CN102108862B - 一种采煤设备及其滚筒电气调速系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于采煤设备的滚筒电气调速系统,包括第一检测元件、控制元件,和调速元件。本发明滚筒的转速可以适应随时变化的割煤煤层状况,避免了滚筒遇到硬煤层而造成的损坏,提高了滚筒的使用寿命;同时,在常态的使用情况下,例如采煤设备在较软煤层中工作时,又能够保证滚筒具有较快的转速,从而保证了采煤设备的采煤效率。控制元件还可以通过牵引调速元件调节牵引速度,使采煤机牵引速度与截割速度合理匹配,实现安全高效截割。控制元件还可以通过检测元件检测滚筒装煤效果,通过检测元件接收运输机受力情况,然后控制采煤机截割和牵引速度,保证综采设备高产高效。本发明还公开了一种包括上述滚筒电气调速系统的采煤设备。
Description
技术领域
本发明涉及矿工设备技术领域,特别涉及一种用于采煤设备的滚筒电气调速系统。本发明还涉及一种包括上述滚筒电气调速系统的采煤设备。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展,煤炭需求量日益增大与其落后的产能矛盾逐渐突出。这就对综合机械化采煤设备的复杂环境适应性以及开采效率提出了更高的要求。
滚筒式采煤机是综合机械化采煤设备的核心。典型的滚筒式采煤机主要由截割部、牵引部、电气装置等部分组成。其中滚筒是截割部的最关键部件之一,决定了采煤机的生产效率以及整机质量。传统的滚筒式采煤机截割部由截割电机输出恒定的动力,从而驱动滚筒体以恒定的转速转动,滚筒体旋转同时带动螺旋叶片上的组合截齿进行割煤作业,螺旋叶片的螺旋滚动将割下的原煤转运至采煤机的输送系统上。
传统的滚筒式采煤机滚筒因其只能输出恒定的转速和转矩,难以适应复杂的煤矿地质条件。井下煤层工作面通常硬度等级是变化的,而且煤层内部含有较多的夹矸甚至是硬岩,因此滚筒在采煤作业中受力变化较大,特别是当遇到较硬的夹矸或者岩石时,滚筒的恒定转速会使输出转矩不足从而导致滚筒卡死,甚至造成滚筒上的截齿断裂,造成重大事故;
此外,恒定的滚筒截割速度和转矩也阻碍了工作面综合采煤效率的提高。工作面的采煤效率需要刮板机和采煤机高度配合实现。目前滚筒式采煤机根据刮板机的载荷能力仅能调节牵引速度以实现采煤与运输的平衡,从而达到高效率。由于截割速度恒定,当采煤机在较软的煤层进行割煤作业时,滚筒转速相对过慢,采煤效率降低;而当刮板机落煤量较大时,滚筒继续以恒速截割而无法实现降速或停止,从而导致刮板运输机承载过高而停机。
综上所述,典型的滚筒式采煤机因其恒定的滚筒截割速度,难以适应复杂的煤矿地质条件需要,且阻碍了采煤效率的进一步提高。因此以上两个方面成为本领域技术人员亟须解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于采煤设备的滚筒电气调速系统,其既能够保证采煤设备的采煤效率,又能够避免滚筒遇到硬煤层而造成的损坏,提高了滚筒的使用寿命。本发明的另一目的是提供一种包括上述滚筒电气调速系统的采煤设备。
为解决上述技术问题,本发明提供一种用于采煤设备的滚筒电气调速系统,包括:
第一检测元件,实时检测所述采煤设备的滚筒的工作阻力,并得到与所述工作阻力大小相应的输出信号;
控制元件,接收所述输出信号,将所述输出信号与预定信号相比较,并根据预定策略控制调速元件调速;
调速元件,所述控制元件的控制下调节所述滚筒的截割电机的输出动力;
截割电机,在所述调速元件的控制下向所述滚筒输出动力,并控制所述滚筒的转速;所述预定策略为,当所述滚筒的工作阻力大于预定阻力时,控制所述截割电机降低所述输出动力,所述截割电机控制所述滚筒降低转速;当所述滚筒的工作阻力小于或者等于所述预定阻力时,控制所述截割电机提高所述输出动力,所述截割电机控制所述滚筒提高转速。
优选地,所述截割电机为调速电机。
