CN106842918B - 一种刮板输送机实时煤量的计算方法 - Google Patents

一种刮板输送机实时煤量的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体地说是一种刮板输送机实时煤量的计算方法。现有方法是通过安装在转载机上的煤量扫描传感器检测转载机上的煤量，通过此数据来推断出刮板输送机上的当前煤量。此方法虽然精度较高，但存在一定的滞后性。本发明通过对采煤机采高、行走速度、截深、电流，刮板输送机电流、电压、运行速度等数据采集，实现刮板输送机实时煤量的计算，结合转载机上的煤量扫描仪对计算方法做出修正，保证实时煤量计算方法的准确。本发明的优点是：设计的计算方法科学合理、反应的煤量数据实时准确，实现对刮板输送机实时煤量的计算，实时掌握刮板输送机的煤量数据，为刮板输送机运行过程中根据煤量自动调速提供数据基础。

Description

一种刮板输送机实时煤量的计算方法
技术领域
本发明涉及煤矿井下开采运输过程中刮板输送机智能调速技术领域，具体地说是一种刮板输送机实时煤量的计算方法。
背景技术
煤矿井下综采工作面煤层开采时，刮板输送机通过刮板链运动将原煤运出工作面，随着变频技术在刮板输送机上广泛应用，使得根据刮板输送机当前煤量智能调速成为可能，这就对刮板输送机实时煤量数据的采集和计算提出了更高的要求。现有方法是通过安装在转载机上的煤量扫描传感器检测转载机上的煤量，通过此煤量来推断出刮板输送机上的煤量。此方法虽然精度较高，但存在一定的滞后性，即只有当煤卸落到转载机后方能计算出煤量，反应出的刮板输送机实时煤量有一定的滞后性。为了能够实时掌握刮板输送机的煤量及负载状况，便于根据刮板输送机实时负载对其进行调速，达到刮板输送机应用过程中实现绿色、节能目的，发明了一种刮板输送机实时煤量的计算方法。
发明内容
本发明的目的是发明一种刮板输送机实时煤量的计算方法，准确感知刮板输送机运行过程中的当前煤量，便于刮板输送机实时调速中应用。
本发明采用的技术方案是：一种刮板输送机实时煤量的计算方法，利用采煤机采煤过程中采高、截深、行走速度、位置、电流、方向，刮板输送机电机转速、输入电流，液压支架推移步距，煤量扫描仪检测的煤量数据等，综合以上数据计算出刮板输送机实时煤量。一种刮板输送机实时煤量的计算方法，包括以下步骤：
①煤量数据计算***1通过采煤机控制***2、支架电液控***3、刮板输送机变频控制器4、煤量扫描仪5等采集采煤机6采煤过程中采高、截深、行走速度、位置、电流、方向，刮板输送机7运行速度、输入电流，液压支架9推移步距，安装在转载机8上的煤量扫描仪5煤量数据等数据，为煤量数据计算提供数据基础。
②通过采煤机采高、截深、行走速度、位置、电流、方向和液压支架推移步距等数据构建刮板输送机实时煤量计算的数学模型：
式中k为采煤机装煤系数，Q1为采煤机计算的煤量，t0为基准时间，t1为装煤时间点，t2为实时时间，v1采煤机运行速度，v2刮板输送机运行速度，H采煤机采高，D采煤机截深，Lt0为t0时刻采煤机位置。
③通过刮板输送机电流与负载存在的关系计算出刮板输送机上的煤量；刮板输送机负载变化的因素不只有煤量的变化，还有刮板输送机弯曲度、工作面条件变化等其他因素，所以根据电流变化计算的煤量只占实时煤量一部分；
刮板输送机在平直的、没有客观因素的条件下运行时，理论上速度一定的情况下电流与实时煤量成线性关系，即：
I2 刮板输送机电流
Q2 根据电流计算的刮板输送机实时煤量
m 系数
I0 刮板输送机空载电流
根据刮板输送机在运行过程中的弯曲度，调整电流计算实时煤量的比例，得出计算刮板输送机的实时煤量；
④根据工作面条件和各设备运行情况计算刮板输送机实时煤量：
Q＝pQ1+(1-p)Q2
式中Q为计算所得刮板输送机实时煤量，Q1由采煤机计算的刮板输送机实时煤量，Q2由刮板输送机实时电流计算刮板输送机煤量，p为采煤机计算煤量占实时煤量计算的比重。
⑤计算出的刮板输送机煤量与安装在转载机上的煤量扫描仪检测到的刮板输送机上同一时刻的煤量进行比对，当长时间存在较大差异时调整计算方法中的各参数，保证计算结果的准确性。
煤量数据计算***1通过实时的数据通讯从采煤机控制***2采集采煤机6的实时数据，包括采煤机的行走速度、两摇臂高度、采煤机当前位置及采煤机截割电流等信息，计算出采煤机采高、截深等信息。
煤量数据计算***1与液压支架电液控***3采集液压支架9的推移步距，根据推移步距和采煤机当前位置信息计算出采煤机的截深，并通过采煤机的截割电流和行走速度作为辅助参数验证截深。
煤量数据计算***1通过刮板输送机变频控制器4取得刮板输送机7各变频电机输入电流、电机转速等，以变频电机转速、减速器变比等信息计算出刮板输送机的当前运行速度，变频电机的输入电流是刮板输送机负载状况的直观反应，由于除煤量变化外影响刮板输送机输入电流变化的因素较多，所以输入电流只作为反应刮板输送机实时煤量的辅助参数。
