刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)在煤礦綜采工作面中的應(yīng)用

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（大同同比機(jī)械制造有限公司 山西 037001）

引言

刮板輸送設(shè)備是綜采工作中不可或缺的重要設(shè)備，傳統(tǒng)的刮板輸送機(jī)具有不少劣勢，包括其工作效率較低、選型難度較高、設(shè)備利用率低等等，另外大多數(shù)刮板輸送設(shè)備都是以固定功率運(yùn)行，所以需要更高的能耗投入，導(dǎo)致企業(yè)的成本增加，不利于實(shí)現(xiàn)良好的市場競爭空間。另外，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，設(shè)備的磨損也會加劇，如果不進(jìn)行合理控制，會導(dǎo)致壽命縮減，投資回報(bào)率難以提升。為了進(jìn)一步探討刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用策略，現(xiàn)結(jié)合具體案例介紹如下。

1.工況概述

本項(xiàng)目選擇自山西某礦綜采工作區(qū)，該區(qū)域開采的煤層厚度為1.5m～3.3m，平均厚度為2.4m，整體結(jié)構(gòu)較為簡單，傾角平均7.2°。從綜采面結(jié)構(gòu)上來看，走向長度為1055m，橫向長度為244m，采取刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)替代傳統(tǒng)機(jī)械化采煤工藝，以此來滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)中高質(zhì)量發(fā)展的客觀需求，同時克服掉輸送機(jī)軟啟動、供電控制不足、故障頻發(fā)等問題。

2.刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)主要構(gòu)成

刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建質(zhì)量決定了后期運(yùn)行的可靠性，根據(jù)刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與生產(chǎn)工藝要求，現(xiàn)構(gòu)建控制系統(tǒng)內(nèi)容如下。

(1)狀態(tài)診斷系統(tǒng)

狀態(tài)診斷系統(tǒng)的構(gòu)建需要包括以下方面：一是在線診斷控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要通過油溫傳感、油位傳感等設(shè)備來實(shí)現(xiàn)工藝流程的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)油溫、油位發(fā)生偏轉(zhuǎn)，需要及時對其進(jìn)行調(diào)整，通過自動報(bào)警的方式來解決相關(guān)問題。這樣的模式下不但可以保護(hù)電機(jī)，同樣也有助于解決運(yùn)行過程中里程保養(yǎng)問題；二是機(jī)尾張緊系統(tǒng)。張緊系統(tǒng)是狀態(tài)診斷的重要組成部分，一定程度上影響到生產(chǎn)的可靠性。機(jī)尾安裝專用壓力傳感設(shè)備，能夠很好的控制張緊程度，同時保持張緊的穩(wěn)定性，在刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸煤炭過程中，借助于伸縮機(jī)尾調(diào)節(jié)的方式能夠找到合適的位置，刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)載過程可以隨時檢查刮板運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行情況，確保鏈條的最大張緊力，在不影響鏈條質(zhì)量的情況下達(dá)到相應(yīng)的診斷效果。

(2)智能化管理系統(tǒng)

智能化系統(tǒng)的主要功能是解決生產(chǎn)過程中設(shè)備的節(jié)能控制與可靠性控制等方面，能夠很好的適應(yīng)安全性、智能化管理等方面的要求，從而降低能源消耗，提升企業(yè)的綜合效益，主要分為如下兩個模塊：其一，可控軟啟動程序?？煽剀泦映绦虿扇》煮w變頻的模式，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)與變頻器的劃分，采取主機(jī)、輔機(jī)的相互配合，啟動過程中會采取主機(jī)先運(yùn)行，隨后輔機(jī)根據(jù)主機(jī)的指令做出相應(yīng)的運(yùn)行判斷，整個過程可以得到很好的控制。相比于常規(guī)啟動模式，可控軟啟動程序應(yīng)用后能夠確保刮板機(jī)即使是在重載的條件下，也可以實(shí)現(xiàn)短時間內(nèi)轉(zhuǎn)矩的最大化，這個過程中能夠持續(xù)輸出最大值，同時適應(yīng)復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境而不會出現(xiàn)短期超載的問題。除此之外，由于適應(yīng)多次運(yùn)行環(huán)境與生產(chǎn)條件，過程中不再需要隔離開關(guān)的設(shè)置，所以控制臺轉(zhuǎn)換接口也能夠通過變頻設(shè)備來進(jìn)行調(diào)整，輸出的節(jié)奏達(dá)到最優(yōu)化，根據(jù)信息的來源來進(jìn)行信息節(jié)奏的調(diào)節(jié)，輔機(jī)跟隨變頻主機(jī)實(shí)施運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠更好的滿足設(shè)備發(fā)展的需要。在刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行過程中，也可以根據(jù)主機(jī)的實(shí)際指令做出相應(yīng)的判斷，確保扭矩保護(hù)操作的效率，避免設(shè)備出現(xiàn)故障與異常，即使是出現(xiàn)異常也會自動實(shí)施保護(hù)，進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的可靠性。

3.刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)的主要特征

刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)主要包括變頻器技術(shù)、控制技術(shù)、掃描儀技術(shù)、鏈條張緊等多個技術(shù)類型，分別探討如下。

(1)變頻器技術(shù)

變頻器技術(shù)是一種集成數(shù)字變頻裝置與防爆控制技術(shù)為一體的綜合類型技術(shù)，該技術(shù)主要解決異步電動機(jī)的使用控制問題，包括電流與力矩的適應(yīng)性控制。借助于變頻器控制技術(shù)，能夠很好的應(yīng)對不同類型的電網(wǎng)環(huán)境，降低設(shè)備運(yùn)行過程中的電路波動。由于實(shí)際的使用曲線能夠根據(jù)具體的環(huán)境來進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少設(shè)備沖擊的不良影響，所以適應(yīng)性極強(qiáng)。

