CN116853747A - 一种基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置及方法，涉及综采工作面刮板机链条的控制技术领域，包括刮板机链条张紧控制器、压力传感器、行程传感器及阀组，基于惯性导航输出的坐标信息、液压支架控制器的推溜动作信息等模拟显示刮板机机身工作状态并计算机身长度，结合采集的刮板机张紧油缸上的压力及行程信号通过阀组调节控制链条张紧程度，模拟了刮板机的轮廓曲线，可以直观、全局查看刮板机的工作状态；通过对刮板机轮廓曲线的模拟及监测，可以更准确的测量计算出刮板机机身长度，进而更准确地控制链条的张紧程度；引入了控制伸系数与控制收系统，配合油缸的压力上下限值，可以由此分别控制链条松与紧的程度。

Description

一种基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置及方法

技术领域

本发明涉及综采工作面刮板机链条的控制技术领域，具体为一种基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置及方法。

背景技术

煤矿的综采工作面全称综合机械化回采工作，刮板机作为综采工作面的主要生产设备之一。当采煤机从煤壁上将煤块切割下来之后，煤块将掉落在刮板机上，刮板机就会将煤块即时运输出去。其工作原理是，由驱动装置把动力传递给链轮组件，再由链轮组件通过封闭的刮板链带动刮板做循环运动，把刮板机上的煤连续不断的输送到机头并卸载。在工作过程中，刮板机链条的作用至关重要，如果张紧程度不合适，就会引起一系列危害，主要包括以下方面：

对设备的影响：如果链条过松，将导致链条在工作时发生摆动、扭曲或卡死等问题，进而影响刮板机的正常运行。如果链条过紧，将增加轴承的负荷，导致设备产生噪音、振动等故障，并缩短设备的使用寿命。

消耗能源：如果链条过紧，将增加传动系统的摩擦阻力，增大设备的能耗，降低设备的效率。

安全隐患：如果链条张紧不当，将增大链条断裂或脱落的风险，而这种事故可能会对人员和设备造成严重的伤害。

目前，常用的刮板机链条张紧控制装置由控制器与控制阀组组成，通过对油缸压力与行程传感器信息采集，实现对转载机、刮板机链条张力的自动调节，使链条实时处于适度张紧状态。在日常使用过程中，对刮板机链条的张紧程度要进行定期检查和维护，确保链条良好的张紧状态，以保证设备的正常使用和安全生产。引起刮板机链条的张紧程度变化主要来自于两方面，一是刮板机所处地形起伏、跟机推溜过程等导致机身形变，二是刮板机的输送煤量不均匀、时大时小造成链条的伸长量时刻在变化，使用目前常用的刮板机链条张紧控制装置，仅根据油缸压力与行程传感器信息对刮板机链条张紧的自动调节，压力的大小受输送煤量大小影响较大并非直接的链条松紧程度量，以此为基础则控制偏差较大、控制效果难以保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置及方法，以解决背景技术中提到的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置，在原有由综采智能化控制器、采煤机控制器、液压支架控制器、惯性导航等组成的综采工作面智能化系统基础上，主要由刮板机链条张紧控制器、压力传感器、行程传感器及阀组等构成；

其中，刮板机链条张紧控制器是整个装置的核心，与原系统的综采智能化控制器通信获取惯性导航输出的坐标、液压支架控制器的推溜动作等信息，采集的刮板机张紧油缸上的压力及行程信号，并通过阀组调节控制链条张紧程度，压力传感器与行程传感器是实时监测张紧油缸的压力值、行程值，阀组则是作为电、液之间信号传递器件，实现对张紧油缸的伸、收控制。

一种采用基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置的控制方法，基于惯性导航输出的坐标信息、液压支架控制器的推溜动作信息等模拟显示刮板机机身工作状态并计算机身长度，结合采集的刮板机张紧油缸上的压力及行程信号通过阀组调节控制链条张紧程度，控制流程如下：

S1：装置备妥进行完整性自校，比如，与综采智能化控制器通信正常，与压力传感器、行程传感器及阀组的连接正常，完整可继续运行；不完整则需继续自校或装置待机；

S2：判定装置的自动张紧控制功能是否启动，如启动则进入自动张紧控制功能；如不启动则只能手动控制油缸收或伸，装置同步监测记录当前刮板机轮廓数据曲线，装置会根据油缸行程值变化情况提示加链或减链操作；

S3：启动自动张紧控制功能后，装置首先检测是否保存有完整的刮板机轮廓曲线数据，通过轮廓曲线数据可模拟计算出完整的轮廓曲线长度L0，如无完整的轮廓曲线，则进入按油缸压力P监测控制模式S4.1，同步监测记录当前刮板机轮廓数据曲线；如有完整的轮廓曲线，则进入按刮板机轮廓曲线监测变化量△L控制模式S5.1，同步监测记录当前刮板机轮廓数据曲线；