煤量数据计算***1采集安装在转载机8上的煤量扫描仪5煤量数据，作为煤量数据计算***计算结果的验证，当验证结果存在偏差较大时，综合***中其他采集数据，***自动修正参数设置，从而保证计算结果的准确。
本发明设计合理，实现便捷，利用综采工作面现有的设备采集各数据，通过计算机技术实现对刮板输送机实时煤量的计算，能够实时掌握刮板输送机的煤量数据，为刮板输送机运行过程中根据煤量自动调速提供数据基础。
附图说明
图1是本发明的***图。
图2是刮板输送机实时煤量计算的流程图。
图3是通过采煤机计算刮板输送机实时煤量的曲线图。
图中：1煤量数据计算***，2采煤机控制***，3支架电液控***，4刮板输送机变频控制器，5煤量扫描仪，6采煤机，7刮板输送机，8转载机，9液压支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步详细说明：
如图1可知，一种刮板输送机实时煤量的计算方法，所涉及的设备包括煤量数据计算***1，采煤机控制***2，支架电液控***3，刮板输送机变频控制器4，煤量扫描仪5，采煤机6，刮板输送机7，转载机8，液压支架9。煤量数据计算***1运行在一台隔爆计算机上，安装在顺槽设备列车处，通过通讯采集采煤机控制***2、支架电液控***3、刮板输送机变频控制器4、煤量扫描仪5的数据，通讯协议和接口根据各关联设备而定。采煤机控制***2从采煤机6上实时采集采高、截深、行走速度、位置、电流、方向等数据。支架电液控***3采集各液压支架9的推移步距、支护高度等数据。刮板输送机变频控制器4采集各变频电机的输入电流、电机转速等。煤量扫描仪5安装在转载机8上，检测刮板输送机上卸下的煤量，检测结果与刮板输送机上前阶段煤量进行比对，验证计算结果的准确性。
1、采煤机截深的确定
液压支架的推移步距在理论上是采煤机截深的直观反映，在实际工况下，由于支架的推移方法和传感器误差原因，推移步距和采煤机截深有时存在较大误差。采煤机截深与截割电流关系存在线性关系：
I＝aD+b
I 采煤机截割电流
a 斜率
b 采煤机空载截割电流
D 采煤机截深
根据实际工况可确定公式中a、b。公式确定后可根据采煤机滚筒截割电流对液压支架的推移步距(即采煤机截深)进行补偿。当截割电流长时间与截深不匹配，则根据电流调整计算煤量时运用的采煤机截深数值。
2、根据采煤机运行情况对刮板输送机实时煤量计算
煤量数据计算***1根据检测到的采煤机运行数据进行计算刮板输送机上实时煤量。根据采煤机运行情况，煤量数据计算***1累计计算采煤机截割下的煤量，通过装煤系数计算刮板输送机上累计煤量，在此基础上除去刮板输送机卸掉的煤量为刮板输送机的实时煤量。计算如下：
①、采煤机在刮板输送机中部运行
当采煤机向机尾方向运行时，
当采煤机向机头方向运行时，
k 采煤机装煤系数
Q1 为采煤机计算的煤量
t0 为基准时间
t1 为装煤时间点
t2 为实时时间
v1 采煤机运行速度
v2 刮板输送机运行速度
H 采煤机采高
D 采煤机截深
Lt0 t0时刻采煤机位置
②、采煤机运行至机尾后反向运行
当刮板输送机运行至机尾后，反向向机头运行，
k 采煤机装煤系数
Q1 为采煤机计算的煤量
t0 为基准时间
t1 为装煤时间点
t2 为实时时间
v1 采煤机运行速度
v2 刮板输送机运行速度
H 采煤机采高
D 采煤机截深
Lt0 t0时刻采煤机位置
L 工作面长度
③、采煤机运行至机头后反向运行
当刮板输送机运行至机头后，反向向机尾运行，
k 采煤机装煤系数
Q1 为采煤机计算的煤量
t0 为基准时间
t1 为装煤时间点
t2 为实时时间
v1 采煤机运行速度
v2 刮板输送机运行速度
H 采煤机采高
D 采煤机截深
Lt0 t0时刻采煤机位置
煤量数据计算***1以以上方法为基础，通过采煤机实时位置选取以上计算公式。公式中的t0时刻的选取可按采煤机运行周期变化，但t0必须小于t1。
3、刮板输送机实时煤量计算
刮板输送机在平直的、没有客观因素的条件下运行时，理论上速度一定的情况下电流与实时煤量成线性关系，即：
I2 刮板输送机电流
Q2 根据电流计算的刮板输送机实时煤量
m 系数
I0 刮板输送机空载电流
根据刮板输送机在运行过程中的弯曲度，调整电流计算实时煤量的比例，得出计算刮板输送机的实时煤量如下：
Q＝pQ1+(1-p)Q2
Q 计算所得刮板输送机实时煤量
Q1 由采煤机计算的刮板输送机实时煤量
Q2 由刮板输送机实时电流计算刮板输送机煤量
p 采煤机计算煤量占实时煤量计算的比重
刮板输送机将原煤卸到转载机后，***对t1时计算的煤量与煤量扫描仪5检测到的煤量进行比较，当计算煤量值与检测值长时间存在较大差异时，对计算结果按比例进行修正。

