采煤机自动化及智能化控制技术

时间：2024-05-04

文/刘文科

在煤矿资源的开采中，需要用到大量的设备，而采集机就是煤矿开采核心设备，随着时代的发展，传统的采煤机已经不能满足使用的要求，而自动化和智能化的控制技术就有效的实现了采煤机性能的提升，并逐渐得到了煤矿资源开采广泛使用，对煤矿开采行业的发展具有着重要的意义，而采煤机具备哪些自动化及智能化控制技术，就是本文主要研究的内容。

1 采煤机自动化及智能化控制系统

对于采煤机的自动化和智能化的控制系统来说，主要包括动力、电气的控制和工控机的操作等系统构成，其中采煤机动力的系统又包括高压配电的装置、断路器和电力的变压器等构成，其主要对采煤的机械进行电能以及动力支持的提供。而采煤机控制的系统包括工控机、启动操作的模块、控制的键盘和电机智能的保护性装置等构成。

2 采煤机自动化及智能化控制系统功能

在采煤机的自动化和智能化的控制系统中，具有着诸多的功能。首先，在采煤机的自动化和智能化的控制中，包括有点动控制、单控的控制、联控的控制等模式。然后，采煤机的自动化和智能化系统还具有高压供电的控制模式，此时采煤机的操作要通过专业电网提供电能，且供应电压为6/10KV，在系统内还设置有隔离的开关与配电的装置等，在采煤机操作中还要通过专门人员进行，若不需进行运载时，可以对电源实施分断处理，且高压配电的装置要通过安全可靠性机械设备进行支持。同时，在采煤机的自动化和智能化系统中，还能够实现变频与软起动的控制，其中软起动的装置可使用多种方式进行起动操作，但要和具体的情况进行结合实施合理选择。一般来说，软起动的装置都要进行相应RS485的标准性通讯接口设置，且内部还要进行标准协议的添加，实现和控制的系统有效连接与关联。另外，在系统内采煤机还可以实现对电机的智能化保护，其电机的智能化保护主要有电机的截割、电机与泵电机的牵引等，实践运用中可以与工控机实施信号的传输。

3 采煤机自动化及智能化控制技术

3.1 机载的控制技术

在机载的控制技术中，主要将计算机的软件当作基础，而机载控制的计算机也是现代化采煤机进行控制和保护的关键部分，为其安全可靠的运行提供保障。通过机载控制的计算机，能够进行基本操作的接口、逻辑和反馈控制的提供，实现对设备温度、负荷、压力和流量等的监测，还能够向操作员进行直观化人机交互的界面提供，对在线式的传感数据进行统计和处理，甚至还能够对音频、视频和雷达数据进行扩展处理，并和外部的网络进行连接。这种机载的控制技术所需计算机的设备要有运行的接口以及数据反馈的通道，对机载的操作基础性参数信息实施有效的监控，并和网络实现连接对运行操作的效率实现提升。因为煤矿采煤的环境一般较为恶劣，采煤的操作设计中需要重视对智能化信息开发，并对基础性控制实施设计，通过嵌入式的控制模板把系统设备与现场的操作总线实施连接，从而来对采煤操作的数据分析和运行效率进行提升。

3.2 监控通信的技术

在煤炭的开采中，往往涉及的工艺较为复杂，且工作量也比较大，这对煤炭开采的操作就造成了很大的难度。而采煤机的通信功能借助高压动力的载波法，就能够有效实现采煤机把相关信息向集中的控制台发送，实现对工作安全性的提升。通过在采煤机到巷道的底层进行通信技术的运用，在巷道设备的列车上借助防爆的计算机，通过专用的协议家或者通用的TCP /IP和UDP 等控制协议形式，就能够对机载控制的计算机内工况的数据和机载摄像的装置所输出视频的数据流实时进行获取，达到对采煤机的运行工况和截割视频的有效、全面监视效果。在进行巷道交换机、通信的网关和 OPC相关数据的服务器设立后，还能够把采煤机的运行数据向矿井综合的数据网进行传输，传到网络内，从而达到对井下采煤机运行情况的异地和远程监视。同时，借助双向的通信支持，不管是巷道还是地面都能够实现对采煤机的远程操作，但是在技术上需要对操作的可靠性、安全性和实时性进行研究和保障。

3.3 走控与截割的技术

在进行采煤操作中，采煤机运作对采高与走控工作十分注重。在采煤机的自动化和智能化的系统中，对煤矿的岩石变化进行智能化分辨是其设备关键，通过社会科技不断的研究和发展，逐渐产生了诸多辨别的方式，而这些辨别方式的应用范围比较局限。尽管一些采煤机引入了记忆截割的方式，却也不能达到智能化的操作目的，而若在采煤机内进行高精度的摄像设备安装，且在截割中维持相应成像的距离，就能够对此技术应用的范围和适应性进行有效提升。在采煤机的自动化和智能化运行中，还需要对采煤机的位置、姿态和速度等进行精准的控制，在牵引的驱动系统内高速轴进行增量型的编码器安装，或者在低速轴进行多圈的绝对型号编码器的安装，就能够达到刮板的输送机±20mm的精确定位以及0.01m /min低速的测速效果。想要在煤层具有复杂多变赋存的工作面进行连续的、自动化的推进运行以及对对控制的采高正确调整，则采煤机需要对煤层三维空间的动态实施定位，并对姿态进行测量，且还要按照工作面实际三维地理的形貌信息数据，来对采煤机截割的高度以及姿态实施动态的修正，另外对其三维的空间运行的轨迹进行计算，保证刮板的输送机和液压的支架能够自动实现对齐，促进工作面能够顺利的推进。

3.4 设备间的协同和自动化的控制技术

在对工作面的回采中，要求采煤机、输送机和液压的支架等紧密配合和协调，借助编码器的位置检测以及红外的发射器进行定位，就能够把采煤机的行走位置和速度信息等向支架电液的控制系统实时进行发送，从而达到对刮板的输送机自动跟机和推移；同时借助支架电控的输出移架以及推移刮板的输送机其速度和状态信息情况，还能够实现对采煤机实际行走速度以及位置的自动化控制；借助双频雷达的探测技术还能够达到对截割的滚筒以及支架的顶梁干涉与预警功能。想要实现工作面高效和自动化的运行，需要采煤机的行走和割煤的速度按照输送机的系统实际负荷状态自适应地进行调控；还要按照实时获取刮板的输送机和带式的输送机实际工作的负荷，同时根据满载、欠载、异常的过载和压死等状态所对应调节的模型，当运输系统在负荷低时，通过一定斜率对采煤机的行走速度进行提升；当负荷出现偏高状态时要进行速度的降低，若存在片帮等情况导致运输的系统出现压死，要立即对采煤机的牵引进行停止。

3.5 故障的预警技术

在采煤机具体的操作中，易存在停滞等问题，为了避免这种情况的出现，就可以通过对故障预警的技术完善来进行解决。如果采煤机存在大功率截割以及牵引转动等，就会对采煤机运作产生影响，此时通过使用温度和震动情况识别的监控方式，就能够对采煤机运行的故障及时进行预警，实现对其运行故障的控制。在较为先进采煤机中，就能够对样本的数据以及信息等进行综合运用，进而对原有运行的状态实施改变，同时对系统的信息实施全面的判断和分析，从而达到对操作的数据信息提前实施预估，并把采煤机的运行信息向地面的监督计算机内进行传输，从而实现对系统的运行状态全面分析与控制。