CN114988024A - 一种综采工作面刮板运输调速控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种综采工作面刮板运输调速控制系统及方法，包括集中控制器，煤量检测仪，采煤机，所述调速控制系统分两部分，一部分是转载系统，包括转载机，变频电机，另一部分是刮板输送系统，包括刮板输送机，机头变频电机，机尾变频电机，所述集中控制器通过通讯电缆分别与转载系统，刮板输送系统，煤量检测仪，采煤机相连接，集中控制器比较转载机和刮板输送机的运行速度来调整转载机的运行速度。本发明实现了对刮板输送机和转载机分别、分级调速，有效避免了因转载机提速滞后而导致的过负荷停机现象，同时，考虑到了刮板输送机和转载机本身的负荷大小，调速方案更加准确。

Description

一种综采工作面刮板运输调速控制系统及方法
技术领域
本发明涉及煤矿用运输设备领域，特别涉及一种综采工作面刮板运输调速控制系统及方法。
背景技术
随着智能化开采技术的不断发展，变频调速控制技术已经逐步应用在综采工作面的各个系统中，目前把变频调速控制技术应用在刮板运输机上，还不太成熟，只能对刮板输送机单独调速，主要的调速方案有：通过采煤机距离机头的远近距离来估算刮板输送机和转载机的运行速度；通过煤量检测仪扫描的煤量来计算输送机和转载机的运行速度，由于在同步调速过程中，煤量扫描仪在转载机处，当刮板输送机上的煤量还未运输到转载机的时候，由于刮板输送机的推溜动作会导致煤量瞬间增加，根据现有的调速方案，只根据采煤机的位置和煤量扫描仪来计算刮板的转速，调速方案没有考虑到刮板输送机和转载机本身的负荷大小，且转载机没有单独的调速方案，刮板输送机和转载机都会设定为低速运转，当煤量瞬间到达转载机的时候，转载机还未来的及提速，就因为煤量过大导致转载机由于负荷过重而停机无法启动，造成生产事故。
发明内容
为了克服现有技术的问题，一种综采工作面刮板运输调速控制系统，包括集中控制器，转载调速控制系统，刮板输送调速控制系统，所述转载调速控制系统包括转载机，变频电机，煤量检测仪，所述刮板输送调速控制系统包括刮板输送机，机头变频电机，机尾变频电机，采煤机，所述刮板输送机与机头变频电机，机尾变频电机相连接，所述集中控制器通过通讯电缆分别与转载调速控制系统，刮板输送调速控制系统相连接。
进一步的，所述煤量检测仪设置在转载机入口处。
进一步的，一种综采工作面刮板运输调速控制系统的方法包括如下步骤：
1）启动集中控制器，对系统通讯进行监测；
2）顺序启动转载系统、刮板输送系统；
3）煤量检测仪对转载机入口处的煤量进行检测，将检测到的数据反馈给集中控制器；
4）集中控制器根据机头变频电机电流，机尾变频电机电流，采煤机切割电机电流，采煤机位置等信息计算出刮板输送机的运行速度，并对刮板输送机的机头变频电机和机尾变频电机同步进行调速；
5）集中控制器根据煤量扫描仪、转载机的变频电机电流计算出转载机的运行速度，并对转载机变频电机进行调速；
6）集中控制器比较转载机和刮板输送机的运行速度，以运行速度高的为标准，集中控制器向转载机发出调整运行速度指令。
进一步的，所述一种综采工作面刮板运输调速控制系统的方法，其特征在于，步骤6中所述的集中控制器比较转载机和刮板输送机的运行速度，如转载机的运行速度低于刮板输送机，则调整转载机至刮板输送机的运行速度，如果转载机的运行速度的高于刮板输送机，按转载机的运行速度运行。
进一步的，所述步骤4）步骤5）中刮板输送机、转载机变频电机调速具体调速标准为：煤量指标为80%以上，按额定速度运行；煤量指标为60%～80%，按额定速度的80%运行；煤量指标为40%～60%，按额定速度的60%运行；煤量指标为30%～40%，按额定速度的40%运行；煤量指标为30%以下，额定速度的30%运行。
进一步的，所述刮板输送机煤量指标的计算方法为：
Figure 860124DEST_PATH_IMAGE001
(1)
Figure 54345DEST_PATH_IMAGE002
(2)
Figure 580004DEST_PATH_IMAGE003
(3)
式中，A为刮板输送机的煤量指标，
Figure 127660DEST_PATH_IMAGE004
代表实时检测到的煤量指标，A e 代表额定煤量指标；
A 1～A 5分别代表采煤机速度、采煤机位置架号、采煤机切割电机电流、机头变频电机电流、机尾变频电机电流；
