采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用

文/武行宇

幾十年來，我國煤炭事業(yè)蓬勃發(fā)展，煤礦開發(fā)程度不斷加深，同時，煤礦資源越來越少，煤礦開采環(huán)境也越來越惡劣，因此也逐漸提高了對煤礦生產(chǎn)設(shè)備的要求。采煤機(jī)是煤礦開采過程中不可或缺的重要機(jī)械設(shè)備，其主要由機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)等部分組成。采煤機(jī)實際進(jìn)行煤礦開采的時候，滾筒需要隨著煤層厚度的變化而發(fā)生改變，這就要求采煤機(jī)必須要有高精準(zhǔn)度的調(diào)高機(jī)構(gòu)。普通采煤機(jī)中，是由液壓系統(tǒng)為調(diào)高機(jī)構(gòu)提供動力的。采煤機(jī)中，調(diào)高機(jī)構(gòu)占據(jù)著核心地位，調(diào)高機(jī)構(gòu)的性能對采煤機(jī)的穩(wěn)定性產(chǎn)生著明顯的影響，還在一定程度上影響著煤礦開采效率?；谶@樣的原因，必須加強(qiáng)對采煤機(jī)自動化調(diào)高系統(tǒng)的應(yīng)用，充分發(fā)揮采煤機(jī)自動化調(diào)高系統(tǒng)的優(yōu)勢，促進(jìn)煤礦開采效率的提高。

1 采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)研究

1.1 系統(tǒng)簡介

采煤機(jī)中主要應(yīng)用滾筒調(diào)高機(jī)構(gòu)，作用是在采煤機(jī)工作的時候?qū)Σ擅簷C(jī)的高度進(jìn)行調(diào)整，以便于使采煤機(jī)可以靈活適應(yīng)煤層厚度變化的要求，保證礦井生產(chǎn)的可靠性、穩(wěn)定性。采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)主要是應(yīng)用液壓系統(tǒng)，預(yù)先設(shè)置采煤機(jī)的調(diào)高機(jī)構(gòu)，以便于在采煤機(jī)實際工作的時候可以根據(jù)采場實際情況自動化調(diào)節(jié)高度。

1.2 組成結(jié)構(gòu)

采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)主要由記憶路徑跟蹤、自適應(yīng)調(diào)高兩個部分組成，通過這兩個部分，將PLC 控制系統(tǒng)、調(diào)高液壓控制系統(tǒng)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(jī)實施人工操縱，先對煤巖體進(jìn)刀，進(jìn)刀過程中，采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)對采煤機(jī)工作過程中的位置信息、調(diào)高油缸位移傳感器數(shù)據(jù)等收集起來，并儲存進(jìn)記憶數(shù)據(jù)庫。以記憶數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息為根據(jù)，由PLC 控制器對采煤機(jī)的滾筒高度進(jìn)行自動調(diào)整，也就是通過對調(diào)高油缸活塞位移進(jìn)行自動控制、對信號驅(qū)動電液壓換向閥的動作進(jìn)行自動控制，來實現(xiàn)采煤機(jī)的自動調(diào)高。

1.2.2 自適應(yīng)調(diào)高

自適應(yīng)調(diào)高指的是，記憶路徑跟蹤時，若是煤層情況出現(xiàn)改變，PLC 控制器便會準(zhǔn)確評估截割負(fù)載異常情況，并以此為根據(jù)，對信號驅(qū)動液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而自動地調(diào)節(jié)滾筒高度，并對調(diào)整的參數(shù)進(jìn)行自動記憶，為下一刀滾筒的自動調(diào)高提供有效的參數(shù)。

1.3 工作原理

煤礦開采時，雙滾筒采煤機(jī)是采煤工作面中最為常用的機(jī)械設(shè)備，實際工作的時候，采煤機(jī)主要采取機(jī)身調(diào)節(jié)、搖臂調(diào)節(jié)、切割部調(diào)節(jié)的方式來進(jìn)行滾筒調(diào)高。但不管是哪種調(diào)節(jié)方式，均是以油缸活塞伸縮為原理來進(jìn)行調(diào)高的，不同的是其調(diào)節(jié)位置、調(diào)節(jié)驅(qū)動方式存在差異。目前來說，應(yīng)用最為廣泛的是搖臂調(diào)節(jié)方式，其具有穩(wěn)定性高、調(diào)節(jié)靈敏度高、調(diào)節(jié)范圍廣的優(yōu)勢?；诖?，現(xiàn)主要對采取搖臂調(diào)節(jié)方式的采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)進(jìn)行了研究，其主要應(yīng)用液壓控制系統(tǒng)來進(jìn)行自動調(diào)高。

