煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)及其控制方法。包括采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和皮帶機(jī)，其特點(diǎn)是：還包括控制箱，該控制箱分別與所述的皮帶機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和刮板輸送機(jī)連接，還包括安裝在轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量檢測(cè)裝置，該煤量檢測(cè)裝置與控制箱連接從而能提供轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息，還包括采煤機(jī)定位裝置，該采煤機(jī)定位裝置與控制箱連接從而能提供采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信息。采用本發(fā)明的輸送系統(tǒng)和控制方法后，可以通過(guò)控制箱依次發(fā)出皮帶機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，防止發(fā)生壓溜、并降低設(shè)備低負(fù)載情況下的設(shè)備磨損及功率損耗，提高采煤效率，使其適應(yīng)工作面采煤工作要求。
【專利說(shuō)明】煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 用于煤礦井工開(kāi)采的工作面輸送設(shè)備，目前其在設(shè)計(jì)中基本上都是后一級(jí)設(shè)備功 率、運(yùn)量都要大于前一級(jí)設(shè)備，并且設(shè)備開(kāi)機(jī)后無(wú)論負(fù)載大小都是恒轉(zhuǎn)速工作，這樣不但增 加了煤礦用戶設(shè)備采購(gòu)成本及設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中不必要的功率消耗，而且采煤工作效率低。 究其原因是工作面情況極其復(fù)雜，很多監(jiān)測(cè)裝置的適應(yīng)性差，很難采集到實(shí)際工作面采煤 過(guò)程工作信息，進(jìn)而無(wú)法根據(jù)負(fù)載變化情況而實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面輸送設(shè)備運(yùn)行速度的精確控 制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的之一是提供一種煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)，能夠達(dá)到 降低設(shè)備運(yùn)行磨損及功率損耗，提高整個(gè)工作面輸送設(shè)備工作效率的目的；
[0004] 本發(fā)明的目的之二是提供一種煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)的控制方 法。
[0005] -種煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)，包括米煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、 破碎機(jī)和皮帶機(jī)，其特別之處在于：還包括控制箱，該控制箱分別與所述的皮帶機(jī)、破碎機(jī)、 轉(zhuǎn)載機(jī)和刮板輸送機(jī)連接，還包括安裝在轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量檢測(cè)裝置，該煤量檢測(cè)裝置與控 制箱連接從而能提供轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息，還包括采煤機(jī)定位裝置，該采煤機(jī)定位裝置與 控制箱連接從而能提供采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信息。
[0006] 其中還包括驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置，該驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置分別與所述轉(zhuǎn)載機(jī)的驅(qū)動(dòng)部、刮 板輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部連接從而獲取其轉(zhuǎn)矩信息，該驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置還與控制箱連接。
[0007] 其中控制箱分別通過(guò)變頻器與轉(zhuǎn)載機(jī)和刮板輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部連接，從而能調(diào)整刮 板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)的鏈速。
[0008] 其中控制箱采用可編程控制器PLC或可編程操作終端。
[0009] 其中采煤機(jī)定位裝置包括安裝在采煤機(jī)護(hù)板上的紅外線發(fā)射器，以及至少兩個(gè)安 裝在液壓支架立柱上的紅外線接收器，其中所有紅外線接收器均與有線或無(wú)線傳輸裝置連 接，該有線或無(wú)線傳輸裝置與控制箱連接，從而獲取采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前 進(jìn)方向信息。
[0010] 一種煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)的控制方法，其特別之處在于，包括 如下步驟：
[0011] (1)首先在采煤機(jī)開(kāi)機(jī)前，采煤機(jī)首先將其位置信息反饋給控制箱，開(kāi)機(jī)后采煤機(jī) 實(shí)時(shí)向控制箱上傳其工作位置信息；
