煤炭是一种非可再生能源,在我国,煤炭被广泛应用于发电、炼钢、建材及化工等领域,为推动社会经济的繁荣发展做出了重要的贡献。近年来,我国煤炭资源逐渐减少,煤矿开采深度不断加大、开采环境越来越恶劣,对煤矿开采设备的要求也明显提高。煤矿开采过程中,采煤机是主要的煤矿开采设备之一,其由电气、液压、机械三个系统组成。新时期,采煤机与自动化、智能化控制技术之间的结合不断深入,并出现了诸多优秀成果。
1.滚筒采煤机采煤机自动化与智能化控制系统
伴随着科学技术的不断进步,自动化煤矿开采机械设备迅速发展,诸多新兴煤矿开采设备不断涌现,滚筒采煤机便是一种常见的机械设备。滚筒采煤机是在同一方向放置截割电动设备、双截割电动设备,解决了传统采煤机的局限性。在实际应用过程中,滚筒采煤机具有人机操作、故障判断、智能保护等功能。将滚筒采煤机与自动化及智能化控制技术结合起来,以工控机为核心,可自动化、智能化地对全部滚筒采煤机进行监控,能够确保作业安全。
(1)滚筒采煤机自动化与智能化控制系统的构成
滚筒采煤机自动化与智能化控制系统,是由工控机操作系统、电气控制系统、动力系统等组成。工控机操作系统是由电机智能保护装置、工控机、启动操作模块、控制键盘等组成;动力系统是由断路器、电力变压器、高压配电装置等组成,其主要作用是为采煤机提供动力、电能支持。
(2)滚筒采煤机自动化与智能化控制系统的关键技术
①监控通信技术
作为一项系统性的工作,煤炭开采的工作量相对较大、工艺相对复杂,机械设备的操作难度也相对较大。滚筒采煤机中,对监控通信技术进行有效应用,可采取高压动力载波的方式,向集中控制台传递相关信息,从而确保煤炭开采作业的安全性。目前来说,滚筒采煤机已经在煤炭硬度普氏系数2～3的中硬煤层、煤层厚度1.3～3.5m的中厚煤层中得到了广泛应用。在实际对滚筒采煤机进行应用的过程中,需要安装远程摄像设备、传感器等装置。煤炭开采作业对信息技术有着较高的要求,因此实际操作的过程中,应确保通信功能良好。某煤矿在采煤作业的时候,在滚筒采煤机上安装了机载检测装置,并使用高宽带的光纤进行信息传输。同时,还将防爆计算机与监控通信技术有机结合起来,通过利用IP协议,可以准确、及时掌握相关信息,并对检测装置采集到的信息进行处理,然后再应用通信管道、交换设备向监控信息平台传送采煤机的相关信息,以便于对滚筒采煤机的运行现状进行有效监控。
②机载控制技术
机载控制技术,是以计算机软件为依托。计算机软件具有数据信息反馈通道、运行接口,实际应用过程中,应对机载操作的基础参数信息进行监控,且要实现与网络的连接,从而提高运行操作的效率。现阶段,随着煤炭资源的不断减少、煤矿开采深度的不断增加,煤矿采煤环境也变得越来越恶劣,在实际应用滚筒采煤机进行操作的过程中,应加大对智能信息的开发,对嵌入式控制模板进行有机应用,将现场操作总线与采煤机设备连接起来,对采煤操作的相关数据信息进行准确、高效的分析,以提高运行效率。
③走控与截割技术
滚筒采煤机在进行采煤操作的时候,对采高、走控工作比较重视。滚筒采煤机能够智能化分辨煤矿岩石变化情况,这是其自动化、智能化运行的关键点。伴随着科学技术的迅速发展,辨别方式不断增多,目前已经有了十几种,但其应用范围具有一定的局限性。即使采取记忆截割方式,也不能实现滚筒采煤机的智能化操作。但是,通过将高精度的摄像设备安装在滚筒采煤机的内部,同时在截割过程中维持相应的成像距离,便可以实现其应用范围、适应性的提升。
④故障预警技术
实际操作过程中,滚筒采煤机极易产生停滞现象。为了有效控制这一问题,滚筒采煤机实际应用过程中,应对故障预警技术进行优化与完善。牵引转动操作、截割功率较大,则会影响滚筒采煤机的安全运作,采取可以准确识别震动、温度的监控测量方式,可对滚筒采煤机运行过程中的故障进行及时预警,从而能够及时控制运行故障问题,避免意外事故的出现。目前,最新的滚筒采煤机,可以通过综合利用样本数据与信息,将原有运行状态改变,同时还能全面分析、判断系统信息应用情况,实现对操作数据信息的提前预估分析,并能在滚筒采煤机实际运行中,向地面监督的计算机输送相关信息,便于准确分析、判断系统的实际运行状态。