Claims (3)

1.一种刮板输送机实时煤量的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
①煤量数据计算***(1)通过采煤机控制***(2)、支架电液控***(3)、刮板输送机变频控制器(4)、煤量扫描仪(5)等采集采煤机(6)采煤过程中采高、截深、行走速度、位置、电流、方向，刮板输送机(7)运行速度、输入电流，液压支架(9)推移步距，安装在转载机(8)上的煤量扫描仪(5)煤量数据等数据，为煤量数据计算提供数据基础；
②通过采煤机采高、截深、行走速度、位置、电流、方向和液压支架推移步距等数据构建刮板输送机实时煤量计算的数学模型：
式中k为采煤机装煤系数，Q1为采煤机计算的煤量，t0为基准时间，t1为装煤时间点，t2为实时时间，v1采煤机运行速度，v2刮板输送机运行速度，H采煤机采高，D采煤机截深，Lt0为t0时刻采煤机位置；
③通过刮板输送机电流与负载存在的关系计算出刮板输送机上的煤量；刮板输送机负载变化的因素不只有煤量的变化，还有刮板输送机弯曲度、工作面条件变化等其他因素，所以根据电流变化计算的煤量只占实时煤量一部分；
刮板输送机在平直的、没有客观因素的条件下运行时，理论上速度一定的情况下电流与实时煤量成线性关系，即：
I2 刮板输送机电流
Q2 根据电流计算的刮板输送机实时煤量
m 系数
I0 刮板输送机空载电流
根据刮板输送机在运行过程中的弯曲度，调整电流计算实时煤量的比例，得出计算刮板输送机的实时煤量；
④根据工作面条件和各设备运行情况计算刮板输送机实时煤量：
Q＝pQ1+(1-p)Q2
式中Q为计算所得刮板输送机实时煤量，Q1由采煤机计算的刮板输送机实时煤量，Q2由刮板输送机实时电流计算刮板输送机煤量，p为采煤机计算煤量占实时煤量计算的比重；
⑤计算出的刮板输送机煤量与安装在转载机上的煤量扫描仪检测到的刮板输送机上同一时刻的煤量进行比对，当长时间存在较大差异时调整计算方法中的各参数，保证计算结果的准确性。
2.根据权利要求1所述的一种刮板输送机实时煤量的计算方法，其特征是，依照工作面条件和各设备运行情况调整根据采煤机运行计算的刮板输送机实时煤量Q1占实时煤量Q的比重。
3.根据权利要求1所述一种刮板输送机实时煤量的计算方法，其特征是，通过煤量扫描仪验证刮板输送机实时煤量计算方法。
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