SGZ800-800 型刮板輸送機與采煤機的協同調速控制技術研究

劉 元

（陽煤集團一礦機電工區， 山西 陽泉 045008）

引言

在煤礦的自動化生產過程中，刮板輸送機和采煤機的協同配合很重要。刮板輸送機配合采煤機的采煤速度和采煤量，即根據采煤機的運行速度、方向以及位置和工作時間進行相應的工作制度調整，所以刮板輸送機的運行參數變化會比較大[1]。但是，刮板輸送機運行功率是在考慮各項影響因素條件下的最大功率，富裕度大，會存在功率浪費的現象，如果刮板輸送機的能力不能夠滿足工作參數變化較大的這種需求，容易造成刮板輸送機故障，頻繁停機，不僅會縮短刮板輸送機的服役壽命，而且嚴重影響煤礦的生產效率[2]。如果能夠使刮板輸送機和采煤機協同工作，即根據采煤機的運行參數，對刮板輸送機進行相應的速度控制，實現自動化要求，將對煤礦生產產生重大意義。

1 SGZ800-800 型刮板輸送機的結構和工作原理

刮板輸送機主要由三部分組成，機頭、中間部以及機尾，不僅具有較高的結構強度，而且鋪設時可以彎曲，機身較低[3]。在機頭以及機尾部分，都安裝有通過電動機為刮板鏈輸送動力的傳動裝置。中間部分包括刮板鏈和中部槽，其中中部槽分為上下兩個部分，上部分主要用于運送煤，下部分是回空。中間部分還包括擋煤板和擋煤板附件，主要作用就是在輸送過程中及時清除一些運輸路上的煤和防止煤在輸送過程中掉落。刮板輸送機的工作原理是，通過電動機提供運轉動力，對鏈輪進行驅動，鏈輪被分裝在機頭和機尾部分，而刮板鏈和鏈輪之間存在相互嚙合，鏈輪將驅動力傳遞給刮板鏈，驅動刮板鏈，將采出的煤從機尾部分運送到機頭部分。

2 SGZ800-800 型刮板輸送機與采煤機協同調速方案的設計

刮板輸送機在運行過程中可以為采煤機提供相應的運行方向和牽引力，使采煤機沿著既定的方向進行割煤，如圖1 所示。

圖1 綜采工作面示意圖

在采煤的過程中，刮板輸送機的銷排和采煤機的行走輪相互嚙合，采煤機的滑靴通過滑動利用刮板輸送機完成往復運動，進行割煤操作，并通過調高技術適應煤層的位置變化。采煤機通過割煤操作將采出的煤放到刮板輸送機中，刮板輸送機通過刮板鏈的輸送，將煤從刮板輸送機的機頭輸送至機尾部分。

根據刮板輸送機和采煤機的工作流程，對刮板輸送機和采煤機的系統工作調速方案進行相應的設計：需要對采煤機的運行方向以及采煤機的位置等參數進行實時監控，以便對刮板輸送機的運行參數進行設置，通過對采煤機進行割煤的循環過程進行實時監控，匹配相應的刮板輸送機運行參數，并將這些運行參數作為參考值，根據后續的工作狀態對刮板輸送機運行參數進行適當的調整。

為了準確判斷采煤機和刮板輸送機的工作狀態，對刮板輸送機的負載電流進行實時監測。當電流保持平穩狀態時，運行參數保持不變；當電流的數值發生變化時，表明采煤機的工作狀態發生了變化，刮板輸送機需要進行相應的運行參數的調整。當負載電流的數值增大時，需要降低刮板輸送機和采煤機的協同工作速度，使得電流能夠恢復到參考數值，以避免刮板輸送機的負載太大；當負載電流的數值變小時，需要調大刮板輸送機和采煤機的協同工作速度，以保證運行效率，提高產量。

為了保證采煤機和刮板輸送機的協同工作，在開機時也需要進行設置，就是要在對采煤機開機之前，要先對刮板輸送機進行開機，在采煤運行結束之后，先進行采煤機的關機，刮板輸送機的關機工作需要在輸送工作完成之后進行。

3 協同控制系統平臺的建立

根據刮板輸送機和采煤機的協同工作的速度調整方案，對刮板輸送機的速度進行系統控制。控制系統主要利用PLC 控制器，對刮板輸送機的電流信號和運行速度等參數進行控制，如圖2 所示。

圖2 控制系統組成

控制系統功能主要包括數據的采集、通信和處理。數據采集部分，主要是利用各類傳感器采集采煤機的運行狀態參數，包括采煤機的位置、速度等，還包括刮板輸送機的電流和溫度。采用溫度傳感器，對刮板輸送機的機頭以及機尾處的電動機的軸承進行溫度數據采集；采用電流互感器對電流數據進行采集；對于采煤機位置的數據采集，采用的是軸編碼器，可以通過脈沖計數得到采煤機的實時位置。

數據通信部分，是煤礦實現自動化的重要部分，利用網絡搭建相應的通信平臺，采用無線交換機對刮板輸送機和采煤機的PLC 以及順槽和開關的PLC 之間進行相互通信，實現實時采集數據的同步及時，能夠對調速操作作出及時的反應，而且搭建的無線通信，擁有自組織的特點，就是其中的每一個節點都可以和其他的多個節點相連接通信，不僅使通信的效果更好，而且一個節點失效不會影響整體通信，可靠性很好。

數據處理部分，就是對采集的各項工作運行信號進行相應的處理、判斷，對工況狀態進行相應的調整，也就是控制刮板輸送機和采煤機達到協同工作的步驟。

在對刮板輸送機進行速度控制過程中，控制系統的數據采集部分，對采煤機和刮板輸送機的運行狀態進行實時監測，然后將數據傳送到PLC，通過無線交換機，利用網絡將數據傳送到控制計算機，控制計算機對接受的數據進行處理判斷，根據工作狀態，判斷是否要對刮板輸送機進行調速操作，并將執行的指令通過網絡傳送到刮板輸送機的PLC，從而實現刮板輸送機和采煤機的協同工作。

4 協同控制系統運行效果

為進一步驗證SGZ800-800 型刮板輸送機與采煤機協同控制系統的綜合性能，首先設計了監控系統，如圖3 所示，對設備的運行狀態、負載電流等數據進行實時監控。

圖3 刮板輸送機與采煤機的協同調速監控平臺

通過這個監控平臺，得到設備的運行信息后，經過判斷處理、對比分析（見圖4）后，形成相應的操做命令，即需不需要對刮板輸送機的運行速度進行相應的調控進行判斷。

實踐運行表明，運用協同調速控制系統后，SGZ800-800 型刮板輸送機的運行效率和電流的預測精度得到明顯提高，設備整體的能耗率也有所降低，工作更加平穩，達到了預期效果。由此，驗證了該控制系統的可靠性。

圖4 工作狀態數據對比畫面