2.采煤机自动调高系统
采煤机在开采煤炭的过程中,伴随煤层厚度的改变,其滚筒也要相应的变化,这就提高了对采煤机调高机构精准度的要求。滚筒调高机构是采煤机中的常用调高机构,其主要作用是在采煤机的实际运行过程中灵活调整采煤机的高度,从而使采煤机始终可以适应煤层厚度不断变化的要求,确保煤炭开采作业的安全性、稳定性。自动调高系统,是应用采煤机液压系统,对调高机构进行预先设置,从而使采煤机实际运行过程中,可以根据实际情况,对采煤机高度进行自动化调节。自动调高系统是采煤机与自动化、智能化控制技术有机结合的产物。
(1)自动调高系统的组成
自动调高系统是由两个部分组成,一是记忆路径跟踪,其主要指的是人工操纵采煤机,先对煤岩体进刀,在进刀的过程中,自动调高系统可以自动收集采煤机运行中的位置信息、调高油缸位移传感器数据等资料,并在记忆数据库中储存这些信息。根据记忆数据库之中储存的信息,使用PLC控制器来自动调整采煤机滚筒的高度,即对调高油缸活塞位移、信号驱动电液压换向阀的动作进行自动控制,从而实现采煤机的自动调高。二是自适应调高,其是指在记忆路径跟踪的时候,如果煤层发生了变化,则PLC控制器对截割负载异常状况进行准确判断,并以判断结果为依据,来控制信号驱动液压控制系统,对滚筒高度进行自动调节,并自动记忆滚筒高度调整的参数,将其作为下一刀滚筒的自动调高的参考数据。通过上述两个部分,可以实现调高液压控制系统、PLC控制系统的有机连接。
(2)自动调高系统的工作原理
煤炭开采作业过程中,在采煤工作面中,双滚筒采煤机是一种常用的采煤设备,双滚筒采煤机实际操作时,滚筒调高主要采取切割部调节、摇臂调节以及机身调节的方式。不管采取什么样的调节方式,其调高的原理均是油缸活塞的伸缩。但不同调节方式的差异在于,其调节驱动方式以及调节位置不同。现阶段,摇臂调节是最为常用的一种调节方式,有着灵敏度高、范围广、稳定性好等诸多优势。因此,现对应用摇臂调节方式的自动调高系统进行分析,经过分析发现,其主要采取液压控制系统来实现自动调高。在进行割煤的时候,采煤机的液压泵,主要采取电动机来调整其运行情况,油箱中的压力油是经过吸油过滤器,再进入到液压泵之中,若不需要对采煤机高度进行调节,则压力油回到油池;若是煤层高度发生改变,需要对采煤机高度进行调节,则压力油经调高换向阀,进入调高油缸,调高油缸排油腔中油液经调高换向阀回油池,至滚筒调整到位,即至调高换向阀运行停止。
(3)自动调高系统的作用
就目前来说,煤炭开采过程中,面临着越来越复杂、恶劣的矿井环境,同时采煤工作面有着严重的噪声污染、粉尘污染,仅凭采煤机司机的感官,往往难以对采煤机的截割情况、顶底板的位置进行准确判断。若是采煤机滚筒位于不合适的高度,则其切割顶底板的过程中会导致截齿的磨损加剧,降低采煤机的使用寿命。在高瓦斯矿井中作业的时候,切割顶底板岩石的过程中还会出现火花,容易引起瓦斯爆炸等安全事故。若是采煤机滚筒较低,则实际切割的时候切割过少,会降低开采效率。而应用自动调高系统,便可以有效预防上述问题,减少采煤机故障问题的出现,确保采煤机的使用寿命,保障采煤作业安全,确保回采率,还可以降低人工劳动强度。
3.结语
综上所述,在产业升级、行业转型背景下,煤炭开采设备的自动化、智能化发展已经成为必然趋势。采煤机是一种重要的煤炭开采设备,应不断加大采煤机与自动化、智能化控制技术的结合,提高采煤机的自动化、智能化水平,从而为煤矿安全、稳定生产提供有力的支持。
摘要：在现代矿业生产过程中,采煤机是一种不可或缺的机械设备。现代信息技术、自动化控制、人工智能等现代科技的迅速发展,为采煤机的自动化、智能化发展提供了有效的支持。新时期,将采煤机这一传统机械与自动化控制、智能化控制等新兴技术有机融合起来是推动矿业现代化发展的重要途径。文章主要对采煤机自动化及智能化控制技术的相关问题进行了分析,希望可以为相关研究及实践提供有效的参考与指导。
关键词：采煤机,自动化控制技术,智能化控制技术,滚筒采煤机,调高机构
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