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        司馬礦采煤機調(diào)高系統(tǒng)的優(yōu)化研究

        2021-07-08 08:30:18夏委平
        山東煤炭科技 2021年6期
        關(guān)鍵詞:采煤機優(yōu)化作業(yè)

        夏委平

        (潞安化工集團有限公司司馬煤業(yè)公司,山西 長治 047105)

        司馬煤業(yè)開拓方式為立井單水平開拓,采用傾斜長壁綜采放頂煤一次采全高的采煤方法,割裝運煤全部實現(xiàn)機械化的綜合機械化采煤方法。采煤機選用的是MG300/700-WD1 型電牽引采煤機。由于煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜,環(huán)境中粉塵濃度高,導(dǎo)致采煤機液壓系統(tǒng)的油液清潔度無法保證,經(jīng)常出現(xiàn)液壓系統(tǒng)堵塞、故障,嚴重影響了井下綜采作業(yè)的正常進行。同時該調(diào)高控制系統(tǒng)反應(yīng)速度慢,調(diào)高精度差,無法滿足井下自動化綜采作業(yè)的需求。

        本文提出了一種新的采煤機液壓調(diào)高系統(tǒng)及控制方式,通過在增加雙重過濾系統(tǒng)來確保油液的清潔度,通過采用雙向液壓鎖緊裝置來提升調(diào)高機構(gòu)在工作時的穩(wěn)定性,通過采用壓力-位置雙閉環(huán)獨立模糊控制[1]來實現(xiàn)提升調(diào)整過程中的控制精度。

        1 采煤機調(diào)高系統(tǒng)現(xiàn)狀

        MG300/700-WD1 型電牽引采煤機液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。圖中Dx 表示管路,TLx 表示進油管路,PLx 表示回油管路,ZL-63 表示過濾裝置,DBS 表示液控閥。

        圖1 采煤機調(diào)高系統(tǒng)液壓原理圖

        在該液壓系統(tǒng)中,除了調(diào)高油缸及其液壓控制閥外,其余所有液壓元件均安裝于調(diào)高泵箱和液壓油箱內(nèi)。調(diào)高泵箱為一獨立的部件,箱內(nèi)不注油,為干箱,液壓系統(tǒng)主要液壓元件和管路均在泵箱內(nèi)固定和聯(lián)結(jié)。液壓油箱為一獨立的部件,是采煤機調(diào)高液壓系統(tǒng)的專用油箱,該部件自老塘側(cè)裝入聯(lián)接框架內(nèi)。調(diào)高泵箱的液壓油箱內(nèi)安裝有調(diào)高液壓系統(tǒng)的部分液壓元、組件,整體結(jié)構(gòu)緊湊。

        但在日常使用過程中,由于井下環(huán)境惡劣,油質(zhì)無法保證,而且過濾系統(tǒng)為單層過濾,經(jīng)常導(dǎo)致液壓系統(tǒng)堵塞異常,出現(xiàn)調(diào)高系統(tǒng)不工作,平均故障數(shù)量達到了27 次/月,直接影響正常生產(chǎn)。同時其調(diào)高控制系統(tǒng)采用了常規(guī)PID 控制方式,在運行時液壓系統(tǒng)的壓力沖擊大,調(diào)高的精確度僅0.16 m,而且調(diào)整時的滯后量達到了1.2 s,完全無法滿足精確控制的需求。

        2 調(diào)高系統(tǒng)優(yōu)化方案

        結(jié)合井下調(diào)高作業(yè)的實際需求和采煤機調(diào)高系統(tǒng)的實際情況,提出了一種新的采煤機調(diào)高系統(tǒng),其整體結(jié)構(gòu)如圖2[2]。

        圖2 優(yōu)化后調(diào)高系統(tǒng)示意圖

        由圖2 可知,當系統(tǒng)運行時,液壓泵啟動將油液從油箱抽入到管路內(nèi),若管機構(gòu)未接收到高度調(diào)節(jié)信號,則電磁換向閥5 處于關(guān)閉狀態(tài),油液通過溢流閥4 回到油缸內(nèi)。該連續(xù)運路入口處設(shè)置了雙重凈化過濾網(wǎng),實現(xiàn)對油液的雙重過濾,最大限度地降低油液污染對系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的影響。此調(diào)高模式一方面實現(xiàn)對油液的連續(xù)過濾,一方面又控制調(diào)節(jié)信號的快速響應(yīng)。當系統(tǒng)接收到高度調(diào)節(jié)信號后,能夠快速對電磁換向閥的狀態(tài)進行切換,使油液進入到執(zhí)行油缸內(nèi),控制采煤機調(diào)高機構(gòu)的升降。

        為了克服傳統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)中換向時沖擊大、穩(wěn)定性差的缺陷,在該液控系統(tǒng)中增加了雙向液壓鎖裝置。當系統(tǒng)處于調(diào)整狀態(tài)時,液壓鎖能夠?qū)τ鸵旱牧鲃舆M行限制,確保不會出現(xiàn)油液“突進”[3],實現(xiàn)了油液流動時的穩(wěn)定性,保證調(diào)整過程中的平穩(wěn)性。當搖臂處在固定位置時,系統(tǒng)能實現(xiàn)雙向鎖緊,避免執(zhí)行油缸內(nèi)油液的外流,從而使搖臂能夠長久地保持在恒定的位置,提高截割作業(yè)時的精確性。

        3 雙閉環(huán)獨立控制及應(yīng)用效果

        為了提升采煤機調(diào)高機構(gòu)在調(diào)整過程中的精確性,系統(tǒng)采用了雙閉環(huán)獨立控制模式,其控制原理如圖3[4]。

        圖3 雙閉環(huán)反饋控制原理

        由圖3 可知,系統(tǒng)雙閉環(huán)反饋控制采用了壓力-位置雙重反饋機制,通過對液壓系統(tǒng)工作壓力和采煤機搖臂位置的監(jiān)測對比,獲取所應(yīng)修正的數(shù)據(jù),進而控制液壓系統(tǒng)進行靈活的調(diào)整,滿足調(diào)整過程中控制精確性的需求。

        該新的采煤機調(diào)高系統(tǒng)投入使用后,對使用過程中的狀態(tài)進行監(jiān)測,優(yōu)化后采煤機調(diào)高機構(gòu)的故障數(shù)量由最初的27 次/月,降低到了目前的2.94次/月,比優(yōu)化前降低了89.1%。優(yōu)化后系統(tǒng)的高度調(diào)節(jié)精度由0.16 m 降低到了目前的0.044 m,比優(yōu)化前降低了72.4%。優(yōu)化后系統(tǒng)調(diào)整時的滯后量由最初的1.2 s 降低到了目前的0.32 s,將調(diào)整靈敏度提升了73.7%,顯著提升了采煤機運行時的調(diào)節(jié)精度和穩(wěn)定性,對提升井下綜采作業(yè)效率和安全性具有十分重要的意義。

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