CN108910405B - 井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置及其工作方法，采煤机参数采集模块实时采集采煤机的运动状态，并产生采煤机实时运动信息，将采煤机实时运动信息传送给计算模块，刮板机参数采集模块实时采集刮板机的运动状态，并产生刮板机实时运动信息，将刮板机实时运动信息传送给计算模块，计算模块计算得到一个时间段实时的煤量，得到该时间段刮板机上实时的煤层高度，并产生实时的煤层高度信号，将实时的煤层高度信号传送给比较模块；比较模块根据每个采样周期内刮板机上实时的煤层高度与设定煤层高度进行比较，刮板机速度控制模块响应比较模块发出的信号后改变刮板机的运行速度，达到控制刮板机煤层高度，保持刮板输送机上煤均匀分布的目的。

Description

井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及采煤工作面的刮板运输机设备控制领域，尤其涉及一种井工开

采刮板输送机上煤层高度控制装置及其工作方法。

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，采煤机作为刮板输送机的煤炭输入设备，

采煤量并不是均匀的，经常出现某一段很多煤，某一段煤量很少的情况，这种不均匀的分布对于刮板输送机来说输出不稳定，而且现有技术大多都是根据刮板输送机上的煤量调节速度，这样子不均匀的分布也导致了刮板输送机调节速度较为频繁，降低了刮板输送机使用效率和使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置及其工作方法，通过数学模型计算得到一个时间段实时的煤量，得到该时间段刮板机上实时的煤层高度，同时调节刮板机的速度，达到控制刮板机煤层高度，保持刮板输送机上煤均匀分布的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置，包括采煤机参数采集模块、刮板机参数采集模块、计算模块、比较模块、刮板机速度控制模块；采煤机参数采集模块用于实时采集采煤机的运动状态，并产生对应的采煤机实时运动信息，将采煤机实时运动信息传送给计算模块，采煤机实时运动信息包括反映采煤机运动方向的信息、反映采煤机运动速度的信息、反映采煤机割深的信息、反映采煤机割高的信息、反应采煤机电流变化的信息；刮板机参数采集模块用于实时采集刮板机的运动状态，并产生对应的刮板机实时运动信息，将刮板机实时运动信息传送给计算模块，刮板机实时运动信息包括反映刮板机运行方向的信息、反映刮板机运动速度的信息；计算模块用于根据采煤机实时运动信息和刮板机实时运动信息计算得到一个时间段实时的煤量，得到该时间段刮板机上实时的煤层高度，并产生实时的煤层高度信号，将实时的煤层高度信号传送给比较模块；比较模块用于根据每个采样周期内刮板机上实时的煤层高度与设定煤层高度进行比较，在实时的煤层高度大于设定煤层高度时，则输出加速信号给刮板机速度控制模块；在实时的煤层高度等于设定煤层高度时，则输出恒速信号给刮板机速度控制模块；在实时的煤层高度小于设定煤层高度时，则输出减速信号给刮板机速度控制模块；刮板机速度控制模块用于响应比较模块发出的加速信号后加快刮板机的运行速度，或者响应比较模块发出的恒速信号后保持刮板机的运行速度不变，或者响应比较模块发出的减速信号后降低刮板机的运行速度。

最优的，还包括判断模块，判断模块用于根据采煤机实时运动信息判断采煤机速度变化量是否大于20%，判断为是时，输出第一信号给计算模块，判断为否时，输出第二信号给计算模块；计算模块用于根据采煤机实时运动信息和刮板机实时运动信息计算得到一个时间段实时的煤量，根据计算得到一个时间段实时的煤量接着得到该时间段刮板机上实时的煤层高度，并产生实时的煤层高度信号，将实时的煤层高度信号传送给比较模块；即在计算模块响应第一信号后，根据公式Q=k₂（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ得到在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q；或者在计算模块响应第二信号时，根据公式Q=k₂（（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ－Q₂）得到在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q；其中k₂是设定的其他影响因子造成的煤量损失值，X是采煤机割深，∆X是设定的液压柱推进造成的误差值，H是采煤机割高，∆H是设定的采煤机刀头上下波动造成的误差值，ρ是设定的煤层的密度值，V_1平是采煤机平均速度、采煤机电流变化造成的煤量误差Q₂是根据公式Q₂=k₁×∆I得到，k₁是采煤量的影响因子，I是采煤机电流的变化量。

最优的，所述计算模块将计算得到一个时间段实时的煤量带入公式h=

，得到实时的煤层高度h，其中ρ是设定的煤层的密度值，V₂是刮板机速度，d是设定的刮板机的宽度值。

一种井工开采刮板输送机上煤层高度控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时采集采煤机的运动状态，并产生对应的采煤机实时运动信息，采煤机实时运动信息包括反映采煤机运动方向的信息、反映采煤机运动速度的信息、反映采煤机割深的信息、反映采煤机割高的信息、反应采煤机电流变化的信息；