优选地,所述调速元件包括反馈模块,所述反馈模块反馈所述调速电机的速度。
优选地,还包括牵引调速元件,所述控制元件控制所述牵引调速元件调节牵引速度,所述采煤设备的牵引速度与其截割速度相匹配。
优选地,还包括第二检测元件和第三检测元件,所述控制元件控制所述第二检测元件检测所述滚筒的装煤效果,所述控制元件控制所述第三检测元件接收所述采煤设备的运输机的受力情况信号,根据所述运输机的受力情况控制所述采煤设备的截割速度和牵引速度。
优选地,所述输出信号为电信号。
本发明还提供一种采煤设备,包括滚筒和调节所述滚筒转速的滚筒电气调速系统,所述滚筒电气调速系统为如上述任一项所述的滚筒电气调速系统。
本发明所提供的用于采煤设备的滚筒电气调速系统,包括第一检测元件、控制元件、调速元件和截割电机,其中第一检测元件用于实时检测所述采煤设备的滚筒的工作阻力,并得到与所述工作阻力大小相应的输出信号的检测元件、用于接收所述输出信号,将所述输出信号与预定信号相比较,并根据预定策略发送相应指令送入调速元件进行调速的控制元件和在调速元件的控制下向所述滚筒输出动力,并控制滚筒的转速的截割电机;这样,当采煤设备在不同硬度的煤层中工作,或者在割煤时遇到断层或夹矸时,检测元件检测到的滚筒的受力会发生变化,则检测元件相控制原价发出的输出信号会发生变化,根据该输出信号与预定信号的比较和控制预定策略,滚筒的截割电机的输出动力会发生变化,从而会改变滚筒的转速,令滚筒的转速适应随时变化的割煤煤层状况,避免了滚筒遇到硬煤层而造成的损坏,提高了滚筒的使用寿命;同时,在常态的使用情况下,例如采煤设备在较软煤层中工作时,又能够保证滚筒具有较快的转速,从而保证了采煤设备的采煤效率。
在一种优选的实施方式中,所述预定策略为,当所述滚筒的工作阻力大于预定阻力时,控制所述截割电机降低所述输出动力,所述截割电机控制所述滚筒降低转速;当所述滚筒的工作阻力小于或者等于所述预定力时,控制所述截割电机提高所述输出动力,所述截割电机控制所述滚筒提高转速;这样,控制策略较为简单,从而简化了控制元件的设计难度,降低了生产和设计成本。
此外,控制元件还可以通过牵引调速元件调节牵引速度,使采煤机牵引速度与截割速度合理匹配,实现安全高效截割。控制元件还可以通过第二检测元件检测滚筒装煤效果、通过第三检测元件接收运输机受力情况,然后控制采煤机截割和牵引速度,保证综采设备高产高效。
在另一种优选的实施方式中,本发明所提供的截割电机为变频电机;这样,能够简单高效地实现滚筒转速的改变,且变频电机为本领域的常规设备,生产和使用成本较低。
附图说明
图1为本发明所提供的用于采煤设备的滚筒电气调速系统一种具体实施方式的结构示意图;
图2为本发明所提供的用于采煤设备的滚筒电气调速系统另一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种用于采煤设备的滚筒电气调速系统,其既能够保证采煤设备的采煤效率,又能够避免滚筒遇到硬煤层而造成的损坏,提高了滚筒的使用寿命。本发明的另一核心是提供一种包括上述滚筒电气调速系统的采煤设备。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1,图1为本发明所提供的用于采煤设备的滚筒电气调速系统一种具体实施方式的结构示意图。
在一种实施方式中,本发明所提供的滚筒电气调速系统用于采煤设备,显然地,该采煤设备应该是具有滚筒4结构的采煤机,可以为各种螺旋滚筒式采煤机,也可以为其他滚筒形式的滚筒采煤机,相应地,该采煤设备可以为单滚筒采煤机,也可以为双滚筒采煤机,只要涉及到具有滚筒结构的采煤设备都可以作为本发明所提供的滚筒调速系统的载体,采煤设备的具体形式在此不做限定。