[0012] (2)煤量檢測(cè)裝置通過(guò)掃描瞬時(shí)轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量，并將每一瞬時(shí)煤量信息綜合成 某一時(shí)間區(qū)間內(nèi)的轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息，將此信息反饋到控制箱；
[0013] (3)控制箱將收集到的所有采煤機(jī)工作位置信息、轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息進(jìn)行處理 后，根據(jù)需要向轉(zhuǎn)載機(jī)驅(qū)動(dòng)部、刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)部的變頻器發(fā)出調(diào)整刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)鏈 速的指令，并且使刮板機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)之間的轉(zhuǎn)速相互適應(yīng)。
[0014] 步驟（2)之后還要通過(guò)驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置，采集刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)的設(shè)備啟動(dòng)及 正常運(yùn)行時(shí)間區(qū)間內(nèi)的消耗轉(zhuǎn)矩信息，實(shí)時(shí)反饋到控制箱；步驟（3)中控制箱還要對(duì)收集 到的上述消耗轉(zhuǎn)矩信息進(jìn)行處理。
[0015] 其中對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息進(jìn)行采集和處理具體包括如下步驟：
[0016] (1)、開(kāi)啟轉(zhuǎn)載機(jī)；
[0017] (2)、開(kāi)啟刮板輸送機(jī)，變頻器的控制系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)，使刮板輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行；
[0018] (3)、通過(guò)煤量檢測(cè)裝置檢測(cè)轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量，獲取煤量數(shù)據(jù)；
[0019] (4)、將得到的煤量數(shù)據(jù)反饋給控制箱計(jì)算出當(dāng)前的運(yùn)煤量，然后與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn) 行比較并據(jù)此輸出控制指令；
[0020] (5)、將控制指令傳輸給刮板輸送機(jī)變頻器，從而控制刮板輸送機(jī)的運(yùn)行速度；
[0021] 步驟（3)、（4)和（5)具體包括如下步驟：首先通過(guò)在轉(zhuǎn)載機(jī)上安裝的激光掃描傳 感器，掃描轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤層斷面輪廓，檢測(cè)出轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤層厚度信號(hào)，將該信號(hào)反饋給刮 板輸送機(jī)的控制箱，通過(guò)比例積分或微積分算出當(dāng)前的運(yùn)煤量并與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)煤量進(jìn)行 比較，根據(jù)比較結(jié)果，刮板輸送機(jī)的控制箱輸出指令控制刮板輸送機(jī)變頻器，變頻器發(fā)出信 號(hào)控制刮板輸送機(jī)的機(jī)頭電機(jī)、機(jī)尾電機(jī)，從而控制刮板輸送機(jī)的鏈速；
[0022] 步驟（4)中與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較并據(jù)此輸出控制指令具體是指：當(dāng)檢測(cè)到的轉(zhuǎn) 載機(jī)運(yùn)煤量大于額定運(yùn)量的80%，刮板輸送機(jī)按照額定鏈速運(yùn)行；當(dāng)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤 量為額定運(yùn)量的60% -80%時(shí)，刮板輸送機(jī)鏈速設(shè)為80%額定鏈速；當(dāng)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn) 煤量為額定運(yùn)量的40% -60%時(shí)，刮板輸送機(jī)鏈速設(shè)為60%額定鏈速；當(dāng)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)載機(jī) 運(yùn)煤量為額定運(yùn)量的30% -40%時(shí)，刮板輸送機(jī)鏈速設(shè)為40%額定鏈速；當(dāng)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)載 機(jī)運(yùn)煤量小于額定運(yùn)量的30%時(shí)，刮板輸送機(jī)鏈速設(shè)為30%額定鏈速。
[0023] 其中對(duì)采煤機(jī)工作位置信息進(jìn)行采集和處理具體包括如下步驟：