实时采集刮板机的运动状态，并产生对应的刮板机实时运动信息，刮板机实时运动信息包括反映刮板机运行方向的信息、反映刮板机运动速度的信息；

根据采煤机实时运动信息和刮板机实时运动信息计算得到一个时间段实时的煤量，得到该时间段刮板机上实时的煤层高度；

将每个采样周期内刮板机上实时的煤层高度与设定煤层高度进行比较；

在实时的煤层高度大于设定煤层高度时，则输出加速信号给刮板机速度控制模块；

在实时的煤层高度等于设定煤层高度时，则输出恒速信号给刮板机速度控制模块；

在实时的煤层高度小于设定煤层高度时，则输出减速信号给刮板机速度控制模块；

根据加速信号加快刮板机的运行速度，或者根据恒速信号保持刮板机的运行速度不变，或者根据减速信号降低刮板机的运行速度。

最优的，所述根据采煤机实时运动信息和刮板机实时运动信息计算得到一个时间段实时的煤量步骤的具体方法为：

当采煤机速度变化量小于或者等于20%时，需考虑采煤机电流变化量对采煤量的影响，即在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q为Q=k₂（（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ－Q₂）；

当采煤机速度变化量大于20%时，不需考虑采煤机电流变化量对采煤量的影响，即在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q为Q=k₂（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ；

其中Q₂是采煤机电流变化造成的煤量误差，根据公式Q₂=k₁×∆I得到，k₁是设定的采煤机电流变化对采煤量影响因子，∆I是采煤机电流的变化量，k₂是设定的其他影响因子造成的煤量损失值，X是采煤机割深，∆X是设定的液压柱推进造成的误差值，H是采煤机割高，∆H是设定的采煤机刀头上下波动造成的误差值，ρ是设定的煤层的密度值，V_1平是采煤机平均速度。

最优的，所述得到该时间段刮板机上实时的煤层高度步骤具体为：

根据公式h=

，得到实时的煤层高度h；

其中Q是所述采煤机的采煤量，ρ是设定的煤层的密度值，V₂是刮板机速度，d是设定的刮板机的宽度值。

由上述技术方案可知，本发明提供的井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置及其工作方法，通过数学模型计算得到一个时间段实时的煤量，得到该时间段刮板机上实时的煤层高度，同时调节刮板机的速度，达到控制刮板机煤层高度，保持刮板输送机上煤均匀分布的目的。

附图说明

附图1是井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置的模块图。

附图2是井工开采刮板输送机上煤层高度控制的方法的流程图。

图中：采煤机参数采集模块10、刮板机参数采集模块20、判断模块30、计算模块40、比较模块50、刮板机速度控制模块60。

具体实施方式

结合本发明的附图，对发明实施例的技术方案做进一步的详细阐述。

参照附图1所示，一种井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置，包括采煤机参数采集模块10、刮板机参数采集模块20、判断模块30、计算模块40、比较模块50、刮板机速度控制模块60。

采煤机参数采集模块10用于实时采集采煤机的运动状态，并产生对应的采煤机实时运动信息，将采煤机实时运动信息传送给计算模块40，采煤机实时运动信息包括反映采煤机运动方向的信息、反映采煤机运动速度的信息、反映采煤机割深的信息、反映采煤机割高的信息、反应采煤机电流变化的信息。

刮板机参数采集模块20用于实时采集刮板机的运动状态，并产生对应的刮板机实时运动信息，将刮板机实时运动信息传送给计算模块40，刮板机实时运动信息包括反映刮板机运行方向的信息、反映刮板机运动速度的信息。

判断模块30用于根据采煤机实时运动信息判断采煤机速度变化量是否大于20%，判断为是时，输出第一信号给计算模块40，判断为否时，输出第二信号给计算模块40。

计算模块40用于根据采煤机实时运动信息和刮板机实时运动信息计算得到一个时间段实时的煤量，得到该时间段刮板机上实时的煤层高度，并产生实时的煤层高度信号，将实时的煤层高度信号传送给比较模块50。即在计算模块40响应第一信号后，根据公式Q=k₂（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ得到在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q；或者在计算模块40响应第二信号时，根据公式Q=k₂（（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ－Q₂）得到在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q；其中k₂是设定的其他影响因子造成的煤量损失值，X是采煤机割深，∆X是设定的液压柱推进造成的误差值，H是采煤机割高，∆H是设定的采煤机刀头上下波动造成的误差值，ρ是设定的煤层的密度值，V_1平是采煤机平均速度、采煤机电流变化造成的煤量误差Q₂是根据公式Q₂=k₁×∆I得到，k₁是采煤量的影响因子，I是采煤机电流的变化量。将计算得到一个时间段实时的煤量带入公式h=

