一种煤矿井下采煤工作面用自适应智能刮板输送机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤矿井下采煤工作面用自适应智能刮板输送机及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着煤矿采煤技术的不断发展，对采煤设备质量和自动化的要求越来越高。目前煤矿井下工作面用刮板输送机没有控制功能，工作时刮板链张力不能实时调整，故障判断靠经验判断，驱动部等关键部件没有监控系统和故障预判系统及保护系统，设备没有自动化控制系统，设备启停对设备的冲击大，导致设备故障多，采煤效率低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的之一是提供一种自动化程度高、功能全面、性能可靠并且特别适应煤矿井下工况条件的煤矿井下采煤工作面用自适应智能刮板输送机；
[0004]本发明的目的之二是提供一种上述刮板输送机的控制方法。
[0005]一种煤矿井下采煤工作面用自适应智能刮板输送机，包括机头、中部槽和伸缩机尾，以及刮板链和刮板，并且在该机头和伸缩机尾上分别安装有机头动力部和机尾动力部，该机头动力部与头部变频器连接而该机尾动力部与尾部变频器连接，其特别之处在于:还包括控制箱，该控制箱分别与煤量检测装置、机头动力部检测装置和自动伸缩机尾装置连接，并且该控制箱还分别与所述的头部变频器和尾部变频器连接，从而能调节该头部变频器和尾部变频器的输出。
[0006]其中自动伸缩机尾装置包括安装在所述伸缩机尾上的油缸位移传感器，以及安装在伸缩机尾油缸压力系统中的压力传感器，该所有传感器均与所述的控制箱连接，从而能实时监测刮板链的张力。
[0007]其中机头动力部检测装置与所述的头部变频器连接从而获取其输出转矩和转速信息，并且该机头动力部检测装置还与所述的控制箱连接，从而由控制箱根据该输出转矩和转速信息实时调节尾部变频器的输出以使机头动力部和机尾动力部功率平衡。
[0008]其中控制箱还与采煤机定位装置连接，该采煤机定位装置包括安装在采煤机护板上的红外线发射器，以及至少两个安装在液压支架立柱上的红外线接收器，其中所有红外线接收器均与有线或无线传输装置连接，该有线或无线传输装置与控制箱连接，从而获取采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息。
[0009]其中煤量检测装置安装在刮板输送机机头上方，该煤量检测装置与控制箱连接从而能提供刮板输送机的运煤量信息。
[0010]其中控制箱还与断链监测装置连接，该断链监测装置包括安装在刮板输送机机头架两个弧块上的压力负载传感器，从而测量出刮板输送机工作过程中每个弧块与链轮轴组轴承座之间的压力信号，该压力负载传感器还与刮板输送机控制箱内的PLC连接，该PLC还通过组合开关与刮板输送机的机头电机、机尾电机连接。
[0011]一种煤矿井下采煤工作面用自适应智能刮板输送机的控制方法，其特别之处在于，包括如下步骤:
[0012](I)通过煤量检测装置的激光扫描传感器，扫描刮板输送机上的煤层断面轮廓，检测出刮板输送机上的煤层厚度信号，将该信号反馈给控制箱，通过比例积分或微积分算出当前的运煤量并与预先设定的运煤量进行比较，根据比较结果，刮板输送机的控制箱输出指令控制刮板输送机变频器，变频器发出信号控制刮板输送机的机头电机、机尾电机，从而控制刮板输送机的链速；
[0013](2)当检测到链轮轴组作用在刮板输送机机头架两个弧块上的力的差值与正常工作时的力的比值大于35%时，则判定一条链条断裂，此时控制箱输出指令来控制组合开关，组合开关控制刮板输送机停机检修；当检测到两个力的差值与正常工作的力的比值为15%?35%时，判定两条链条的张力不平衡或者两条链条长度差值过大，控制箱输出指令控制报警器报警，需停机检修链条；当检测到两个力的差值与正常工作的力的比值小于15 %时，则判定链条工作正常。
