中的運動主要包括進(jìn)給運動、搖臂的截割運動及截割機(jī)構(gòu)的截割轉(zhuǎn)速，為了確保采煤機(jī)在截割作業(yè)過程中截割驅(qū)動系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，需要根據(jù)截割負(fù)載來靈活調(diào)整截割轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等，傳統(tǒng)的截割控制系統(tǒng)中對煤巖截割硬度的識別主要是提前對井下巖層情況進(jìn)行研究，然后輸入到控制系統(tǒng)中，但該方案所獲取的截割硬度情況極為不準(zhǔn)確，導(dǎo)致采煤機(jī)截割作業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)截齒斷裂、截割驅(qū)動系統(tǒng)磨損過度，使用壽命降低等。為了實現(xiàn)對截割過程中截割負(fù)載變化情況的實時監(jiān)控，本文提出了一種基于電流監(jiān)測法的截割負(fù)載判斷方案，當(dāng)作用在截割滾筒上的負(fù)載發(fā)生變化后會導(dǎo)致截割驅(qū)動電機(jī)的截割電流發(fā)生變化，利用水泥、石塊、沙子制作不同硬度的樣塊3，對不同硬度下截割作業(yè)時的電機(jī)截割電流進(jìn)行統(tǒng)計，形成與硬度對應(yīng)的截割電流對照表，將其輸入到控制系統(tǒng)中，通過檢測截割電機(jī)的截割電流即可判斷出巖壁的硬度狀態(tài)，從而針對性地選擇對應(yīng)的采煤機(jī)進(jìn)行速度、該巖層硬度識別系統(tǒng)能夠精確地監(jiān)測到煤巖硬度的變化情況，快速地對截割狀態(tài)進(jìn)行匹配，滿足不同地質(zhì)條件下的截割穩(wěn)定性需求，從而實現(xiàn)對搖臂高度精確調(diào)節(jié)的目的。3智能調(diào)高控制系統(tǒng)的采煤機(jī)搖臂調(diào)高執(zhí)行機(jī)構(gòu)采煤機(jī)調(diào)高控制系統(tǒng)輸出的控制信號傳輸?shù)秸{(diào)高執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)，通過控制液壓油缸的伸出量來實現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)高度的靈活調(diào)整4。為了確保對執(zhí)行機(jī)構(gòu)高度調(diào)整的靈活性和精確性，該采煤機(jī)搖臂調(diào)高執(zhí)行機(jī)構(gòu)中采用了電磁比例溢流閥調(diào)節(jié)，調(diào)高控制信號傳輸?shù)诫姶疟壤缌鏖y中，通過控制比例溢流閥開度的大小來實現(xiàn)對執(zhí)行油缸伸出量的精確控制，確保對采煤機(jī)搖臂高度調(diào)節(jié)的精確性，該采煤機(jī)搖臂調(diào)高執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖3所示。通過對采煤機(jī)的調(diào)高控制系統(tǒng)的升級，實現(xiàn)了在截割作業(yè)過程中對截割負(fù)載的精確監(jiān)測，以此為調(diào)高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)基礎(chǔ)信號，實現(xiàn)了在運行過程中的智能調(diào)高控制，根據(jù)實際測量，其調(diào)節(jié)精度達(dá)到了±10mm，實現(xiàn)了對最佳的截割轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的快速匹配，有效提升了截割作業(yè)效率，極大地確保了井下綜采作業(yè)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。4結(jié)論1）采煤機(jī)調(diào)高智能控制系統(tǒng)采用了負(fù)反饋調(diào)節(jié)的控制模式，以煤巖硬度為調(diào)節(jié)控制依據(jù)，具有邏輯控制簡單、精確度高、反應(yīng)速度快的優(yōu)點；2）煤巖硬度的自動識別采用基于電流監(jiān)測法的截割負(fù)載判斷方案，能夠快速地對煤巖硬度的變化情況進(jìn)行反應(yīng)，滿足快速調(diào)整的需求；3)該調(diào)高控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了在運行過程中的智能調(diào)高控制，其調(diào)節(jié)精度達(dá)到了±10mm，實現(xiàn)了對最佳的截割轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的快速匹配，有效提升了截割作業(yè)效率。參考文獻(xiàn)1高永新，張新鑫.采煤機(jī)自動調(diào)高控制系統(tǒng)設(shè)計J.測控技術(shù)，2016，35（5）：57602丁文凱.基于PLC的采煤機(jī)自動調(diào)高控制系統(tǒng)研究J.機(jī)械管理開發(fā)，2018（1）：30-32.3權(quán)國通，譚超，周斌.基于模糊自適應(yīng)PID算法的采煤機(jī)液壓自動調(diào)高系統(tǒng)研究J.礦山機(jī)械，2010，38（15）：20-23.4趙麗娟，李苗.采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的模糊PID控制仿真J.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2016（10）：1075-1080