[0024] 首先利用采煤機(jī)定位裝置，確定采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信 息，然后通過(guò)有線或無(wú)線方式將該信息傳輸給控制箱，從而分析計(jì)算出此時(shí)刮板輸送機(jī)的 最優(yōu)運(yùn)行速度值，即當(dāng)前的刮板輸送機(jī)速度給定值，最后控制箱把得到的刮板輸送機(jī)速度 給定值輸入智能調(diào)速變頻器，通過(guò)智能調(diào)速變頻器來(lái)控制機(jī)頭電動(dòng)機(jī)和機(jī)尾電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速，從而對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行調(diào)速；
[0025] 其中利用采煤機(jī)定位裝置，確定采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信息 的具體步驟是：
[0026] (1)采煤機(jī)定位裝置包括安裝在采煤機(jī)護(hù)板上的紅外線發(fā)射器，以及至少兩個(gè)安 裝在液壓支架立柱上的紅外線接收器；
[0027] (2)當(dāng)采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)上行走時(shí)，紅外線接收器通過(guò)與紅外線發(fā)射器的配合 連續(xù)采集采煤機(jī)所在的位置點(diǎn)信息，并把信息傳輸給控制箱，控制箱根據(jù)收到的信息，從而 確定出采煤機(jī)是機(jī)頭方向行走還是機(jī)尾方向行走，并且確定出采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)上的具 體位置；
[0028] 其中分析計(jì)算出此時(shí)刮板輸送機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行速度值的具體步驟是：最優(yōu)運(yùn)行速度 值按照如下的速度曲線函數(shù)計(jì)算：
[0029] 0. 0008x2+0. 004x+0. 4 (-25 < x 彡 25)
[0030] 0? 0005x2_0. 0075x+0. 675 (25 < x 彡 100)
[0031] OOOlx+1. 15 (100 < x 彡 150)
[0032] -0. 004x+l. 9 (150 < x 彡 175)
[0033] / (x) = -0? 005x+2. 075 (175 < x ^ 185)；
[0034] 0. 0021x2-0. 83x+83. 7 (185 < x ^ -185)
[0035] -0. 005x+2. 075 (-185 < x ^ -175)
[0036] 0? 000008x2+0. 0002x-0. 4 (-175 < x < -50)
[0037] -0? 00024x2+0. 0047x+l. 62 (-50 < x 彡-25)
[0038] 其中/ (x)為刮板輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為米/秒，x為采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)機(jī)頭的 距離，單位為米。
[0039] 采用本發(fā)明的輸送系統(tǒng)和控制方法后，可以通過(guò)控制箱依次發(fā)出皮帶機(jī)、破碎機(jī)、 轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，隨之安裝在轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量檢測(cè)裝置和驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置可 以將采集到的轉(zhuǎn)載機(jī)區(qū)間煤量信息、刮板機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)驅(qū)動(dòng)部轉(zhuǎn)矩信息、采煤機(jī)在刮板機(jī)上 的相對(duì)工作位置信息等綜合反饋到工作面輸送系統(tǒng)的控制箱，綜合處理后，根據(jù)這些反饋 信息分別做出轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板機(jī)運(yùn)行速度的自動(dòng)調(diào)整，防止發(fā)生壓溜、并降低設(shè)備低負(fù)載情況 下的設(shè)備磨損及功率損耗，提高采煤效率，使其適應(yīng)工作面采煤工作要求。

【具體實(shí)施方式】
[0040] 本發(fā)明提供了一種煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)，包括采煤機(jī)、刮板輸 送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和皮帶機(jī)，還包括控制箱，該控制箱分別與所述的皮帶機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn) 載機(jī)和刮板輸送機(jī)連接，還包括安裝在轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量檢測(cè)裝置，該煤量檢測(cè)裝置與控制 箱連接從而能提供轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息，還包括采煤機(jī)定位裝置，該采煤機(jī)定位裝置與控 制箱連接從而能提供采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信息。