(2)控制技術(shù)特征

變頻器本身特征包括有變頻、短路等方面的保護(hù)功能，所以可以通過顯示器切屏展示的方式來解決各種具體問題。變頻控制器技術(shù)的應(yīng)用主要借助于計(jì)算機(jī)、顯示器、處理器的構(gòu)成來解決變頻器控制問題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集以及煤量數(shù)據(jù)分析，設(shè)備連接等等。從外部連接鍵盤后實(shí)施操作，更是解放了工人的雙手，顯著提升了工作的效率與精準(zhǔn)度。

(3)掃描儀技術(shù)特征

掃描儀技術(shù)主要用于解決煤量分布與控制的問題，通過掃描儀、交換機(jī)等多種零件來解決刮板輸送機(jī)煤量檢測的問題，隨時對煤量、高度以及其他信息進(jìn)行分析、檢索，通過相關(guān)掃描設(shè)備來獲取精準(zhǔn)信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制目標(biāo)。掃描過程中還可以借助于刮板移動分析控制的方式來對煤炭煤堆的體積進(jìn)行探索。

(4)鏈條張緊設(shè)備特征

鏈條張緊控制技術(shù)主要借助于伸縮裝置、傳感設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，通過該技術(shù)能夠滿足刮板運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸過程的合理控制，解決有效輸出與軸承溫度控制等方面的要求。由于各個部分之間都可以通過冷卻水溫度控制來進(jìn)行解決，刮板輸送機(jī)更能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制，所以張緊設(shè)備的穩(wěn)定性更強(qiáng)。

4.刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)在煤礦綜采工作面中的應(yīng)用

刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于綜采工作面當(dāng)中，主要實(shí)現(xiàn)如下三個方面的具體功能。

(1)智能調(diào)速

智能調(diào)速是刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)的重要技術(shù)特征，同時也是其廣泛應(yīng)用于綜采工作中最為主要的因素之一。從客觀上來看，綜采工作涉及到十分復(fù)雜的工作環(huán)境與工藝流程，在實(shí)際操作中大部分的刮板輸送設(shè)備都選擇定頻操作的模式，這樣的模式不但會存在較大功率負(fù)荷，影響經(jīng)濟(jì)效益，其工作的適應(yīng)性也較差，不能夠滿足不同類型的生產(chǎn)需求。但是通過刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)匹配。在刮板機(jī)需要的運(yùn)煤量相對較小時，可以通過刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)變頻低速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時能耗可以得到顯著的控制。在需要較大的運(yùn)輸量時，則可以通過智能化調(diào)整的方式來滿足更高水平的要求，此時驅(qū)動電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度會增加，實(shí)現(xiàn)煤炭的快速運(yùn)輸，進(jìn)一步改善了刮板運(yùn)輸?shù)男?，降低了能耗的占比。根?jù)實(shí)際本項(xiàng)目投入使用后的情況來看，相比于傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備而言，刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)能夠降低刮板輸送機(jī)自身電量能耗30%左右，根據(jù)計(jì)算，每年可以節(jié)約電費(fèi)230萬元以上。

(2)故障處理

刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)本身具有良好的故障診斷系統(tǒng)，通過在線診斷搭配自動故障排查的方式，能夠很好的解決故障率較高的問題。其中，DTC直接轉(zhuǎn)矩控制作為刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)技術(shù)核心之一，其應(yīng)用后可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的高轉(zhuǎn)矩啟動，達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的150%，此時刮板輸送機(jī)會在重載后出現(xiàn)斷電保護(hù)，而刮板鏈也可以通過刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)措施，通過設(shè)置最大力矩保護(hù)的方式來盡可能避免斷鏈問題發(fā)生。系統(tǒng)本身具備一定的保護(hù)功能后，也可以連接到斷裂自動停車系統(tǒng)當(dāng)中，避免出現(xiàn)設(shè)備損壞問題。采取刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)搭配變頻器能夠顯著提升設(shè)備的故障處理效率，綜合故障控制率達(dá)到25%以上，綜采面的安全化水平得到了鞏固與強(qiáng)化。

(3)控制優(yōu)化

控制優(yōu)化的主要目標(biāo)是降低人工操作帶來的失誤，同時也有助于解決故障率偏高等問題，具體實(shí)施優(yōu)化時需要考慮到驅(qū)動電機(jī)的啟動效率與使用量問題，以降低故障發(fā)生率，提升驅(qū)動效率與穩(wěn)定性為目標(biāo)即可。

5.總結(jié)

綜上所述，刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)在綜采工作中得到合理應(yīng)用，不但可以解決生產(chǎn)效率低下問題，同時借助于智能化控制與自動診斷設(shè)備，可以提升生產(chǎn)的可靠性，進(jìn)一步提升生產(chǎn)效益，適應(yīng)于不同類型的綜采面工作需求。在本次研究中重點(diǎn)探討了刮板輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢與特征，為了更好的適應(yīng)不同類型綜采工作面需要，還需要進(jìn)一步發(fā)揮智能調(diào)速、故障處理、控制優(yōu)化等方面的功能，提升技術(shù)適應(yīng)性，滿足生產(chǎn)實(shí)踐需要，為行業(yè)的穩(wěn)定高速發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。