S4.1：油缸压力P监测控制模式：实时监测当前的油缸压力P监测，与设置的压力上限值P1、压力下限值P2相比较；

S4.2：按比较情况进行相应控制，当P>P1，油缸收至“P=目标压力”；当P1≥P≥P2，油缸不动作；当P<P2，油缸伸至“P=目标压力”；

S5.1：刮板机轮廓曲线监测变化量△L控制模式：基于惯性导航输出的坐标信息、液压支架控制器的推溜动作信息等模拟显示刮板机机身工作状态计算当前机身长度L，并与完整的轮廓曲线数据模拟计算出的完整的轮廓曲线长度L0得出刮板机轮廓曲线变化量△L=L-L0；与设置的变化量上限值L1、变化量下限值L2相比较；

S5.2：按比较情况进行相应控制，当△L>L1，油缸收至“P=下限压力”或油缸收△L*K1，其中K1为设置的变化量控制收系数；当L1≥△L≥L2，油缸不动作；当△L<L2，油缸伸至“P=上限压力”或油缸伸△L*K2，其中K2为设置的变化量控制伸系数；

S6：在以上油缸压力P监测控制模式与刮板机轮廓曲线监测变化量△L控制模式的控制过程中，装置根据油缸行程值变化情况提示加链或减链操作，加链或减链后会将当前刮板机轮廓曲线设置为新的完整的轮廓曲线并重新计算L0；

S7：若继续运行则返回至S1，若退出运行则装置待机。

本发明的有益效果：

本发明模拟了刮板机的轮廓曲线，可以直观、全局查看刮板机的工作状态；通过对刮板机轮廓曲线的模拟及监测，可以更准确的测量计算出刮板机机身长度，进而更准确地控制链条的张紧程度；引入了控制伸系数与控制收系统，配合油缸的压力上下限值，可以由此分别控制链条松与紧的程度。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明装置构成示意图；

图2为本发明控制流程示意图。

具体实施方式

下面给出具体实施例。

如图1所示，一种基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置，在原有由综采智能化控制器、采煤机控制器、液压支架控制器、惯性导航等组成的综采工作面智能化系统基础上，主要由刮板机链条张紧控制器、压力传感器、行程传感器及阀组等构成；

其中，刮板机链条张紧控制器是整个装置的核心，与原系统的综采智能化控制器通信获取惯性导航输出的坐标、液压支架控制器的推溜动作等信息，采集的刮板机张紧油缸上的压力及行程信号，并通过阀组调节控制链条张紧程度，压力传感器与行程传感器是实时监测张紧油缸的压力值、行程值，阀组则是作为电、液之间信号传递器件，实现对张紧油缸的伸、收控制；

如图2所示，一种采用基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置的控制方法，基于惯性导航输出的坐标信息、液压支架控制器的推溜动作信息等模拟显示刮板机机身工作状态并计算机身长度，结合采集的刮板机张紧油缸上的压力及行程信号通过阀组调节控制链条张紧程度，控制流程如下：

S1：刮板机链条张紧控制装置备妥进行完整性自校，包括，与综采智能化控制器通信正常，与压力传感器、行程传感器及阀组的连接正常，完整可继续运行；不完整则需继续自校或装置待机；

S2：判定装置的自动张紧控制功能是否启动，在刮板机链条张紧控制装置的控制器上设置使能开关，如使能开关启动则进入自动张紧控制功能；如使能开关不启动则只能手动控制油缸收或伸，装置同步监测记录当前刮板机轮廓数据曲线，装置会根据油缸行程值变化情况提示加链或减链操作，具体加链或减链的长度可在控制器参数中设置；

S3：启动自动张紧控制功能后，装置首先检测是否保存有完整的刮板机轮廓曲线数据，通过轮廓曲线数据可模拟计算出完整的轮廓曲线长度L0，如无完整的轮廓曲线，则进入按油缸压力P监测控制模式S4.1，同步监测记录当前刮板机轮廓数据曲线；如有完整的轮廓曲线，则进入按刮板机轮廓曲线监测变化量△L控制模式S5.1，同步监测记录当前刮板机轮廓数据曲线，其中，综采工作面采煤过程中的刮板机轮廓曲线可由刮板机链条张紧控制器与综采智能化控制器通信获取，包括液压支架数量、液压支架信息、每架液压支架的推溜动作信息以及惯性导航数据等，通过割煤过程中的数据采集可完整模拟出刮板机轮廓曲线；

S4.1：油缸压力P监测控制模式：实时监测当前的油缸压力P监测，与设置的压力上限值P1、压力下限值P2相比较，P1、P2根据装置正常工作时的油缸压力P0大小合理调整，可预设P1=P0*105%、P2=P0*95%；