[0041] 其中還包括驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置，該驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置分別與所述轉(zhuǎn)載機(jī)的驅(qū)動(dòng)部、刮 板輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部連接從而獲取其轉(zhuǎn)矩信息，該驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置還與控制箱連接。其中控 制箱分別通過(guò)變頻器與轉(zhuǎn)載機(jī)和刮板輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部連接，從而能調(diào)整刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載 機(jī)的鏈速。其中控制箱采用可編程控制器PLC或可編程操作終端。其中采煤機(jī)定位裝置包 括安裝在采煤機(jī)護(hù)板上的紅外線發(fā)射器，以及至少兩個(gè)安裝在液壓支架立柱上的紅外線接 收器，其中所有紅外線接收器均與有線或無(wú)線傳輸裝置連接，該有線或無(wú)線傳輸裝置與控 制箱連接，從而獲取采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信息。
[0042] 本發(fā)明還提供了一種煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)的控制方法，包括如 下步驟：
[0043] (1)首先在采煤機(jī)開(kāi)機(jī)前，采煤機(jī)首先將其位置信息反饋給控制箱，開(kāi)機(jī)后采煤機(jī) 實(shí)時(shí)向控制箱上傳其工作位置信息；
[0044] (2)煤量檢測(cè)裝置通過(guò)掃描瞬時(shí)轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量，并將每一瞬時(shí)煤量信息綜合成 某一時(shí)間區(qū)間內(nèi)的轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息，將此信息反饋到控制箱；
[0045] (3)控制箱將收集到的所有采煤機(jī)工作位置信息、轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息進(jìn)行處理 后，根據(jù)需要向轉(zhuǎn)載機(jī)驅(qū)動(dòng)部、刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)部的變頻器發(fā)出調(diào)整刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)鏈 速的指令，并且使刮板機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)之間的轉(zhuǎn)速相互適應(yīng)。
[0046] 步驟（2)之后還要通過(guò)驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置，采集刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)的設(shè)備啟動(dòng)及 正常運(yùn)行時(shí)間區(qū)間內(nèi)的消耗轉(zhuǎn)矩信息，實(shí)時(shí)反饋到控制箱；步驟（3)中控制箱還要對(duì)收集 到的上述消耗轉(zhuǎn)矩信息進(jìn)行處理。具體是控制箱實(shí)時(shí)讀取機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部變頻器（頭部變頻 器）輸出轉(zhuǎn)矩，并精確的對(duì)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，將機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部變頻器中轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速等 信息傳送給機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部，機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部實(shí)時(shí)根據(jù)機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部傳送的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速等信息，實(shí) 時(shí)調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩，達(dá)到機(jī)頭、尾驅(qū)動(dòng)部功率平衡的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)部的保護(hù)。
[0047] 更進(jìn)一步的，其中運(yùn)煤量信息采集和處理，包括如下步驟：
[0048] (1)、開(kāi)啟刮板轉(zhuǎn)載機(jī)；
[0049] (2)、開(kāi)啟刮板輸送機(jī)，變頻器控制系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)，從0Hz逐漸加速，實(shí)現(xiàn)重載軟啟 動(dòng)；然后刮板輸送機(jī)穩(wěn)定在設(shè)定的頻率下運(yùn)行，運(yùn)行自檢程序。
[0050] (3)、通過(guò)煤量檢測(cè)裝置檢測(cè)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量，獲取煤量數(shù)據(jù)；
[0051] (4)、將得到的煤量數(shù)據(jù)反饋給刮板輸送機(jī)控制箱計(jì)算出當(dāng)前的運(yùn)煤量，然后與系 統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較并據(jù)此輸出控制指令；
[0052] (5)、控制指令傳輸給刮板輸送機(jī)變頻器，從而控制刮板輸送機(jī)的運(yùn)行速度。