本发明所提供的滚筒电气调速系统包括控制元件1、调速元件2、截割电机3、第二检测元件6、第四检测元件9、牵引调速元件7和第三检测元件11;所述第一检测元件5的输出端与所述控制元件1的输入端连接,所述控制元件1的输出端与调速元件2的输入端连接,所述调速元件2的输出端与截割电机3的输入端连接,所述截割电机3的输出端与所述采煤设备的滚筒4连接。第一检测元件5用于实时检测采煤设备的滚筒4的工作阻力状况,并得到与工作阻力大小相应的输出信号;该输出信号可以为各种与工作阻力相对应的信号,例如压力信号或者电信号等,该输出信号根据滚筒4的工作阻力状况的变化而变化,且该输出信号的不同数值对应不同的工作阻力状况。控制元件1用于接收上述输出信号,将输出信号与预定信号相比较,并根据预定策略发送相应指令送入调速元件2;调速元件2根据输入指令与反馈信号控制驱动所述滚筒4的截割电机3的输出动力;显然地,上述预定信号应该是与输出信号的类型相同性质的信号,两者应该具有可比性,具体地,当输出信号为电信号时,预定信号也相应地应该为电信号,当输出信号为压力信号时,预定信号也相应地为压力信号,依此类推。截割电机3用于在控制元件1的控制与调速元件2的驱动下向滚筒4输出动力,并控制滚筒4的转速。
需要指出的是,本文所述的连接主要用于说明信号的传递路径,既包括通过有线方式连接实现信号的传递,也包括通过无线方式连接实现信号的传递。
本发明所涉及的滚筒4的结构形式可以与常规的滚筒结构相同,该滚筒4也可以包括滚筒体、设置在滚筒体上的组合式的螺旋叶片、安装在螺旋叶片上的组合截齿;在采煤机工作时,截割电机3输出恒定的动力,从而驱动滚筒体以恒定的转速转动,滚筒体旋转同时带动螺旋叶片上的组合截齿进行割煤作业,螺旋叶片的螺旋滚动将割下的原煤转运至采煤机的输送系统上,控制元件可以通过第二检测元件6检测滚筒的装煤效果。
这样,当采煤设备在不同硬度的煤层中工作,或者在割煤时遇到断层或夹矸时,第一检测元件5检测到的滚筒4的受力会发生变化,则第一检测元件5相应发出的输出信号会发生变化,根据该输出信号与预定信号的比较和控制预定策略,滚筒4的截割电机3的输出动力会发生变化,从而会改变滚筒4的转速,令滚筒4的转速适应随时变化的割煤煤层状况,避免了滚筒4遇到硬煤层而造成的损坏,提高了滚筒4的使用寿命;同时,在常态的使用情况下,例如采煤设备在较软煤层中工作时,又能够保证滚筒4具有较快的转速,从而保证了采煤设备的采煤效率。
上述预定策略可以为,当所述滚筒4的工作阻力大于预定力时,控制所述截割电机3降低所述输出动力,所述截割电机3控制所述滚筒4降低转速;当所述滚筒4的工作阻力小于或者等于所述预定力时,控制所述截割电机3提高输出动力,所述截割电机3控制所述滚筒4提高转速;这样,控制策略较为简单,从而简化了控制元件2的设计难度,降低了生产和设计成本。
预定策略也不局限于上述具体形式,只要能够实现通过对比实现截割电机3输出动力的改变,进而实现滚筒4转速的调节即可,例如,预定策略还可以为,当输出信号为电信号时,当检测到的电压或者其他电参数大于预定电压或者预定电参数的大小时,控制截割电机3降低输出动力,从而控制滚筒4降低转速;当检测到的电压或者其他电参数小于预定电压或者预定电参数的大小时,控制截割电机3提高输出动力,从而控制滚筒4提高转速。
此外,本发明所提供的滚筒电气调速系统还包括牵引调速元件7,所述控制元件1控制所述牵引调速元件7调节牵引速度,所述采煤设备的牵引速度与其截割速度相匹配。具体地,控制元件通过第四检测元件9检测牵引速度,然后由牵引调速元件7调节牵引电机8的牵引速度,使采煤设备的牵引速度与其截割速度合理匹配,实现安全高效截割。
本发明所提供的滚筒电气调速系统还包括第二检测元件6和第三检测元件11,所述控制元件控制所述第二检测元件6检测所述滚筒的装煤效果,所述控制元件控制所述第三检测元件11接收所述采煤设备的运输机10的受力情况信号,根据所述运输机10的受力情况控制所述采煤设备的截割速度和牵引速度。控制元件通过检测元件11接收运输机受力情况,然后控制采煤机截割和牵引速度,保证综采设备高产高效。
