CN104444215A - 适用于采煤工作面的刮板输送机及其调速控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于采煤工作面的刮板输送机及其调速控制方法。包括机头电动机和机尾电动机，以及分别与该机头电动机和机尾电动机连接的智能调速变频器，其特点是：还包括主控器，该主控器通过有线或无线方式与采煤机定位装置连接，从而获取采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息，该主控器还与所述的智能调速变频器连接，从而根据采集到的信息对刮板输送机进行调速。经过试用证明，采用本发明的刮板输送机和调速控制方法后，实现了采煤机在输送机上前进方向不同、采煤位置不同时候，输送机始终在最优速度运行，从而使输送机刮煤效能达到最优。

Description

适用于采煤工作面的刮板输送机及其调速控制方法

技术领域

本发明涉及一种适用于采煤工作面的刮板输送机及其调速控制方法。

背景技术

工作面刮板输送机是整个井下采煤工作面最重要的煤炭输送设备之一，主要功能是将煤炭卸载到顺槽转载机上。为了提高输送机工作效能，增加设备使用周期，降低运行能耗，根据采煤机在输送机位置，从而准确给定输送机最优转速是十分有意义的。

目前的采煤机在一定截深、一定速度运行时，转落到刮板上的煤量是一定的，而目前的刮板输送机在任何情况下都是定速运行，导致出现多数情况下轻载运行情况，因此根据采煤机位置及运输方向不同，也有必要对刮板(输送)机进行调速控制。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种适用于采煤工作面的刮板输送机，能够根据采煤机的位置与前进方向来确定刮板输送机需要的最优运行速度，从而有效提高其工作效能；

本发明的目的之二是提供一种上述刮板输送机的调速控制方法，从而能对刮板输送机进行最优速度控制。

一种适用于采煤工作面的刮板输送机，包括机头电动机和机尾电动机，以及分别与该机头电动机和机尾电动机连接的智能调速变频器，其特别之处在于：还包括主控器，该主控器通过有线或无线方式与采煤机定位装置连接，从而获取采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息，该主控器还与所述的智能调速变频器连接，从而根据采集到的信息对刮板输送机进行调速。

其中采煤机定位装置包括安装在采煤机护板上的红外线发射器(1)，以及至少两个安装在液压支架立柱上的红外线接收器(2)。

其中所有红外线接收器(2)均与无线传输装置连接，该无线传输装置通过无线方式与主控器的无线通信单元连接。

一种适用于采煤工作面的刮板输送机的调速方法，其特别之处在于，包括如下步骤：首先利用采煤机定位装置，确定采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息，然后通过有线或无线方式将该信息传输给主控器，从而分析计算出此时刮板输送机的最优运行速度值，即当前的刮板输送机速度给定值，最后主控器把得到的刮板输送机速度给定值输入智能调速变频器，通过智能调速变频器来控制机头电动机和机尾电动机的转速，从而对刮板输送机进行调速。

其中利用采煤机定位装置，确定采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息的具体步骤是：

(1)采煤机定位装置包括安装在采煤机护板上的红外线发射器(1)，以及至少两个安装在液压支架立柱上的红外线接收器(2)；

(2)当采煤机在刮板输送机上行走时，红外线接收器(2)通过与红外线发射器(1)的配合连续采集采煤机所在的位置点信息，并把信息传输给主控器，主控器根据收到的信息，从而确定出采煤机是机头方向行走还是机尾方向行走，并且确定出采煤机在刮板输送机上的具体位置。

其中分析计算出此时刮板输送机的最优运行速度值的具体步骤是：最优运行速度值按照如下的速度曲线函数计算：

0.0008x²+0.004x+0.4    (-25＜x≤25)

0.0005x²-0.0075x+0.675(25＜x≤100)

0001x+1.15         (100＜x≤150)

-0.004x+1.9         (150＜x≤175)

∫(x)＝-0.005x+2.075         (175＜x≤185)；

0.0021x²-0.83x+83.7    (185＜x≤-185)

-0.005x+2.075        (-185＜x≤-175)

0.000008x²+0.0002x-0.4  (-175＜x≤-50)

-0.00024x²+0.0047x+1.62  (-50＜x≤-25)