采煤機(jī)割煤的時候，液壓泵的運(yùn)行情況主要通過電動機(jī)進(jìn)行調(diào)整，油箱中的壓力油經(jīng)過吸油過濾器，進(jìn)入液壓泵，無需改變采煤機(jī)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(jī)高度的時候，壓力油便會經(jīng)過調(diào)高換向閥，進(jìn)到調(diào)高油缸，調(diào)高油缸排油腔的油液經(jīng)調(diào)高換向閥回油池，至滾筒調(diào)整到位，也就是調(diào)高換向閥運(yùn)行停止為止。

2 采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用自動調(diào)高系統(tǒng)的意義

煤礦生產(chǎn)中，井下作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜、惡劣，采煤工作面粉塵多、噪聲大，因此單純憑借采煤機(jī)司機(jī)的聽覺、視覺等感官，難以及時、準(zhǔn)確地判斷頂?shù)装宓奈恢谩⒉擅簷C(jī)截割狀態(tài)。如果采煤機(jī)滾筒高度不合適，對頂?shù)装暹M(jìn)行切割，則會磨損截齒，在一定程度上損壞采煤機(jī)機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)的零部件，降低采煤機(jī)的可靠性。同時，高瓦斯礦井開采過程中，若是對頂?shù)装鍘r石進(jìn)行切割，還容易出現(xiàn)火花，引起瓦斯爆炸，從而極易導(dǎo)致煤礦事故。如果采煤機(jī)滾筒位置過于保守，導(dǎo)致其切割過少，則會影響煤層開采效率與效果，導(dǎo)致不必要的資源浪費(fèi)。為了避免上述問題的情況，必須加強(qiáng)對采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的研究。通過應(yīng)用采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)，不僅可以減少人工作業(yè)強(qiáng)度，還有利于確保采煤工作面的安全性，也能減少設(shè)備的故障率及損耗，提高回采率。

2.2 采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的應(yīng)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(jìn)了采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)，并對其中一個采煤工作面的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)，主要利用液壓系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、自動化控制。該采煤工作面共有采集點(diǎn)500 個，采煤機(jī)滾筒共有600 個高度值，每間隔200 毫秒采集1 次數(shù)據(jù)。實踐證實，采煤機(jī)調(diào)高機(jī)構(gòu)的調(diào)高誤差在0.070 米以下，說明，采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)有著良好的穩(wěn)定性。

3 采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的特點(diǎn)

3.1 采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)

采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)便是采煤機(jī)與自動化控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種主要形式，其主要特點(diǎn)包括：

3.1.1 動態(tài)特性

動態(tài)特性是采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的一個主要特征，受到較大荷載的情況下，也就是大慣性負(fù)載，也可以保證采煤機(jī)的穩(wěn)定性。

3.1.2 應(yīng)用范圍較廣

采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)具有穩(wěn)定性強(qiáng)、成本低、質(zhì)量輕、施工壽命長等諸多優(yōu)勢，同時便于使用與維護(hù)，操作簡單，因此應(yīng)用范圍較廣。

3.1.3 輸出功率穩(wěn)定

在要求工作時間內(nèi)，采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的輸出功率可保持穩(wěn)定，從而可以滿足力矩、轉(zhuǎn)速要求，使采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)保持充足的動力。

3.1.4 調(diào)負(fù)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(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)具有較強(qiáng)的調(diào)負(fù)載能力、較大的調(diào)負(fù)載剛度，因此，可有效避免反操作問題的出現(xiàn)。

3.2 液壓控制系統(tǒng)

液壓控制系統(tǒng)是采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)中的主要組成部分，其主要特點(diǎn)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(xiàn)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(jī)調(diào)高時，調(diào)高機(jī)構(gòu)受到的負(fù)載較大。但考慮到采煤機(jī)調(diào)高的靈敏性、可靠性以及液壓控制系統(tǒng)的各種優(yōu)勢，可以在采煤機(jī)滾筒調(diào)高控制中應(yīng)用液壓控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)對采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的完善。

3.2.2 散熱好

液壓控制系統(tǒng)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(jī)的散熱。

3.2.3 力矩大

液壓控制系統(tǒng)的體積較小、質(zhì)量較輕，很小的慣性下便可以產(chǎn)生較大力矩。

4 結(jié)語

綜上所述，采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)，主要借助液壓控制系統(tǒng)實現(xiàn)搖臂的自動化控制，進(jìn)而達(dá)到采煤機(jī)滾筒的自動調(diào)高。采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)符合煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，是提高煤礦開采效率的有效手段。