[0014]进一步的，还包括下列步骤(3):
[0015](3)利用采煤机定位装置，确定采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息，然后通过有线或无线方式将该信息传输给主控器，从而分析计算出此时刮板输送机的最优运行速度值，即当前的刮板输送机速度给定值，最后主控器把得到的刮板输送机速度给定值输入智能调速变频器，通过智能调速变频器来控制机头电动机和机尾电动机的转速，从而对刮板输送机进行调速。
[0016]进一步的，还包括下列步骤(4):
[0017](4)自动伸缩机尾装置利用安装在机尾伸缩部的油缸位移传感器和安装在油缸压力系统中的压力传感器实时监测刮板链张力，控制箱实时监测并提取刮板链张紧力数据，从而据此结合预设程序调整刮板输送机启、停时的刮板链张紧力，具体是运行前自动张紧到要求的张紧状态；运行过程中根据刮板链张力的变化实时调整使其处于正常范围内；停机后自动调整刮板链张紧力，使刮板链处于松弛状态。
[0018]步骤(I)中与预先设定的运煤量进行比较并据此输出控制指令具体是指:当检测到的运煤量大于额定运量的80%，刮板输送机按照额定链速运行；当检测到的运煤量为额定运量的60% -80%时，刮板输送机链速设为80%额定链速；当检测到的运煤量为额定运量的40% -60%时，刮板输送机链速设为60%额定链速；当检测到的运煤量为额定运量的30% -40%时，刮板输送机链速设为40%额定链速；当检测到的运煤量小于额定运量的30%时，刮板输送机链速设为30%额定链速。
[0019]步骤(3)中利用采煤机定位装置，确定采煤机相对于刮板输送机的位置和前进方向信息的具体步骤是:
[0020](I)采煤机定位装置包括安装在采煤机护板上的红外线发射器，以及至少两个安装在液压支架立柱上的红外线接收器；
[0021](2)当采煤机在刮板输送机上行走时，红外线接收器通过与红外线发射器的配合连续采集采煤机所在的位置点信息，并把信息传输给控制箱，控制箱根据收到的信息，从而确定出采煤机是机头方向行走还是机尾方向行走，并且确定出采煤机在刮板输送机上的具体位置；
[0022]其中分析计算出此时刮板输送机的最优运行速度值的具体步骤是:最优运行速度值按照如下的速度曲线函数计算:
[0023]0.0008x2+0.004x+0.4 (-25 < x 彡 25)
[0024]0.0005x2-0.0075x+0.675 (25 < x 彡 100)
[0025]OOOlx+1.15(100 < x 彡 150)
[0026]-0.004x+l.9(150 < x 彡 175)
[0027]f (X) = -0.005x+2.075 (175 < x 彡 185)；
[0028]0.0021x2-0.83x+83.7(185 < x 彡-185)
[0029]-0.005x+2.075(-185 < x 彡-175)
[0030]0.000008x2+0.0002x_0.4 (-175 < x 彡-50)
[0031]-0.00024x2+0.0047x+1.62 (-50 < x 彡-25)
[0032]其中J (X)为刮板输送机的转速，单位为米/秒，X为采煤机距刮板输送机机头的距离，单位为米。
[0033]本发明的煤矿井下采煤工作面用自适应智能刮板输送机及其控制方法可以实现对设备整体进行控制，对设备启停进行柔性控制减少启停冲击对设备造成的冲击；对设备关键部位进行监控，对故障进行预判，减少故障造成的损害。自适应智能刮板输送机在运行过程中根据过煤量实时调整，减少设备控运行磨损和过载保护等。
【具体实施方式】
[0034]本发明提供了一种煤矿井下采煤工作面用自适应智能刮板输送机，包括机头、中部槽和伸缩机尾，以及刮板链和刮板，并且在该机头和伸缩机尾上分别安装有机头动力部和机尾动力部，该机头动力部与头部变频器连接而该机尾动