，得到实时的煤层高度h，其中ρ是设定的煤层的密度值，V₂是刮板机速度，d是设定的刮板机的宽度值。

比较模块50用于根据每个采样周期内刮板机上实时的煤层高度与设定煤层高度进行比较，在实时的煤层高度大于设定煤层高度时，则输出加速信号给刮板机速度控制模块60；在实时的煤层高度等于设定煤层高度时，则输出恒速信号给刮板机速度控制模块60；在实时的煤层高度小于设定煤层高度时，则输出减速信号给刮板机速度控制模块60；刮板机速度控制模块60用于响应比较模50发出的加速信号后加快刮板机的运行速度，或者响应比较模块50发出的恒速信号后保持刮板机的运行速度不变，或者响应比较模块50发出的减速信号后降低刮板机的运行速度。

参照附图2所示，本发明还提供一种井工开采刮板输送机上煤层高度控制的方法。

S1 实时采集采煤机的运动状态，并产生对应的采煤机实时运动信息，采煤机实时运动信息包括反映采煤机运动方向的信息、反映采煤机运动速度的信息、反映采煤机割深的信息、反映采煤机割高的信息、反应采煤机电流变化的信息。

S2 实时采集刮板机的运动状态，并产生对应的刮板机实时运动信息，刮板机实时运动信息包括反映刮板机运行方向的信息、反映刮板机运动速度的信息。

S3 根据采煤机实时运动信息和刮板机实时运动信息计算得到一个时间段实时的煤量，得到该时间段刮板机上实时的煤层高度。

当采煤机速度变化量小于或者等于20%时，需考虑采煤机电流变化量对采煤量的影响，即在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q为Q=k₂（（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ－Q₂）；

当采煤机速度变化量大于20%时，不需考虑采煤机电流变化量对采煤量的影响，即在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q为Q=k₂（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ；

其中Q₂是采煤机电流变化造成的煤量误差，根据公式Q₂=k₁×∆I得到，k₁是设定的采煤机电流变化对采煤量影响因子，∆I是采煤机电流的变化量，k₂是设定的其他影响因子造成的煤量损失值，X是采煤机割深，∆X是设定的液压柱推进造成的误差值，H是采煤机割高，∆H是设定的采煤机刀头上下波动造成的误差值，ρ是设定的煤层的密度值，V_1平是采煤机平均速度。

根据公式h=

，得到实时的煤层高度h；其中Q是所述采煤机的采煤量，ρ是设定的煤层的密度值，V₂是刮板机速度，d是设定的刮板机的宽度值。

S4 将每个采样周期内刮板机上实时的煤层高度与设定煤层高度进行比较；

在实时的煤层高度大于设定煤层高度时，则输出加速信号给刮板机速度控制模块60；

在实时的煤层高度等于设定煤层高度时，则输出恒速信号给刮板机速度控制模块60；

在实时的煤层高度小于设定煤层高度时，则输出减速信号给刮板机速度控制模块60；

S5 根据加速信号加快刮板机的运行速度，或者根据恒速信号保持刮板机的运行速度不变，或者根据减速信号降低刮板机的运行速度。

本发明提供的井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置及其工作方法，通过数学模型计算得到一个时间段实时的煤量，得到该时间段刮板机上实时的煤层高度，同时调节刮板机的速度，达到控制刮板机煤层高度，保持刮板输送机上煤均匀分布的目的。

Claims (4)