[0053] 步驟（3)、（4)和（5)具體包括如下步驟：首先通過(guò)在刮板轉(zhuǎn)載機(jī)上安裝的激光掃 描傳感器，掃描轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤層斷面輪廓，檢測(cè)出刮板轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤層厚度信號(hào)，將該信號(hào) 反饋給刮板輸送機(jī)控制箱，通過(guò)比例積分或微積分算出運(yùn)煤量并與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)煤量進(jìn)行 比較，根據(jù)比較結(jié)果，刮板輸送機(jī)控制箱輸出指令控制刮板輸送機(jī)變頻器，變頻器發(fā)出信號(hào) 控制機(jī)頭尾電機(jī)，從而控制刮板輸送機(jī)的鏈速。
[0054] 步驟⑷中與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較并據(jù)此輸出控制指令具體是指：當(dāng)檢測(cè)到的刮 板轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤量大于額定運(yùn)量的80%時(shí)（即> 80% )，刮板輸送機(jī)按照額定鏈速運(yùn)行；當(dāng) 檢測(cè)到的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤量為額定運(yùn)量的60% -80%時(shí)（即< 80%且> 60% )，刮板輸送 機(jī)鏈速為80%額定鏈速；當(dāng)檢測(cè)到的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤量為額定運(yùn)量的40% -60%時(shí)（即 < 60%且> 40% )，刮板輸送機(jī)鏈速為60%額定鏈速；當(dāng)檢測(cè)到的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤量為額 定運(yùn)量的30% -40%時(shí)（即< 40%且彡30% )，刮板輸送機(jī)鏈速為40%額定鏈速；當(dāng)檢測(cè) 到的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤量小于額定運(yùn)量的30%時(shí)（即< 30% )，刮板輸送機(jī)鏈速為30%額定 鏈速。經(jīng)過(guò)試用證明，此時(shí)節(jié)能效果和設(shè)備壽命幾乎同時(shí)處于最佳的狀態(tài)，同時(shí)基本不會(huì)影 響運(yùn)煤效率。
[0055] 上述刮板輸送機(jī)的控制箱采用可編程控制器（PLC)或可編程操作終端。
[0056] 更進(jìn)一步的，其中采煤機(jī)位置信息采集和處理，包括如下步驟：
[0057] -種適用于米煤工作面的刮板輸送機(jī)，包括機(jī)頭電動(dòng)機(jī)和機(jī)尾電動(dòng)機(jī)，以及分別 與該機(jī)頭電動(dòng)機(jī)和機(jī)尾電動(dòng)機(jī)連接的智能調(diào)速變頻器，還包括控制箱，該控制箱通過(guò)有線 或無(wú)線方式與采煤機(jī)定位裝置連接，從而獲取采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向 信息，該控制箱還與所述的智能調(diào)速變頻器連接，從而根據(jù)采集到的信息對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn) 行調(diào)速。
[0058] 其中采煤機(jī)定位裝置包括安裝在采煤機(jī)護(hù)板上的紅外線發(fā)射器，以及至少兩個(gè)安 裝在液壓支架立柱中部上的紅外線接收器，例如可以在采煤機(jī)運(yùn)行路線旁的每個(gè)液壓支架 立柱上安裝一個(gè)紅外線接收器。所有紅外線接收器均與無(wú)線傳輸裝置連接，該無(wú)線傳輸裝 置通過(guò)無(wú)線方式與控制箱的無(wú)線通信單元連接。
[0059] 首先利用采煤機(jī)定位裝置，確定采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信 息，然后通過(guò)有線或無(wú)線方式將該信息傳輸給控制箱，從而分析計(jì)算出此時(shí)刮板輸送機(jī)的 最優(yōu)運(yùn)行速度值，即當(dāng)前的刮板輸送機(jī)速度給定值，最后控制箱把得到的刮板輸送機(jī)速度 給定值輸入智能調(diào)速變頻器，通過(guò)智能調(diào)速變頻器來(lái)控制機(jī)頭電動(dòng)機(jī)和機(jī)尾電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速。
[0060] 其中利用采煤機(jī)定位裝置，確定采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信息 的具體步驟是：
[0061] (1)采煤機(jī)定位裝置包括安裝在采煤機(jī)護(hù)板上的紅外線發(fā)射器，以及至少兩個(gè)安 裝在液壓支架立柱中部上的紅外線接收器；
[0062] (2)當(dāng)采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)上行走時(shí)，紅外線接收器通過(guò)與紅外線發(fā)射器1的配 合連續(xù)采集采煤機(jī)所在的位置點(diǎn)信息，并把信息傳輸給控制箱，控制箱根據(jù)收到的信息，從 而確定出采煤機(jī)是機(jī)頭方向行走還是機(jī)尾方向行走，并且確定出采煤機(jī)在輸送機(jī)上的具體 位置。
[0063] 其中分析計(jì)算出此時(shí)刮板輸送機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行速度值的具體步驟是：最優(yōu)運(yùn)行速度 值按照如下的速度曲線函數(shù)計(jì)算：
[0064] 0. 0008x2+0. 004x+0. 4 (-25 < x 彡 25)
