综采面刮板输送机自动化控制技术

分类：自动化论文发表 时间：2020-01-17 10:35 关注：(1)

　　从启动以及监控2个方面对刮板输送机的自动化控制技术进行阐述，刮板输送机自动化控制是实现刮板机无人值守关键，也是实现综采工作面采煤机、刮板输送机、液压支架自动联动，采面无人开采的重要前提，对提升采面作业安全具有重要的现实意义。

　　关键词：综采工作面;刮板输送机;自动化控制;启动;监测

　　刮板输送机、采煤机以及液压支架作为综采工作面的最主要设备，是保证采煤工作顺利开展的基础[1]。其中刮板输送机不仅起到运输煤炭作用，而且还起到采煤机承载及导向作用。随着科学技术快速发展，矿井机械化、自动化水平快速提升，综采设备自动化水平也实现快速飞跃，取得显著应用成果[2]。从刮板输送机启动、监控2个方面对刮板输送机自动化控制技术进行分析探讨。

　　1刮板输送机自动化启动控制技术

　　随着矿井开采规模的不断提升，原有的小功率、小运量刮板输送机已经不能现代化矿井的生产需要。刮板输送机输出功率不断提升，驱动电机也从单电机驱动向双机驱动、T型多机驱动方式转变，传动方式也从电机直接驱动向双速电机驱动、电机联合驱动+耦合器方式转变[3]。刮板输送机面临功率不平衡以及启动问题也日益凸显，众多的学者及研发机构进行研制了相应的控制设备。

　　1.1液力耦合器传动系统

　　将液力耦合器安装在减速器与启动电机间,通过PLC控制器实现对液力耦合器内部的温度、液位以及转速等监测，并根据监测结果对电液控制阀发出控制信号，对液力耦合器内部充液量进行调整，实现刮板输送机的软启动、无负载启动、慢速/空载运行、高温换水以及停机等功能[4]。1.2双速电机传送系统该系统传动方案有2种类型，一是液力耦合器、双速电机组合，另一种是摩擦限距器、双速电机组合[5]。刮板输送机启动时按照速度高低分为低速及高速两个阶段，启动初期电机低速运行，避免启动对电网造成较大冲击，提升启动扭矩、降低动应力、延长启动时间，低速启动结束后，电机进入到高速运转阶段，实现刮板输送机软启动。电机在低速启动时输出的扭矩可以达到额定输出扭矩的200%~300%，当刮板输送机处于过载及重载情况下也可实现软启动，同时使用的摩擦限矩器及液力耦合器也可以对刮板输送机实施过载保护。

　　1.3CST传送系统

　　该传动系统由美国DODGE公司以及德国DBT公司联合研发而成，集成了减速、调速、电控、离合、冷却以及运行自动监测等功能，主要结构部件有液力驱动器、电控器、冷却系统以及传感器等。该转动系统具备驱动电机空载启动功能，降低电机启动对电网造成冲击，实现刮板输送机软启动，同时还具备无极调速、过载保护，在多点传动情况下输出功率平衡等功能。

　　1.4变频控制

　　通过改变驱动电机输入电压以及频率来达到对电机输出速度调整目的，主要装置为变频器。德国保越将电动机与变频器合而为一，研制出变频电动机，节能效益明显，同时具有较宽调频范围、较高调速精度优点。变频电动机具有的电子电力保护功能以及自动通信功能显著优越于液力耦合器、变级调速以及调压调速系统等，自动化程度高，可以实现远程自动控制。电机在启动过程中对供电电网造成的冲击小、设备功率因素较高，安全性高及可靠性强，且具备有过压、过流、过载以及欠流保护等功能。以上的4种软启动方式为刮板输送机软启动的主流方式，其他的都软启动方式有可控硅软启动系统、斩波调压软启动系统等。