A 1e～A 5e分别代表采煤机最大牵引速度、采煤机最大位置架号、采煤机额定电流、机头变频电机额定电流、机尾变频电机额定电流；
K 1～K 5为权重值分别为：0.35，0.24，0.13，0.14，0.14，该值为非确定值，根据综采工作面设备实际运行情况可进行调整。
进一步的，所述转载机煤量指标的计算方法为：
Figure 484692DEST_PATH_IMAGE005
(4)
Figure 725181DEST_PATH_IMAGE006
(5)
Figure 472557DEST_PATH_IMAGE007
(6)
式中，为刮板输送机的煤量指标，
Figure 948537DEST_PATH_IMAGE008
代表实时检测到的煤量指标，B e 代表额定煤量指标；
B 1，B 2 分别代表转载机变频电机电流、煤量扫描仪扫描煤量；
B 1e，B 2e 分别代表转载机变频电机额定电流、煤量扫描仪设定最大煤量；
K 6，K 7为权重值分别为：0.45，0.55，该值为非确定值，根据综采工作面设备实际运行情况可进行调整。
本发明的有益效果是：一种综采工作面刮板运输调速控制系统和方法，调速控制系统分两路，将煤量扫描仪设置在转载机入口处，集中控制器根据转载机变频电机，煤量检测器计算出转载机的运行速度，根据机头变频电机电流，机尾变频电机电流，采煤机截割电机电流，采煤机位置等信息计算出刮板输送机的运行速度，在计算转载机和刮板输送机的运行速度时增加了刮板输送机和转载机本身负荷大小的因素，可以更准确的计算刮板输送机的运行速度和转载机的运行速度，实现了对刮板输送机和转载机的单独、分级调速，有效避免了因转载机提速滞后而导致的过负荷停机现象。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明系统工作原理示意图；
图2本发明方法调速流程图。
具体实施方式
实施例1：如图1，图2所示，一种综采工作面刮板运输调速控制系统，包括集中控制器1，所述调速控制系统分两部分，一部分是刮板输送系统，包括刮板输送机3，机头变频电机5，机尾变频电机6，采煤机8，所述刮板输送机3与机头变频电机5，机尾变频电机6相连接，另一部分是转载系统，包括煤量检测仪2，转载机4，变频电机7，所述集中控制器1通过通讯电缆分别与所述转载系统，刮板输送系统相连接。
实施例2：为了更好的检测转载机4瞬间载煤量的变化，在上述实施例的基础上，所述煤量检测仪2设置在转载机4入口处。
实施例3：一种综采工作面刮板运输调速控制的方法，该方法是在上述实施例综采工作面刮板运输调速控制系统的基础上实现的。
如图2所示，本实施例调速步骤如下：
1）首先启动集中控制器1，对系统通讯进行监测；
2）然后顺序启动转载机系统和刮板输送系统；
3）将煤量检测仪2设置在所述转载机4入口处，对转载机3入口处的煤量进行检测，检测到的数据反馈到所述集中控制器1。
4）集中控制器1根据机头变频电机5电流，机尾变频电机6电流，采煤机8截割电机电流，采煤机8位置等信息计算出刮板输送机3的运行速度V1，并将指令同步输出至刮板输送机3的机头变频电机5和机尾变频电机6，通过频率调整进行同步分级调速。
5）集中控制器1根据煤量扫描仪2、转载机4的变频电机7电流计算出转载机4的运行速度V2；
6）集中控制器1对刮板输送机3和转载机4的运行速度进行比较，以运行速度高的为标准，集中控制器1向转载机4发出调速指令。
进一步的，当V1＞V2时，则集中控制器1将刮板输送机的运行速度V1指令输出至转载机4的变频电机7，变频电机7按照集中控制器1发出的V1调速指令，通过频率调整进行调速，当V2＞V1时，集中控制器1将转载机4的运行速度V2指令传输出至转载机4的变频电机7，按转载机的运行速度运行。
进一步的，步骤4）和步骤5）中，刮板运输机3和转载机4的具体调速分级标准为：煤量指标为80%以上，按额定速度运行；煤量指标为60%～80%，按额定速度的80%运行；煤量指标为40%～60%，按额定速度的60%运行；煤量指标为30%～40%，按额定速度的40%运行；煤量指标为30%以下，按额定速度的30%运行。
进一步的，刮板输送机3煤量指标的计算方法为：
Figure 35442DEST_PATH_IMAGE009
(1)
Figure 571466DEST_PATH_IMAGE010
