綜掘機(jī)供水量智能控制技術(shù)研究

王曉亮

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司雙柳煤礦， 山西 柳林 033300）

引言

現(xiàn)階段煤巖巷道掘進(jìn)中所應(yīng)用的綜掘機(jī)不僅具備破巖功能，而且可通過(guò)機(jī)載錨桿機(jī)實(shí)現(xiàn)錨桿鉆進(jìn)、施工。在巷道掘進(jìn)、圍巖支護(hù)過(guò)程中液壓系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量的余熱，若不能及時(shí)降低液壓系統(tǒng)溫度會(huì)使得液壓油溫度過(guò)高，從而制約綜掘機(jī)高效生產(chǎn)；綜掘機(jī)冷卻系統(tǒng)無(wú)法起到有效降溫后會(huì)導(dǎo)致綜掘機(jī)溫度異常，需要停機(jī)冷卻，從而降低綜掘機(jī)工作效率。因此，合理確定供水量對(duì)提高綜掘機(jī)工作效率具有重要意義。因此，以某礦井常用的綜掘機(jī)為研究對(duì)象，在對(duì)綜掘機(jī)供水系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上提出通過(guò)智能化控制供水量，以便達(dá)到冷卻降溫、供水量以及噴霧降塵間的平衡，提高綜掘機(jī)工作效率。

1 綜掘機(jī)供水系統(tǒng)分析

綜掘機(jī)供水系統(tǒng)主要應(yīng)用于電機(jī)、液壓系統(tǒng)冷卻以及掘進(jìn)迎頭噴霧降塵中，綜掘機(jī)供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1 所示。水進(jìn)入到綜掘機(jī)內(nèi)先經(jīng)過(guò)反沖洗過(guò)濾器進(jìn)行凈化，后將水路分為2 路：一路水經(jīng)球閥后進(jìn)入到綜掘機(jī)內(nèi)噴霧系統(tǒng)，用以冷卻截割齒以及掘進(jìn)迎頭噴霧降塵；另一路水將水壓降低至1.5 MPa 后再細(xì)分為2 路，其中一路通經(jīng)過(guò)增壓后經(jīng)高壓外噴霧噴出，另一路先后經(jīng)過(guò)板翹式冷卻器、蛇形冷卻器、截割電機(jī)以及泵站電機(jī)后通過(guò)冷卻噴霧噴出[1-2]。

從圖1 看出，掘進(jìn)機(jī)供水系統(tǒng)中各供水分支供水壓力、流量等位置，當(dāng)某一管路缺水或者供水過(guò)量時(shí)，系統(tǒng)均無(wú)對(duì)應(yīng)的預(yù)警、調(diào)節(jié)功能，只有當(dāng)掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)位置出現(xiàn)積水、電機(jī)或者液壓系統(tǒng)出現(xiàn)高溫預(yù)警后方能發(fā)現(xiàn)供水系統(tǒng)故障。因此，文中提出一種綜掘機(jī)供水智能控制系統(tǒng)對(duì)供水量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便提高綜掘機(jī)生產(chǎn)保障能力[3]。

圖1 綜掘機(jī)供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 供水智能控制系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

綜掘機(jī)供水智能控制系統(tǒng)運(yùn)行原理見圖2 所示，具體在綜掘機(jī)原有的供水管路上分別安裝比例電磁水閥、壓力傳感器以及流量傳感器，在供水管路上安裝上述傳感器以及電磁閥即可實(shí)現(xiàn)供水量控制以及壓力、流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

圖2 綜掘機(jī)供水智能控制系統(tǒng)運(yùn)行原理

具體布置的比例電磁水閥I 用以對(duì)綜掘機(jī)供水總量進(jìn)行控制，比例電磁水閥II、III 分別控制內(nèi)噴霧以及外噴霧流量。比例電磁水閥與壓力、流量傳感器進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，并綜合壓力、流量監(jiān)測(cè)結(jié)果按照預(yù)先控制程序控制比例電磁水閥開啟度，實(shí)現(xiàn)對(duì)供水量的智能控制。比例電磁水閥自身具備信號(hào)反饋功能，可綜合實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出、信號(hào)反饋功能；流量傳感器以及壓力傳感器用以監(jiān)測(cè)供水系統(tǒng)變化情況。智能控制系統(tǒng)中的PLC 用以對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，并形成控制閉環(huán)[4-5]。

2.2 供水智能控制邏輯

具體綜掘機(jī)供水智能控制邏輯見圖3 所示，壓力傳感器I 及III、流量傳感器III 監(jiān)測(cè)結(jié)果按照預(yù)先設(shè)定的控制邏輯處理后控制比例電磁水閥II，根據(jù)需要調(diào)整外噴霧流量及壓力；壓力傳感器II 及流量傳感器II 監(jiān)測(cè)結(jié)果按照設(shè)定邏輯處理后控制比例電磁水閥II，用以調(diào)節(jié)內(nèi)噴霧流量、壓力；比例電磁水閥I 運(yùn)行控制則依據(jù)供水系統(tǒng)中所有壓力、流量傳感器監(jiān)測(cè)結(jié)果確定。

圖3 綜掘機(jī)供水智能控制邏輯圖

供水智能控制系統(tǒng)共設(shè)計(jì)有3 個(gè)水量調(diào)節(jié)流量，分別為最高流量、標(biāo)準(zhǔn)流量以及最低流量。當(dāng)綜掘機(jī)實(shí)際供水超過(guò)供水最高流量時(shí)，為了避免巷道掘進(jìn)迎頭出現(xiàn)積水，PLC 控制器則下向比例電磁水閥I 發(fā)出指令，適當(dāng)降低開口來(lái)降低供水量；當(dāng)綜掘機(jī)實(shí)際供水量小于最低流量時(shí)，綜掘機(jī)截割電機(jī)、液壓系統(tǒng)等均無(wú)法啟動(dòng)，從根本上避免設(shè)備溫度過(guò)高問(wèn)題，同時(shí)適當(dāng)增加比例電磁水閥I 開口量，提高供水量；當(dāng)綜掘機(jī)供水量在最高到最低流量間時(shí)，PLC控制器則依據(jù)供水管路中壓力、流量、電機(jī)溫度以及液壓系統(tǒng)溫度等綜合分析，判斷供水流量是否在滿足要求，同時(shí)根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整比例電磁水閥I 開口情況[6-7]。

綜掘機(jī)供水標(biāo)準(zhǔn)流量通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲取，該流量即為綜掘機(jī)工作面常規(guī)供水量M，最高流量為1.1M，最低流量為0.9M。

3 結(jié)語(yǔ)

綜掘機(jī)智能供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要部件為壓力、流量傳感器以及比例電磁水閥、PLC 控制器等，通過(guò)PLC 控制器綜合分析壓力、流量以及綜掘機(jī)機(jī)載溫度傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)整各位置的比例電磁水閥開啟度實(shí)現(xiàn)供水量的智能調(diào)節(jié)。

在綜掘機(jī)上通過(guò)使用供水量智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)綜掘機(jī)供水量的實(shí)時(shí)掌握，不僅滿足綜掘機(jī)內(nèi)液壓、機(jī)電系統(tǒng)冷卻降溫需要，而且避免綜掘機(jī)供水量過(guò)大導(dǎo)致巷道迎頭出現(xiàn)積水問(wèn)題。