[0065] 0? 0005x2_0. 0075x+0. 675 (25 < x 彡 100)
[0066] OOOlx+1. 15 (100 < x 彡 150)
[0067] -0. 004x+l. 9 (150 < x 彡 175)
[0068] / (x) = -0? 005x+2. 075 (175 < x ^ 185)；
[0069] 0. 0021x2-0. 83x+83. 7 (185 < x ^ -185)
[0070] -0. 005x+2. 075 (-185 < x ^ -175)
[0071] 0? 000008x2+0. 0002x-0. 4 (-175 < x < -50)
[0072] -0? 00024x2+0. 0047x+l. 62 (-50 < x 彡-25)
[0073] 其中/ (x)為刮板輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為米/秒，x為采煤機(jī)距刮板輸送機(jī)機(jī)頭的 距離，單位為米，經(jīng)過(guò)試用證明此時(shí)輸送機(jī)刮煤效能達(dá)到最優(yōu)。
[0074] 本發(fā)明刮板輸送機(jī)調(diào)速控制原理如下：
[0075] 在采煤過(guò)程中，采煤機(jī)的采煤速度相對(duì)固定，采煤截深固定，煤炭灑落在輸送機(jī)鏈 條刮板上的數(shù)量一定，這種情況下采煤機(jī)行進(jìn)方向不同，刮板輸送機(jī)刮煤速度應(yīng)當(dāng)設(shè)置不 同，采煤機(jī)在輸送機(jī)上的位置不同，刮板輸送機(jī)的刮煤速度也應(yīng)該設(shè)置不同，在采煤機(jī)在機(jī) 頭、機(jī)尾處進(jìn)行換向割煤或者切割三角煤作業(yè)時(shí)候，應(yīng)當(dāng)使刮板輸送機(jī)保持在低速度運(yùn)行。 煤智能調(diào)速變頻器根據(jù)控制箱給定值不同，通過(guò)頻率變化進(jìn)而控制輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾電動(dòng) 機(jī)運(yùn)行速度，并能根據(jù)負(fù)載變化時(shí)，控制在電機(jī)輸出速度不同時(shí)保持輸出轉(zhuǎn)矩恒定。
[0076] 當(dāng)采煤機(jī)從先輸送機(jī)機(jī)頭到機(jī)尾方向行進(jìn)作業(yè)，然后再?gòu)臋C(jī)尾到機(jī)頭方向行進(jìn)作 業(yè)循環(huán)時(shí)，刮板輸送機(jī)按照需要的理論速度運(yùn)行曲線運(yùn)行。
[0077] 通過(guò)對(duì)井下采煤工作面用輸送機(jī)SGZ1250/2X 1000、采煤機(jī)型號(hào)MG900/2310-WD、 推移中間架ZY13000/26/5/57D，采煤工作面長(zhǎng)度200米為研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)定量計(jì)算，當(dāng)采煤 機(jī)勻速前進(jìn)，采煤截深一定，支架勻速推移時(shí)候，采煤機(jī)行進(jìn)方向和在刮板輸送機(jī)位置不同 時(shí)候，輸送機(jī)在保證卸載到轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量基本一定時(shí)候需要的速度是不同的，具體速度 曲線函數(shù)如下：
[0078] 0. 0008x2+0. 004x+0. 4 (-25 < x 彡 25)
[0079] 0. 0005x2-0. 0075x+0. 675 (25 < x ^ 100)
[0080] OOOlx+1. 15 (100 < x 彡 150)
[0081] -0. 004x+l. 9 (150 < x ^ 175)
[0082] / (x) = -0? 005x+2. 075 (175 < x 彡 185)
[0083] 0. 0021x2-0. 83x+83. 7 (185 < x ^ -185)
[0084] -0. 005x+2. 075 (-185 < x ^ -175)
[0085] 0? 000008x2+0. 0002x-0. 4 (-175 < x < -50)
[0086] -0? 00024x2+0. 0047x+l. 62 (-50 < x 彡-25)
[0087] 注；/ (x)為刮板機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為米/秒，x為采煤機(jī)距刮板輸送機(jī)機(jī)頭距離，單位 為米。
[0088] 利用多個(gè)紅外線收發(fā)裝置，測(cè)出采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)上的多個(gè)位置和前進(jìn)方向， 根據(jù)上述理論速度運(yùn)行曲線理論曲線，控制箱預(yù)設(shè)采煤機(jī)運(yùn)行速度曲線，并把預(yù)設(shè)運(yùn)行速 度曲線經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)化程序及比例積分環(huán)節(jié)，給出智能控制變頻器連續(xù)不同的速度指令，智 能變頻器通過(guò)頻率的調(diào)整，變換輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾電動(dòng)機(jī)的速度，使電動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)按照理論曲 線速度值運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)在輸送機(jī)上前進(jìn)方向不同、采煤位置不同時(shí)候，輸送機(jī)始終在最 優(yōu)速度運(yùn)行，使輸送機(jī)刮煤效能達(dá)到最優(yōu)。
【權(quán)利要求】