1.一种井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置，其特征在于：包括采煤机参数采集模块、刮板机参数采集模块、计算模块、比较模块、刮板机速度控制模块；采煤机参数采集模块用于实时采集采煤机的运动状态，并产生对应的采煤机实时运动信息，将采煤机实时运动信息传送给计算模块，采煤机实时运动信息包括反映采煤机运动方向的信息、反映采煤机运动速度的信息、反映采煤机割深的信息、反映采煤机割高的信息、反应采煤机电流变化的信息；刮板机参数采集模块用于实时采集刮板机的运动状态，并产生对应的刮板机实时运动信息，将刮板机实时运动信息传送给计算模块，刮板机实时运动信息包括反映刮板机运行方向的信息、反映刮板机运动速度的信息；计算模块用于根据采煤机实时运动信息和刮板机实时运动信息计算得到一个时间段实时的煤量，得到该时间段刮板机上实时的煤层高度，并产生实时的煤层高度信号，将实时的煤层高度信号传送给比较模块；比较模块用于根据每个采样周期内刮板机上实时的煤层高度与设定煤层高度进行比较，在实时的煤层高度大于设定煤层高度时，则输出加速信号给刮板机速度控制模块；在实时的煤层高度等于设定煤层高度时，则输出恒速信号给刮板机速度控制模块；在实时的煤层高度小于设定煤层高度时，则输出减速信号给刮板机速度控制模块；刮板机速度控制模块用于响应比较模块发出的加速信号后加快刮板机的运行速度，或者响应比较模块发出的恒速信号后保持刮板机的运行速度不变，或者响应比较模块发出的减速信号后降低刮板机的运行速度；井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置还包括判断模块，判断模块用于根据采煤机实时运动信息判断采煤机速度变化量是否大于20%，判断为是时，输出第一信号给计算模块，判断为否时，输出第二信号给计算模块；计算模块用于根据采煤机实时运动信息和刮板机实时运动信息计算得到一个时间段实时的煤量，根据计算得到一个时间段实时的煤量接着得到该时间段刮板机上实时的煤层高度，并产生实时的煤层高度信号，将实时的煤层高度信号传送给比较模块；即在计算模块响应第一信号后，根据公式Q=k₂（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ得到在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q；或者在计算模块响应第二信号时，根据公式Q=k₂（（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ－Q₂）得到在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q；其中k₂是设定的其他影响因子造成的煤量损失值，X是采煤机割深，∆X是设定的液压柱推进造成的误差值，H是采煤机割高，∆H是设定的采煤机刀头上下波动造成的误差值，ρ是设定的煤层的密度值，V_1平是采煤机平均速度、采煤机电流变化造成的煤量误差Q₂是根据公式Q₂=k₁×∆I得到，k₁是采煤量的影响因子，I是采煤机电流的变化量。

2.根据权利要求1所述的井工开采刮板输送机上煤层高度控制装置，其特征在于：所述计算模块将计算得到一个时间段实时的煤量带入公式h=

，得到实时的煤层高度h，其中ρ是设定的煤层的密度值，V₂是刮板机速度，d是设定的刮板机的宽度值。

3.一种井工开采刮板输送机上煤层高度控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时采集采煤机的运动状态，并产生对应的采煤机实时运动信息，采煤机实时运动信息包括反映采煤机运动方向的信息、反映采煤机运动速度的信息、反映采煤机割深的信息、反映采煤机割高的信息、反应采煤机电流变化的信息；

实时采集刮板机的运动状态，并产生对应的刮板机实时运动信息，刮板机实时运动信息包括反映刮板机运行方向的信息、反映刮板机运动速度的信息；

根据采煤机实时运动信息和刮板机实时运动信息计算得到一个时间段实时的煤量，得到该时间段刮板机上实时的煤层高度；

将每个采样周期内刮板机上实时的煤层高度与设定煤层高度进行比较；

在实时的煤层高度大于设定煤层高度时，则输出加速信号给刮板机速度控制模块；

在实时的煤层高度等于设定煤层高度时，则输出恒速信号给刮板机速度控制模块；

在实时的煤层高度小于设定煤层高度时，则输出减速信号给刮板机速度控制模块；

根据加速信号加快刮板机的运行速度，或者根据恒速信号保持刮板机的运行速度不变，或者根据减速信号降低刮板机的运行速度；所述根据采煤机实时运动信息和刮板机实时运动信息计算得到一个时间段实时的煤量步骤的具体方法为：

当采煤机速度变化量小于或者等于20%时，需考虑采煤机电流变化量对采煤量的影响，即在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q为Q=k₂（（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ－Q₂）；

当采煤机速度变化量大于20%时，不需考虑采煤机电流变化量对采煤量的影响，即在一个时间段3T内，采煤机的采煤量Q为Q=k₂（X－∆X）×（H－∆H）×V_1平×3T×ρ；

其中Q₂是采煤机电流变化造成的煤量误差，根据公式Q₂=k₁×∆I得到，k₁是设定的采煤机电流变化对采煤量影响因子，∆I是采煤机电流的变化量，k₂是设定的其他影响因子造成的煤量损失值，X是采煤机割深，∆X是设定的液压柱推进造成的误差值，H是采煤机割高，∆H是设定的采煤机刀头上下波动造成的误差值，ρ是设定的煤层的密度值，V_1平是采煤机平均速度。

4.根据权利要求3所述的井工开采刮板输送机上煤层高度控制的方法，其特征在于，所述得到该时间段刮板机上实时的煤层高度步骤具体为：

根据公式h=

，得到实时的煤层高度h；

其中Q是所述采煤机的采煤量，ρ是设定的煤层的密度值，V₂是刮板机速度，d是设定的刮板机的宽度值。

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