(2)
Figure 809068DEST_PATH_IMAGE011
(3)
式中，A为刮板输送机的煤量指标，
Figure 698526DEST_PATH_IMAGE004
代表实时检测到的煤量指标，A e 代表额定煤量指标；
A 1～A 5分别代表采煤机速度、采煤机位置架号、采煤机切割电机电流、机头变频电机电流、机尾变频电机电流；
A 1e～A 5e分别代表采煤机最大牵引速度、采煤机最大位置架号、采煤机额定电流、机头变频电机额定电流、机尾变频电机额定电流；
K 1～K 5为权重值分别为：0.35，0.24，0.13，0.14，0.14，该值为非确定值，根据综采工作面设备实际运行情况可进行调整。
进一步的，所述转载机煤量指标的计算方法为：：
Figure 30150DEST_PATH_IMAGE012
(4)
Figure 940338DEST_PATH_IMAGE013
(5)
Figure 334410DEST_PATH_IMAGE014
(6)
式中，为刮板输送机的煤量指标，
Figure 417772DEST_PATH_IMAGE008
代表实时检测到的煤量指标，B e 代表额定煤量指标；
B 1，B 2 分别代表转载机变频电机电流、煤量扫描仪扫描煤量；
B 1e，B 2e 分别代表转载机变频电机额定电流、煤量扫描仪设定最大煤量；
K 6，K 7为权重值分别为：0.45，0.55，该值为非确定值，根据综采工作面设备实际运行情况可进行调整。
实施例4：本实施例是在上述实施例1-3的基础上，将具体数据代入实施例3的公式中得到的具体实施例。采煤机最大速度12m/min，采煤机位置最大架号为153号，采煤机切割电机额定电流为136A，刮板运输机机头、机尾变频电机额定功率855KW，额定电流172A；
转载机功率525KW，额定电流107A，煤量扫描仪最大扫描煤量为100，将以上参数代入公式（3）（6）得：
Figure 948111DEST_PATH_IMAGE015
Figure 29199DEST_PATH_IMAGE016
假设采煤机速度为11m/min；采煤机位置架号为140号，采煤机切割电机电流为130A，刮板运输机机头、机尾电机电流为160A，将以上参数代入公式（2）（1）得：
Figure 35201DEST_PATH_IMAGE017
Figure 797621DEST_PATH_IMAGE018
此时，刮板运输机按额定速度1450r/min运行。
假设转载机电流为100A，煤量扫描仪扫描煤量为90，将以上参数代入公式（5）（4）得：
Figure 775941DEST_PATH_IMAGE019
Figure 824669DEST_PATH_IMAGE020
此时，转载机按额定速度1450r/min运行。
实施例5：本实施例是在上述实施例1-3的基础上，将具体数据代入实施例3的公式中得到的具体实施例。设采煤机速度为6m/min；采煤机位置架号为75号，采煤机切割电机电流为68A，刮板运输机机头、机尾电机电流为72A。
将以上参数代入公式（2）（1）得：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
Figure 993001DEST_PATH_IMAGE022
此时，刮板运输机按速度1450×60%=870r/min运行。
假设转载机电流为62A，煤量扫描仪扫描煤量为54。将以上参数代入公式（5）（4）得：
Figure 418166DEST_PATH_IMAGE023
Figure 188676DEST_PATH_IMAGE024
此时，转载机按速度1450×60%=870r/min运行。
实施例6：本实施例是在上述实施例1-3的基础上，将具体数据代入实施例3的公式中得到的具体实施例。设采煤机速度为2m/min；采煤机位置架号为3号，采煤机切割电机电流为25A，刮板运输机机头、机尾电机电流为35A。
将以上参数代入公式（2）（1）得：
Figure 142725DEST_PATH_IMAGE025
Figure 326582DEST_PATH_IMAGE026
此时，刮板运输机按速度1450×30%=435r/min运行。
设转载机电流为23A，煤量扫描仪扫描煤量为24。将以上参数代入公式（5）（4）得：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