1. 一種煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)，包括米煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破 碎機(jī)和皮帶機(jī)，其特征在于：還包括控制箱，該控制箱分別與所述的皮帶機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī) 和刮板輸送機(jī)連接，還包括安裝在轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量檢測(cè)裝置，該煤量檢測(cè)裝置與控制箱連 接從而能提供轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息，還包括采煤機(jī)定位裝置，該采煤機(jī)定位裝置與控制箱 連接從而能提供采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信息。
2. 如權(quán)利要求1所述的煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)，其特征在于：其中還 包括驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置，該驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置分別與所述轉(zhuǎn)載機(jī)的驅(qū)動(dòng)部、刮板輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng) 部連接從而獲取其轉(zhuǎn)矩信息，該驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置還與控制箱連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)，其特征在于：其中控 制箱分別通過(guò)變頻器與轉(zhuǎn)載機(jī)和刮板輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部連接，從而能調(diào)整刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載 機(jī)的鏈速。
4. 如權(quán)利要求1所述的煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)，其特征在于：其中控 制箱采用可編程控制器PLC或可編程操作終端。
5. 如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)，其特 征在于：其中采煤機(jī)定位裝置包括安裝在采煤機(jī)護(hù)板上的紅外線發(fā)射器，以及至少兩個(gè)安 裝在液壓支架立柱上的紅外線接收器，其中所有紅外線接收器均與有線或無(wú)線傳輸裝置連 接，該有線或無(wú)線傳輸裝置與控制箱連接，從而獲取采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前 進(jìn)方向信息。
6. -種煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步 驟： (1) 首先在采煤機(jī)開(kāi)機(jī)前，采煤機(jī)首先將其位置信息反饋給控制箱，開(kāi)機(jī)后采煤機(jī)實(shí)時(shí) 向控制箱上傳其工作位置信息； (2) 煤量檢測(cè)裝置通過(guò)掃描瞬時(shí)轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量，并將每一瞬時(shí)煤量信息綜合成某一 時(shí)間區(qū)間內(nèi)的轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息，將此信息反饋到控制箱； (3) 控制箱將收集到的所有采煤機(jī)工作位置信息、轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息進(jìn)行處理后，根 據(jù)需要向轉(zhuǎn)載機(jī)驅(qū)動(dòng)部、刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)部的變頻器發(fā)出調(diào)整刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)鏈速的 指令，并且使刮板機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)之間的轉(zhuǎn)速相互適應(yīng)。
7. 如權(quán)利要求6所述的煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)的控制方法，其特征在 于：步驟（2)之后還要通過(guò)驅(qū)動(dòng)部監(jiān)測(cè)裝置，采集刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)的設(shè)備啟動(dòng)及正常 運(yùn)行時(shí)間區(qū)間內(nèi)的消耗轉(zhuǎn)矩信息，實(shí)時(shí)反饋到控制箱；步驟（3)中控制箱還要對(duì)收集到的 上述消耗轉(zhuǎn)矩信息進(jìn)行處理。