还可以对本发明所提供的用于采煤设备的滚筒电气调速系统进行进一步的改进。
请参考图2,图2为本发明所提供的用于采煤设备的滚筒电气调速系统一种具体实施方式的结构示意图。
在一种具体实施方式中,本发明所提供的截割电机3可以为变频电机12;这样,能够简单高效地实现滚筒4转速的改变,且变频电机12为本领域的常规设备,生产和使用成本较低。
上述截割电机3也不局限于变频电机12,其也可以为其他能够实现转速改变的动力设备。
本发明所提供的第一检测元件5与控制元件1、调速元件2可以为同一控制模块;将第一检测元件5和控制元件1、调速元件2整合成一个元件,节约了系统所占的空间,简化了系统的结构。
显然地,也不局限于将第一检测元件5和控制元件1、调速元件2整合为同一控制模块的形式,也可以为单独的检测、控制和调速模块,第一检测元件5可以为压力传感器,控制元件1可以为逻辑控制器,调速元件2可以为变频器等。
上述整合后的控制模块可以为变频控制器13,该变频控制器13既能够实现检测与控制调速的一体化功能,且功能较为稳定,可靠性较高。该控制模块也不局限于变频控制器13,其也可以为本领域中常规使用的其他能够实现检测、控制与调速的元件。
除了上述滚筒电气调速系统,本发明还提供了一种包括上述滚筒电气调速系统的采煤设备,该采煤设备的其他各部分结构请参考现有技术,在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种采煤设备及其滚筒电气调速系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于采煤设备的滚筒电气调速系统,其特征在于,包括:
第一检测元件(5),实时检测所述采煤设备的滚筒(4)的工作阻力,并得到与所述工作阻力大小相应的输出信号;
控制元件(1),接收所述输出信号,将所述输出信号与预定信号相比较,并根据预定策略控制调速元件调速;
调速元件(2),所述控制元件(1)的控制下调节所述滚筒(4)截割电机的输出动力;
截割电机(3),在所述调速元件(2)的控制下向所述滚筒(4)输出动力,并控制所述滚筒(4)的转速;所述预定策略为,当所述滚筒(4)的工作阻力大于预定阻力时,控制所述截割电机(3)降低所述输出动力,所述截割电机(3)控制所述滚筒(4)降低转速;当所述滚筒(4)的工作阻力小于或者等于所述预定阻力时,控制所述截割电机(3)提高所述输出动力,所述截割电机(3)控制所述滚筒(4)提高转速。
2.根据权利要求1所述的用于采煤设备的滚筒电气调速系统,其特征在于,所述截割电机(3)为调速电机。
3.根据权利要求2所述的用于采煤设备的滚筒电气调速系统,其特征在于,所述调速元件(2)包括反馈模块,所述反馈模块反馈所述调速电机的速度。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于采煤设备的滚筒电气调速系统,其特征在于,还包括牵引调速元件(7),所述控制元件(1)控制所述牵引调速元件(7)调节牵引速度,所述采煤设备的牵引速度与其截割速度相匹配。
5.根据权利要求1至3任一项所述的用于采煤设备的滚筒电气调速系统,其特征在于,还包括第二检测元件(6)和第三检测元件(11),所述控制元件控制所述第二检测元件(6)检测所述滚筒的装煤效果,所述控制元件控制所述第三检测元件(11)接收所述采煤设备的运输机的受力情况信号,根据所述运输机的受力情况控制所述采煤设备的截割速度和牵引速度。
6.根据权利要求1至3任一项所述的用于采煤设备的滚筒电气调速系统,其特征在于,所述输出信号为电信号。
7.一种采煤设备,包括滚筒(4)和调节所述滚筒(4)转速的滚筒电气调速系统,其特征在于,所述滚筒电气调速系统为如权利要求1至6任一项所述的滚筒电气调速系统。
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