Figure 24279DEST_PATH_IMAGE028
此时，转载机按速度1450×30%=435r/min运行。

Claims (7)

1.一种综采工作面刮板运输调速控制系统，包括集中控制器，转载调速控制系统，刮板输送调速控制系统，所述转载调速控制系统包括转载机，变频电机，煤量检测仪，所述刮板输送调速控制系统包括刮板输送机，机头变频电机，机尾变频电机，采煤机，所述刮板输送机与机头变频电机，机尾变频电机相连接，所述集中控制器通过通讯电缆分别与转载调速控制系统，刮板输送调速控制系统相连接。
2.根据权利要求1所述一种综采工作面刮板运输调速控制系统，其特征在于，所述煤量检测仪设置在转载机入口处。
3.如权利要求1所述一种综采工作面刮板运输调速控制系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）启动集中控制器，对系统通讯进行监测；
2）顺序启动转载系统、刮板输送系统；
3）煤量检测仪对转载机入口处的煤量进行检测，将检测到的数据反馈给集中控制器；
4）集中控制器根据机头变频电机电流，机尾变频电机电流，采煤机截割电机电流，采煤机位置等信息计算出刮板输送机的运行速度，并对刮板输送机的机头变频电机和机尾变频电机同步进行调速；
5）集中控制器根据煤量扫描仪、转载机的变频电机电流计算出转载机的运行速度，并对转载机变频电机进行调速；
6）集中控制器比较转载机和刮板输送机的运行速度，以运行速度高的为标准，集中控制器向转载机发出调整运行速度指令。
4.根据权利要求3所述一种综采工作面刮板运输调速控制系统的方法，其特征在于，步骤6中所述的集中控制器比较转载机和刮板输送机的运行速度，如转载机的运行速度低于刮板输送机，则调整转载机至刮板输送机的运行速度，如果转载机的运行速度的高于刮板输送机，按转载机的运行速度运行。
5.根据权利要求3所述一种综采工作面刮板运输调速控制系统的方法，其特征在于，所述步骤4）步骤5）中刮板输送机、转载机变频电机调速具体调速标准为：煤量指标为80%以上，按额定速度运行；煤量指标为60%～80%，按额定速度的80%运行；煤量指标为40%～60%，按额定速度的60%运行；煤量指标为30%～40%，按额定速度的40%运行；煤量指标为30%以下，额定速度的30%运行。
6.根据权利要求5所述一种综采工作面刮板运输调速控制系统的方法，其特征在于，所述刮板输送机煤量指标的计算方法为：
Figure 341519DEST_PATH_IMAGE001
(1)
Figure 909903DEST_PATH_IMAGE002
(2)
Figure 594963DEST_PATH_IMAGE003
(3)
式中，A为刮板输送机的煤量指标，
Figure 648107DEST_PATH_IMAGE004
代表实时检测到的煤量指标，A e 代表额定煤量指标；
A 1～A 5分别代表采煤机速度、采煤机位置架号、采煤机截割电机电流、机头变频电机电流、机尾变频电机电流；
A 1e～A 5e分别代表采煤机最大牵引速度、采煤机最大位置架号、采煤机额定电流、机头变频电机额定电流、机尾变频电机额定电流；
K 1～K 5为权重值分别为：0.35，0.24，0.13，0.14，0.14，该值为非确定值，根据综采工作面设备实际运行情况可进行调整。
7.根据权利要求5所述一种综采工作面刮板运输调速控制系统的方法，其特征在于，所述转载机煤量指标的计算方法为：
Figure 735012DEST_PATH_IMAGE005
(4)
Figure 474298DEST_PATH_IMAGE006
(5)
Figure 646653DEST_PATH_IMAGE007
(6)
式中，为刮板输送机的煤量指标，
Figure 739374DEST_PATH_IMAGE008
代表实时检测到的煤量指标，B e 代表额定煤量指标；
B 1，B 2 分别代表转载机变频电机电流、煤量扫描仪扫描煤量；
B 1e，B 2e 分别代表转载机变频电机额定电流、煤量扫描仪设定最大煤量；
K 6，K 7为权重值分别为：0.45，0.55，该值为非确定值，根据综采工作面设备实际运行情况可进行调整。
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