S4.2：按比较情况进行相应控制，当P>P1，油缸收至“P=目标压力”；当P1≥P≥P2，油缸不动作；当P<P2，油缸伸至“P=目标压力”；

S5.1：刮板机轮廓曲线监测变化量△L控制模式：基于惯性导航输出的坐标信息、液压支架控制器的推溜动作信息等模拟显示刮板机机身工作状态计算当前机身长度L，并与完整的轮廓曲线数据模拟计算出的完整的轮廓曲线长度L0得出刮板机轮廓曲线变化量△L=L-L0；与设置的变化量上限值L1、变化量下限值L2相比较，L1、L2根据装置运行情况合理调整，可预设L1=100mm、L2=-100mm；

S5.2：按比较情况进行相应控制，当△L>L1，油缸收至“P=下限压力”或油缸收△L*K1，其中K1为设置的变化量控制收系数；当L1≥△L≥L2，油缸不动作；当△L<L2，油缸伸至“P=上限压力”或油缸伸△L*K2，其中K2为设置的变化量控制伸系数，K1、K2根据现场需求及装置使用情况合理调整，可预设K1=K2=1.00；

S6：在以上油缸压力P监测控制模式与刮板机轮廓曲线监测变化量△L控制模式的控制过程中，装置根据油缸行程值变化情况提示加链或减链操作，加链或减链后会将当前刮板机轮廓曲线设置为新的完整的轮廓曲线并重新计算L0；

S7：若继续运行则返回至S1，若退出运行则装置待机。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.一种基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置，包括综采工作面智能化系统，所述综采工作面智能化系统包括综采智能化控制器、采煤机控制器、液压支架控制器和惯性导航，其特征在于，所述综采工作面一侧设置有刮板机链条张紧控制器、压力传感器、行程传感器及阀组；所述刮板机链条张紧控制器与压力传感器、行程传感器及阀组信号连接，所述刮板机链条张紧控制器与综采工作面智能化系统通信连接。

2.一种如权利要求1所述的基于惯性导航的刮板机链条张紧控制装置的控制方法，其特征在于，基于惯性导航输出的坐标信息和液压支架控制器的推溜动作信息，模拟显示刮板机机身的工作状态并计算机身长度，结合采集到的刮板机张紧油缸上的压力及行程信号通过阀组调节控制链条张紧程度，具体控制流程如下：

S1：装置备妥进行完整性自校，包括与综采智能化控制器通信正常，与压力传感器、行程传感器及阀组的连接正常，若完整可继续运行；不完整则需继续自校或装置待机；

S2：判定装置的自动张紧控制功能是否启动，若启动则进入自动张紧控制功能；若不启动则手动控制油缸收或伸，装置同步监测记录当前刮板机轮廓数据曲线，并根据油缸行程值变化情况提示加链或减链操作；

S3：启动自动张紧控制功能后，装置首先检测是否保存有完整的刮板机轮廓曲线数据，通过轮廓曲线数据模拟计算出完整的轮廓曲线长度L0，若无完整的轮廓曲线，则进入按油缸压力P监测控制模式S4.1，同步监测记录当前刮板机轮廓数据曲线；若有完整的轮廓曲线，则进入按刮板机轮廓曲线监测变化量△L控制模式S5.1，同步监测记录当前刮板机轮廓数据曲线；

S4.1：油缸压力P监测控制模式：实时监测当前的油缸压力P，与设置的压力上限值P1、压力下限值P2相比较；

S4.2：按比较结果进行相应控制，当P>P1，油缸收至“P=目标压力”；当P1≥P≥P2，油缸不动作；当P<P2，油缸伸至“P=目标压力”；

S5.1：刮板机轮廓曲线监测变化量△L控制模式：基于惯性导航输出的坐标信息和液压支架控制器的推溜动作信息，模拟显示刮板机机身工作状态计算当前机身长度L，并与完整的轮廓曲线数据模拟计算出的完整的轮廓曲线长度L0，得出刮板机轮廓曲线变化量△L=L-L0；与设置的变化量上限值L1、变化量下限值L2相比较；

S5.2：按比较结果进行相应控制，当△L>L1，油缸收至“P=下限压力”或油缸收△L*K1，其中K1为设置的变化量控制收系数；当L1≥△L≥L2，油缸不动作；当△L<L2，油缸伸至“P=上限压力”或油缸伸△L*K2，其中K2为设置的变化量控制伸系数；

S6：在以上油缸压力P监测控制模式与刮板机轮廓曲线监测变化量△L控制模式的控制过程中，装置根据油缸行程值变化情况提示加链或减链操作，加链或减链后会将当前刮板机轮廓曲线设置为新的完整的轮廓曲线并重新计算L0；

S7：若继续运行则返回至S1，若退出运行则装置待机。