运输顺槽无轨自移列车系统研发及应用.pdf

自动化系统设计andMechanicalManagement2023年第7 期DevelopmentNo.7,2023总第2 4 3期Total 243机械管理开发D0I:10.16525/14-1134/th.2023.07.093运输顺槽无轨自移列车系统研发及应用王东（山西乡宁焦煤集团燕家河煤业有限公司，山西临042100)摘要：通过设计一种滑靴式无轨自移列车系统并应用于运输顺槽运送综采面工作设备，使得原有有轨绞车牵引下容易出现的脱钩跑车等安全事故发生率得到有效缓解。通过研究该无轨自移列车系统的运行原理及具备的功能，为运输顺槽设备的安全高效输送提供了有效解决方案。关键词：滑靴式无轨自移列车；步距；运输顺槽；综采工作面中图分类号：TD634文献标识码：A文章编号：1 0 0 3-7 7 3X(2023)07-0230-020引言近几年，随着综采工作面煤炭产量的提升，采煤设备也不断向大型化方向发展，同时配套设备也随之增加，例如一些供电供液配套设备的增多，使得综采面采掘设备的总质量不断变大。因此，随着采掘设备输送过程中列车的承载力持续变大，这些综采设备的输送过程中的安全性就很难得到保障，传统绞车牵引输送的方式也就越发不安全，不仅容易损坏采掘设备，而且严重威胁到了井下工作人员的生命安全。滑靴式无轨自移列车系统的应用，通过研究液压支架的推移过程，使得原有有轨绞车牵引方面的弊端得到有效解决，承载能力更大，安全性得到了明显提升。133202工作面概况无轨自移列车系统主要应用于某矿32 0 2 综采工作面运输顺槽，该综采面开采4 号煤层，运输顺槽长度7 8 0 m，宽高=2.8 m4.0m。该综采面配置有无轨自移列车1 6 辆，电缆车3辆，阻化泵、注水泵各1台，乳化泵2 台以及各类组合开关、油脂库、操作台等辅助设备。设计总长约7 0 m，综采面向前推进过程中，无轨自移列车系统向前同步跟进0.8 m，无轨自移列车具体配置参数如表1 所示。2系统研发设计2.1无轨自移列车设计无轨自移列车运行过程是参考液压支架推架过程进行设计的，自移列车的机械结构主要包括列车车体、推移抬底千斤顶、前后拉杆以及电缆槽操作阀组等，具体无轨自移列车构造如图1 所示。其中推移抬底千斤顶是无轨自移列车主要的运行结构，通过配合表1无轨自移列车主要技术参数列车尺寸4.51.5列车质量5.5承载质量/25/m2.0工作压力列车上下运运行坡度/31.52107/MPa移幅度/mm抬底千斤顶伸38/缩推移千斤伸6 3/缩工作介质乳化液质量/18顶质量/36列车运移方向89641一自移列车车体；2 一推移千斤顶；3一抬底千斤顶；4一前移支撑拉杆；5 一后移支撑拉杆；6 一连接杆；7 一操作阀组；8一支撑架；9 一电缆架图1无轨自移列车结构示意图车体以及两拉杆作为支撑点实现无轨列车向前推移过程。由图1 无轨自移列车的结构组成可以看出，列车在运移过程中主要分以下几步：1)控制抬底千斤顶供液伸出，伸出位置可使得无轨自移列车的车头部位抬升2 1 0 mm左右，确保无轨自移列车车底与运输顺槽底板成一定夹角-2 。2)控制推移千斤顶供液伸出，将无轨自移列车车体向前推移一个步距,距离在7 8 0 mm以内,同时无轨自移列车车体在前推杆上也向前推移出相同的距离。业3)操控操作阀，将抬底千斤顶缩回，并将无轨自移列车车体缓慢回落至接触地面。4)操控操作阀，,缩回推移千斤顶，同时使得前推杆及后推杆向前推移一个步距，完成无轨自移列车的一个步距推移过程。在后续综采面推进过程中,按之前顺序重复运行，则可完成无轨自移列车的同步推进。2.2液压系统研发设计无轨自移列车的液压动力来源与综采工作面液压支架相同，由液压泵站供液来为各千斤顶提供运行动力。为确保运输顺槽无轨自移列车系统能够在井下复杂工作环境中保持稳定运行状态，适应各种条件下的平稳运行效果，该液压系统在供液管路上附带有截止阀、调速阀以及电液控制阀等多种液压调节装置。同时附带有智能反冲洗过滤器来对整体供液系统进收稿日期：2 0 2 2-0 5-0 7作者简介：王东（1 9 9 4 一），男，山西临汾人，大专，毕业于山西煤炭管理干部学院，注册安全工程师，研究方向为采矿工程。231东：运输顺槽无轨自移列车系统研发及应用2023年第7 期行清洁，调速阀对供液量来进行精确调控，回路阀、安全阀等确保液压系统的安全运行等，具体液压控制结构原理如图2 所示。46文X31一推移千斤顶;2 手动换向阀；3一液控单向阀;4抬底千斤顶；5一系统进液；6 一系统回液；7 一配液阀；8 一并接其他车辆图2无轨自移列车供液系统结构2.3智能化控制系统研发无轨自移列车智能化控制系统主要包括智能巡检、电液控制、运行环境检测以及各类辅助系统，各系统协调运行实现无轨自移列车随综采工作面同步推进运行。1)智能巡检检测。通过在运输顺槽布设云台摄像仪并通过视频交换机以及地面控制室显示等来对无轨自移列车的运行状态进行远程监控，在无轨自移列车终端还布设照明系统来增强视频监控的清晰度，摄像头安装于无轨自移列车车体上，并可进行全方位旋转来增强对无轨自移列车的监控效果。智能巡检装置与云台摄像仪类似，通过布设在无轨自移列车车顶的巡检机器人来对无轨自移列车在运输顺槽中运行时的风速、瓦斯以及温度等参数进行数据采集，巡检机器人可在无轨自移列车上沿轨道运行，增大巡检监测范围3。2)电液控制。电液控制系统的组成主要包括换向阀、测距仪、控制器、各类传感器装置、显示灯、运输顺槽主机以及连接线路等，可以实现对运行工况的实时监测精确控制，还可以对无轨自移列车的运行轨迹进行纠偏紧急闭锁等控制。电液控制系统的各类传感器装置中倾角传感器布设于无轨自移列车车体上用于对车辆的运行状态进行实时监测；位移传感器以及压力传感器分别布设于千斤顶以及支撑拉杆上，用于对千斤顶的行程以及支撑拉杆的压力进行监测，确保无轨自移列车的安全运行。各监测数据可及时传输至控制器，并由控制器上传至运输顺槽控制室来对无轨自移列车进行远程控制。