8. 如權(quán)利要求6所述的煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)的控制方法，其特征在 于：其中對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)煤量信息進(jìn)行采集和處理具體包括如下步驟： (1) 、開(kāi)啟轉(zhuǎn)載機(jī)； (2) 、開(kāi)啟刮板輸送機(jī)，變頻器的控制系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)，使刮板輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行； (3) 、通過(guò)煤量檢測(cè)裝置檢測(cè)轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤量，獲取煤量數(shù)據(jù)； (4) 、將得到的煤量數(shù)據(jù)反饋給刮板輸送機(jī)的控制箱計(jì)算出當(dāng)前的運(yùn)煤量，然后與系統(tǒng) 設(shè)定值進(jìn)行比較并據(jù)此輸出控制指令； (5) 、將控制指令傳輸給刮板輸送機(jī)變頻器，從而控制刮板輸送機(jī)的運(yùn)行速度； 步驟（3)、（4)和（5)具體包括如下步驟：首先通過(guò)在轉(zhuǎn)載機(jī)上安裝的激光掃描傳感 器，掃描轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤層斷面輪廓，檢測(cè)出轉(zhuǎn)載機(jī)上的煤層厚度信號(hào)，將該信號(hào)反饋給刮板 輸送機(jī)的控制箱，通過(guò)比例積分或微積分算出當(dāng)前的運(yùn)煤量并與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)煤量進(jìn)行比 較，根據(jù)比較結(jié)果，刮板輸送機(jī)的控制箱輸出指令控制刮板輸送機(jī)變頻器，變頻器發(fā)出信號(hào) 控制刮板輸送機(jī)的機(jī)頭電機(jī)、機(jī)尾電機(jī)，從而控制刮板輸送機(jī)的鏈速； 步驟（4)中與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較并據(jù)此輸出控制指令具體是指：當(dāng)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)載機(jī) 運(yùn)煤量大于額定運(yùn)量的80%，刮板輸送機(jī)按照額定鏈速運(yùn)行；當(dāng)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤量為 額定運(yùn)量的60% -80%時(shí)，刮板輸送機(jī)鏈速設(shè)為80%額定鏈速；當(dāng)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤量 為額定運(yùn)量的40% -60%時(shí)，刮板輸送機(jī)鏈速設(shè)為60%額定鏈速；當(dāng)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤 量為額定運(yùn)量的30% -40 %時(shí)，刮板輸送機(jī)鏈速設(shè)為40 %額定鏈速；當(dāng)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn) 煤量小于額定運(yùn)量的30%時(shí)，刮板輸送機(jī)鏈速設(shè)為30%額定鏈速。
9.如權(quán)利要求6所述的煤礦井下工作面設(shè)備逆反饋式輸送系統(tǒng)的控制方法，其特征在 于：其中對(duì)采煤機(jī)工作位置信息進(jìn)行采集和處理具體包括如下步驟： 首先利用采煤機(jī)定位裝置，確定采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信息，然 后通過(guò)有線或無(wú)線方式將該信息傳輸給控制箱，從而分析計(jì)算出此時(shí)刮板輸送機(jī)的最優(yōu)運(yùn) 行速度值，即當(dāng)前的刮板輸送機(jī)速度給定值，最后控制箱把得到的刮板輸送機(jī)速度給定值 輸入智能調(diào)速變頻器，通過(guò)智能調(diào)速變頻器來(lái)控制機(jī)頭電動(dòng)機(jī)和機(jī)尾電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而 對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行調(diào)速； 其中利用采煤機(jī)定位裝置，確定采煤機(jī)相對(duì)于刮板輸送機(jī)的位置和前進(jìn)方向信息的具 體步驟是： (1) 采煤機(jī)定位裝置包括安裝在采煤機(jī)護(hù)板上的紅外線發(fā)射器，以及至少兩個(gè)安裝在 液壓支架立柱上的紅外線接收器； (2) 當(dāng)采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)上行走時(shí)，紅外線接收器通過(guò)與紅外線發(fā)射器的配合連續(xù) 采集采煤機(jī)所在的位置點(diǎn)信息，并把信息傳輸給控制箱，控制箱根據(jù)收到的信息，從而確定 出采煤機(jī)是機(jī)頭方向行走還是機(jī)尾方向行走，并且確定出采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)上的具體位 置； 其中分析計(jì)算出此時(shí)刮板輸送機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行速度值的具體步驟是：最優(yōu)運(yùn)行速度值按 照如下的速度曲線函數(shù)計(jì)算：
其中/ (X)為刮板輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為米/秒，X為采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)機(jī)頭的距離， 單位為米。
【文檔編號(hào)】E21F17/18GK104358587SQ201410520859
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】王繼國(guó), 劉克亮, 王進(jìn)軍, 劉慶華, 陳云, 涂偉, 孔進(jìn), 劉建偉 申請(qǐng)人:寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司