其中∫(x)为刮板输送机的转速，单位为米/秒，x为采煤机据(即距)输送机机头的距离，单位为米。

经过试用证明，采用本发明的刮板输送机和调速控制方法后，实现了采煤机在输送机上前进方向不同、采煤位置不同时候，输送机始终在最优速度运行，从而使输送机刮煤效能达到最优。

附图说明

附图1为本发明中的采煤机定位原理的示意图；

附图2为本发明中刮板输送机的理论速度运行曲线示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种适用于采煤工作面的刮板输送机，包括机头电动机和机尾电动机，以及分别与该机头电动机和机尾电动机连接的智能调速变频器，还包括主控器，该主控器通过有线或无线方式与采煤机定位装置连接，从而获取采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息，该主控器还与所述的智能调速变频器连接，从而根据采集到的信息对刮板输送机进行调速。

其中采煤机定位装置包括安装在采煤机护板上的红外线发射器1，以及至少两个安装在液压支架立柱中部上的红外线接收器2，例如可以在采煤机运行路线旁的每个液压支架立柱上安装一个红外线接收器2。所有红外线接收器2均与无线传输装置连接，该无线传输装置通过无线方式与主控器的无线通信单元连接。

本发明还提供了一种适用于采煤工作面的刮板输送机的调速方法，包括如下步骤：首先利用采煤机定位装置，确定采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息，然后通过有线或无线方式将该信息传输给主控器，从而分析计算出此时刮板输送机的最优运行速度值，即当前的刮板输送机速度给定值，最后主控器把得到的刮板输送机速度给定值输入智能调速变频器，通过智能调速变频器来控制机头电动机和机尾电动机的转速。

其中利用采煤机定位装置，确定采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息的具体步骤是：

(1)采煤机定位装置包括安装在采煤机护板上的红外线发射器1，以及至少两个安装在液压支架立柱中部上的红外线接收器2；

(2)当采煤机在刮板输送机上行走时，红外线接收器2通过与红外线发射器1的配合连续采集采煤机所在的位置点信息，并把信息传输给主控器，主控器根据收到的信息，从而确定出采煤机是机头方向行走还是机尾方向行走，并且确定出采煤机在输送机上的具体位置。

其中分析计算出此时刮板输送机的最优运行速度值的具体步骤是：最优运行速度值按照如下的速度曲线函数计算：

0.0008x²+0.004x+0.4    (-25＜x≤25)

0.0005x²-0.0075x+0.675  (25＜x≤100)

0001x+1.15        (100＜x≤150)

-0.004x+1.9        (150＜x≤175)

∫(x)＝-0.005x+2.075       (175＜x≤185)；

0.0021x²-0.83x+83.7   (185＜x≤-185)

-0.005x+2.075       (-185＜x≤-175)

0.000008x²+0.0002x-0.4  (-175＜x≤-50)

-0.00024x²+0.0047x+1.62  (-50＜x≤-25)

其中∫(x)为刮板输送机的转速，单位为米/秒，x为采煤机据输送机机头的距离，单位为米，经过试用证明此时输送机刮煤效能达到最优。

本发明刮板输送机调速控制原理如下：

在采煤过程中，采煤机的采煤速度相对固定，采煤截深固定，煤炭洒落在输送机链条刮板上的数量一定，这种情况下采煤机行进方向不同，刮板输送机刮煤速度应当设置不同，采煤机在输送机上的位置不同，刮板输送机的刮煤速度也应该设置不同，在采煤机在机头、机尾处进行换向割煤或者切割三角煤作业时候，应当使刮板输送机保持在低速度运行。煤智能调速变频器根据主控器给定值不同，通过频率变化进而控制输送机机头、机尾电动机运行速度，并能根据负载变化时，控制在电机输出速度不同时保持输出转矩恒定。

如图2所示，为当采煤机从先输送机机头到机尾方向行进作业，然后再从机尾到机头方向行进作业循环时，刮板输送机的需要的理论速度运行曲线。

通过对井下采煤工作面用输送机SGZ1250/2×1000、采煤机型号MG900/2310-WD、推移中间架ZY13000/26/5/57D，采煤工作面长度200米为研究对象，经过定量计算，当采煤机匀速前进，采煤截深一定，支架匀速推移时候，采煤机行进方向和在刮板输送机位置不同时候，输送机在保证卸载到转载机上的煤量基本一定时候需要的速度是不同的，具体速度曲线函数如下：

0.0008x²+0.004x+0.4   (-25＜x≤25)