3)运输环境监测系统主要包括各类传感器装置，通过在无轨自移列车车体布设瓦斯浓度传感器、温度传感器以及粉尘浓度传感器等装置来对运输顺槽无轨自移列车的运行环境进行实时监测，当监测到运行过程中出现瓦斯浓度超限或其他参数超标情况时，可及时利用控制器来对无轨自移列车进行紧急制动或断电报警等操作，告之工作人员启动预警方案进行故障排除。4)辅助系统指位于无轨自移列车尾部车体上的一些物料输送存储系统、避灾避险系统以及服务器线路集控中心等。物料系统主要是用于综采工作面存储的一些应急储备工具物料等，通过对这些物料进行信息登记来对物料的数量及分发情况进行记录，并及时补充；避灾避险系统与物料系统类似，布设于无轨自移列车尾部来对运输顺槽或综采工作面的一些突发事故进行处理，在车体内有救生舱以及各种紧急物资可在综采工作面或运输顺槽出现紧急事故时，工作人员无法及时撤离情况下进行暂时安置或自救；集控中心指无轨自移列车与地面控制中心进行信息交换或远程控制，通过集控中心还可接人综采工作面采煤机等采掘设备将实时数据传输至无轨自移列车控制器，从而实现综采面与无轨自移列车的同步推进效果。3系统运行特点以及局限性无轨自移列车由乳化液泵站提供动力，动力来源与液压支架相同，节省了动力供应难题，同时自移列车运行能力强，推移力大无需额外动力推动，供液系统简单高效；无轨自移列车在一定坡度下不会产生滑移危险，运行过程极为稳定可靠，基本不存在传统绞车牵引过程中的脱钩跑车现象；无轨自移列车运行灵活并可实现自适应控制，在运输顺槽转弯过程中可进行列车的分段移动；无轨自移列车每段都具备独立能源供应，单节无轨列车出现故障并不会影响到整体的运行效果，因此系统运行可靠，故障发生率较低。在运输顺槽底板浮煤或淤泥较多时，会严重影响到无轨自移列车的运行效果，拉杆的支撑效果会变差从而无法为无轨自移列车提供良好的支撑能力；无轨自移列车对运输顺槽的高度有较高要求，在顶板不平整时会对无轨自移列车顶部电缆安全产生影响；在无轨自移列车运行过程中要尽量保持在顺槽中央，避免向一侧大幅倾斜影响到列车的运行效果。4结语列车作为综采面关键的输送设备，运行过程的好坏关系到综采工作面采掘设备的安全，无轨自移列车系统的应用，实现了列车的无轨自移、远程监控、随工作面协同推进等效果，极大推进了煤矿设备智能化建设进程，具有极大推广应用价值。参考文献1武永刚.滑靴式无轨自移设备列车的研发与应用 刀.山西焦煤科技,2 0 14(10):6-7;2 0.2牛理鹏.滑靴式自移设备列车在煤矿井下的应用 J.机械管理开发,2 0 16(2 0):10 9-110;12 5.3黄莹，罗开成，张幸福，等.运输巷智能无轨自移列车系统的研发和应用J.煤炭工程，2 0 2 2（1）：18 4-18 8.（编辑：王慧芳）（下转第2 36 页）上接第2 33页DE上接笃221百上接第2.2 9 页（编辑：王慧芳）?236第3 8 卷机械管理开发调速系统整体进行嵌人式设计。采用嵌人式处理后的采煤机电磁调速系统，整体控制系统更为灵活，将各模块采集数据由采煤机机身处的中央处理器就近快速处理，保障了中央处理器高效运行性能，同时降低了线路传输信号容量，实现了对采煤机运行状态的快速感知反应，保障了调速控制系统的稳定可靠运行。参考文献1姜浩，杜长龙，江红祥，等.薄煤层电牵引采煤机牵引部的设计研究 J.煤矿机械，2 0 10（5）：1-3.2顾浩，秦伟祥.嵌人式技术在采煤机监控系统中的应用 J.煤矿机电,2 0 11(1):7 9-8 1.3赵欣，刘建功，李鹏飞.薄煤层嵌入式电磁调速采煤机电控系统的设计.煤炭与化工，2 0 13（10）：48-5 0.Design of Electromagnetic Speed Control System for Coal Mining MachineBai Jianyun(Scheduling Office,Huayang I Mine,Yangquan Shanxi 045000,China)Abstract:Based on the relatively single function of the existing coal mining machine electromagnetic speed control system,thecumbersome deployment of cable lines and poor scalability,an embedded coal mining machine electromagnetic speed control system isdesigned using an STM32F1ORCT6 microcontroller,which is connected via CAN bus.At the same time,the line transmission signalcapacity is reduced.Key words:coal mining machine;electromagnetic speed control;embedded;electrical systemDesign and Application of Remote Monitoring System for Cantilevered RoadheaderLiu Xiaolong(Fenxi Mining Group Materials Supply and Sales Branch,Jiexiu Shanxi 032000,China)Abstract:In view of the problems of low reliability,remote monitoring and control accuracy of the current mine roadheader,the overallstructure of the roadheader remote monitoring system was designed based on