　　2刮板输送机自动控制监控系统

　　2.1运行工况监测技术

　　对刮板输送机驱动电机以及减速器运行状态监控，以及控制等是实现刮板机自动控制的重要方面，现阶段该监测技术较为成熟。将在线监测技术、数据传输与采集技术等相结合，用以监测温度、电流、电压、转速等。传感器安置于驱动电机、组合开关箱以及减速器上，实现对驱动电机、减速器等在线监测功能;将监测数据通过传输网络以及数据对比处理系统，将井下刮板输送机运行状态以模拟曲线或者具体数值形式表现在井下操控台以及地面控制中心监控PC显示屏上。另外一种较为成熟的监测技术是对减速器内油质监控。一种方法为对减速器内的液压油进行取样，并进行离机检验;另外一种方法是在减速器油路上安设具有在线自动监测功能的传感器，实现对油质的连续、自动化监测。对于减速器、驱动电机等振动监测可以采用传感器对振动信息进行提取，并传输给控制器，实现对监测信号的分析判别。

　　2.2刮板机链条张力调控技术

　　刮板机链条是煤炭输送的牵引装置，摩擦严重，容易出现损坏，其中以断链故障最为常见。刮板机链条过松、过紧，刮板机重载或者过载启动等都是导致刮板链出现断链的直接原因。研制刮板输送机链条运行工况监测系统，使得刮板机链条张力随着刮板运行状态、弯曲程度、运输量以及采煤机位置等进行自动调节，提高刮板输送机的运载能力、运输效率以及运行可靠性。德国DDM公式研制AVK，美国JOY(久益)公式研发的ACTS等刮板机链条自动张紧装置均可以在可伸缩机尾刮板输送机上使用，自动的松弛或者张紧链条，使得刮板链在给定的张力范围内运行。上述的2种链条自动张紧装置均是通过液压油缸来推动机尾架移动，实现链条张紧。在刮板机机头链轮后方下侧布置传感器，用以对刮板机底链下垂度以及松弛度进行监测;在刮板机机头链轮前方上侧布置传感器，对上链松弛度进行监测。监测数据传输到微处理机，并由微处理机实现对电液控制阀组控制，通过调节液压油缸压力，实现对机尾架移动控制，保证链条具有一定的张紧力，避免由于链条过紧或者过度松弛造成输成运输事故。

　　2.3刮板机自动调直

　　从综采设备维护以及采面顶板管理等方面考虑，刮板输送机都应尽量保持平直。英国MRDE公司研制了超声测距仪以及德国有关公司均研制出红外测距仪，都可以实现对刮板机位置监测及自动调直功能。

　　3结束语

　　随着煤炭行业的不断向前发展，自动化、智能化技术在矿井中的应用不断深入，为了确保综采设备的安全、可靠运行，提升设备使用效率，刮板输送机自动化控制势必成为后续发展方向。刮板输送机自动化控制不仅仅是刮板机启动、运行、停止等过程中负荷、关键设备自动控制及监测，而且还需要采用现代化的图像处理、数据处理技术手段等，依据采煤机位置、推进速度等信息，形成适合井下条件的刮板机自动控制及故障诊断系统，实现采煤机、刮板输送机、液压支架自动联动，提高设备工作效率及作业安全性。

　　参考文献

　　[1]智国华.矿用刮板输送机链条张紧力自动监控技术及故障维护[J].煤矿现代化,2019(5):188-190.

　　[2]武昆昆.煤矿用刮板输送机常见问题分析及应对措施[J/OL].机械工程与自动化,2019(3):215-216.

　　[3]张小强.刮板输送机自动化监控系统的应用[J].机械管理开发,2018,33(12):243-245.

　　[4]宋尚山.重型刮板输送机成套装备智能化关键技术[J].机械管理开发,2018,33(8):230-232.

　　[5]王岩凯.综采工作面刮板输送机智能化、自动化控制技术[J].煤炭科技,2017(3):135-136;147.

　　作者：赵利锋 单位：山西焦煤汾西矿业两渡煤业公司

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