0.0005x²-0.0075x+0.675  (25＜x≤100)

0001x+1.15         (100＜x≤150)

-0.004x+1.9         (150＜x≤175)

∫(x)＝-0.005x+2.075        (175＜x≤185)

0.0021x²-0.83x+83.7    (185＜x≤-185)

-0.005x+2.075        (-185＜x≤-175)

0.000008x²+0.0002x-0.4  (-175＜x≤-50)

-0.00024x²+0.0047x+1.62  (-50＜x≤-25)

注；∫(x)为刮板机转速，单位为米/秒，x为采煤机据输送机机头距离，单位为米。

本发明方法的具体实施方式是：利用多个红外线收发装置，测出采煤机在刮板输送机上的多个位置和前进方向，根据上述理论速度运行曲线理论曲线，主控器预设采煤机运行速度曲线，并把预设运行速度曲线经过数模转化程序及比例积分环节，给出智能控制变频器连续不同的速度指令，智能变频器通过频率的调整，变换输送机机头、机尾电动机的速度，使电动机实时按照理论曲线速度值运行，实现采煤机在输送机上前进方向不同、采煤位置不同时候，输送机始终在最优速度运行，使输送机刮煤效能达到最优。

Claims (6)

1.一种适用于采煤工作面的刮板输送机，包括机头电动机和机尾电动机，以及分别与该机头电动机和机尾电动机连接的智能调速变频器，其特征在于：还包括主控器，该主控器通过有线或无线方式与采煤机定位装置连接，从而获取采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息，该主控器还与所述的智能调速变频器连接，从而根据采集到的信息对刮板输送机进行调速。

2.如权利要求1所述的适用于采煤工作面的刮板输送机，其特征在于：其中采煤机定位装置包括安装在采煤机护板上的红外线发射器(1)，以及至少两个安装在液压支架立柱上的红外线接收器(2)。

3.如权利要求2所述的适用于采煤工作面的刮板输送机，其特征在于：其中所有红外线接收器(2)均与无线传输装置连接，该无线传输装置通过无线方式与主控器的无线通信单元连接。

4.一种适用于采煤工作面的刮板输送机的调速方法，其特征在于，包括如下步骤：首先利用采煤机定位装置，确定采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息，然后通过有线或无线方式将该信息传输给主控器，从而分析计算出此时刮板输送机的最优运行速度值，即当前的刮板输送机速度给定值，最后主控器把得到的刮板输送机速度给定值输入智能调速变频器，通过智能调速变频器来控制机头电动机和机尾电动机的转速，从而对刮板输送机进行调速。

5.如权利要求4所述的适用于采煤工作面的刮板输送机的调速方法，其特征在于：其中利用采煤机定位装置，确定采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息的具体步骤是：

(1)采煤机定位装置包括安装在采煤机护板上的红外线发射器(1)，以及至少两个安装在液压支架立柱上的红外线接收器(2)；

(2)当采煤机在刮板输送机上行走时，红外线接收器(2)通过与红外线发射器(1)的配合连续采集采煤机所在的位置点信息，并把信息传输给主控器，主控器根据收到的信息，从而确定出采煤机是机头方向行走还是机尾方向行走，并且确定出采煤机在刮板输送机上的具体位置。

6.如权利要求4所述的适用于采煤工作面的刮板输送机的调速方法，其特征在于，其中分析计算出此时刮板输送机的最优运行速度值的具体步骤是：最优运行速度值按照如下的速度曲线函数计算：

$\begin{array}{cc}{0.0008x}^2+0.04x+0.4& (-25<x\&le;25)\\ {0.0005x}^2-0.0075x+0.675& (25<x\&le;100)\\ 0001x+1.15& (100<x\&le;150)\\ -0.004x+1.9& (150<x\&le;175)\\ \&Integral;\left(x\right)=-0.005x+2.075& (175<x\&le;185)\\ {0.0021x}^2-0.83x+83.7& (185<x\&le;-185)\\ -0.005x+2.075& (-185<x\&le;-175)\\ 0.000008x^2+0.0002x-0.4& (-175<x\&le;-50)\\ -0.00024x^2+0.0047x+1.62& (-50<x\&le;-25)\end{array};$

其中∫(x)为刮板输送机的转速，单位为米/秒，x为采煤机距输送机机头的距离，单位为米。