the characteristics of the cantilever roadheader and thedemand for remote monitoring,and the hardware structure was built with a PCC programmable computer as the core,and the softwarestructure and human-machine interface of the system were designed.The test results show that the system is able to complete onlinemonitoring and remote control of the roadheader,the communication time is controlled at the level of 0.01 s,the error value of pitch angleis controlled within 0.10,the accuracy is controlled above 99%,and other parameters can meet the requirements of monitoring accuracy ofroadheader position,positioning and orientation,and deflection correction assistance,etc.The system has achieved the expected purposeand has the value of popularization and application.Key words:cantilever roadheader;remote monitoring system;remote control;posture accuracyevelopment and Application of Trackless Self-Moving Train System for TransportingDown-SlotWang Dong(Shanxi Xiangning Coking Coal Group Yanjiahe Coal Co.,Ltd.,Linfen Shanxi 042100,China)Abstract:By designing a sliding shoe type trackless self-shifting train system and applying it to the transport chute to transport the workequipment of the comprehensive mining face,the incidence of safety accidents such as unhooking and running under the original trackedwinch traction is effectively alleviated.By studying the operating principle and functions of this trackless self-shifting train system,aneffective solution is provided for the safe and efficient transportation of equipment in the transport chute.Key words:slip-shoe type trackless self-moving train;step;transport crossheading;general mining workingsResearch on Frequency Conversion Speed Control System of Mining Motor VehicleGuo Junkai(Shanxi Coking Coal Xishan Coal&Electric Dongqu Mine,Gujiao Shanxi 030200,China)Abstract:In order to widen the range of speed regulation of mining electric locomotives,optimize the speed regulation performance andachieve the development goal of energy saving and emission reduction of enterprises,advanced frequency conversion speed regulationtechnology is used in the speed regulation system of electric locomotives.The system consists of the main circuit,control circuit and otherparts,and the design ideas of some circuits are introduced.The application of the frequency conversion speed regulation system improvesthe speed regulation performance of the motor car and saves the enterprise expenditure.Key words:motor car;frequency conversion speed control;power module;DSP