采煤机自动化技术研究.pdf

研 究 设 计装备机械 收稿时间：作者简介：李永岗（），男，本科，工程师，主要从事采煤机研究设计与应用工作采煤机自动化技术研究 李永岗西安煤矿机械有限公司西安 摘要：采煤机是煤矿生产的关键设备，从采煤机自动化总体架构、自动化采煤机主要功能、自动化采煤机主要系统，以及信息交互系统、远程监控系统、惯性导航系统等方面具体介绍了采煤机的自动化技术，并展望了采煤机自动化技术的发展方向。：，关键词：采煤机；自动化技术；研究 ：；中图分类号：文献标志码：文章编号：（）研究背景采煤机自动化系统是采煤机运行参数和运行姿态的自动控制系统，用途是提高采煤机对恶劣工况的适应能力，减轻工人劳动强度，降低煤矿事故发生率，提高开机率，进而实现全工作面自动化的少人无人工作面采煤作业。采煤机自动化是劳动密集型工作向技术密集型工作转变的具体体现，传统的操作工人正在发生角色的变化，从现场操作工变为远程控制工和现场巡检工。当然，实现这一目标需要一定的专业基础知识作为支撑。采煤机自动化是目前正在发展中的技术，有待进一步完善和提高。笔者从多方面对采煤机自动化技术进行研究。采煤机自动化总体架构采煤机自动化总体架构包括位置定位、姿态定位、远程控制、数据上传、自动截割、自动化接口六大部分。其中，姿态定位包括采高监测、俯仰采监测，自动截割采用记忆截割原理。采煤机自动化总体架构如图 所示。自动化采煤机主要功能基于采煤机自动化总体架构，笔者公司采用的自动化采煤机主要功能有位置定位、姿态定位、远程监测与控制、自动截割、自动化接口。研 究 设 计 装备机械 图 采煤机自动化总体架构（）位置定位。采煤机位置定位就是对采煤机在工作面的相对位置进行实时检测和分析，位置定位越精确，记忆曲线越平滑，自动化割煤的精度就越高。采用自主定位方式，具有断电记忆功能，不需要重复校零，定位精度可达到 。（）姿态定位。采煤机姿态定位就是实时检测采煤机左、右摇臂的采高量或卧底量，采煤机当前所在位置的工作面倾角和俯、仰采角度，以及采煤机的行走方向、速度等工作时的信息。采用自主定位方式，具有断电记忆功能，采高检测精度为 ，角度检测精度为 。（）远程监测与控制。采煤机具有远程通信功能，可以在顺槽或地面调度室对采煤机运行工况进行监测，并可以进行远程控制，包括截割启停、摇臂升降、牵引控制、记忆截割启停、故障复位、紧急停机等。采用控制器局域网总线通信，协议为 ，通信距离远，稳定性好，可靠性高，响应速率快。（）自动截割。自动截割以采煤机记忆截割为主，即采煤机进入学习模式，手动操作截割作为示范刀，控制系统采集、存储采煤机在各个位置的行进方向、速度、左右摇臂高度等姿态信息，之后只要工作面的条件，如采高、顶底板等没有大的变化，采煤机在自动运行模式下，根据记忆的工作参数自动截割。当煤层条件发生变化时，需要本地或远程人工干预。自动截割的特点为，除工作面中部可实现自动截割外，可以实现两个端头的自动斜切、割三角煤、清浮煤等截割工艺，可以实现人工干预时自动化截割工序的有序进行，以及各个截割动作的自由切换，可以满足不同工作面不同截割工艺对记忆截割软件的个性化要求，操作简洁。（）自动化接口。采煤机预留与第三方自动化系统通信的接口，采用控制器局域网总线接口。控制器局域网总线通信具有速率快、抗干扰能力强的特点。自动化采煤机主要系统自动化采煤机主要有四大系统：采煤机主机数据采集系统、数据传输系统、顺槽监测控制系统、软件系统。采煤机主机数据采集系统主要负责采集自动化运行过程中的采高、位置、姿态等数据，保证自动化采煤机正常运行。数据传输系统主要负责采煤机整机基本数据、自动化数据的实时传输，采用控制器局域网总线，通过动力电缆控制芯线传输。顺槽监测控制系统主要用于实现对采煤机的远程控制，以及为第三方提供数据传输与通信接口的功能。数据传输接口采用控制器局域网总线接口，支持开放数据协议。软件系统除基本型采煤机包含的软件外，主要包括 象限记忆截割软件、远程数据传输软件、第三方数据通信软件。其它系统采煤机信息交互系统流程如图 所示。研 究 设 计装备机械 图 采煤机信息交互系统流程采煤机远程监控系统结构如图 所示。图 采煤机远程监控系统结构采煤机惯性导航系统流程如图 所示。图 采煤机惯性导航系统流程未来，采煤机自动化与智能化技术将会朝精细化和专业化方向发展。采煤机自动化与智能化技术以计算机为载体和支撑，对人力的依赖性慢慢降低，随着煤岩识别技术的成熟，未来采煤机自动化技术将会更加成熟和友好。结束语采煤机自动化与智能化是未来的发展趋势，是实现煤矿企业转型发展的关键技术，具备高截割效率、高利用率、低劳动强度等优势，应用前景广阔，值得进一步研究。由此，采煤机制造企业应该不断对采煤机自动化技术进行研发，借助自动化与智能化技术占据市场，在保证产品质量的同时研发高智能化采煤机产品，促进企业发展。参考文献 赵友军，赵亦辉，张旭辉 采煤机数字化技术发展及展望 重型机械，（）：马晓燕 薄煤层采煤机的研究现状与发展 中国设备工程，（）：李建民，章之燕，刘鹏 较薄煤层采煤机的几个关键设计问题 中国煤炭学会煤矿机电一体化专业委员会、中国电工技术学会煤矿电工专业委员会论文集，：葛世荣 采煤机技术发展历程（五）自动化技术 中国煤炭，（）：徐江奇 煤矿综采工作面采煤机智能开采技术应用试验研究 机械管理开发，（）：，刘轶 基于高精度惯导的智能综放工作面采煤机轨迹监测系统的研究与应用 同煤科技，（）：谢洛夫 采煤机的自动化 煤炭技术，（）：张友云 波兰井工采煤技术工艺的若干特点 煤矿开采，（）：扎哈罗夫，支忠宝 采煤机自动化 中国煤炭，（）：高士岗 薄煤层自动化无人工作面开采 科技信息，（）：王波，吴晓娥 智能截割技术的应用实践 陕西煤炭，（）：，夏护国 自动化综采工作面技术应用 陕西煤炭，（）：（编辑：丁罡）