綜掘機(jī)供水量智能控制技術(shù)研究

王曉亮

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司雙柳煤礦， 山西 柳林 033300）

引言

現(xiàn)階段煤巖巷道掘進(jìn)中所應(yīng)用的綜掘機(jī)不僅具備破巖功能，而且可通過機(jī)載錨桿機(jī)實(shí)現(xiàn)錨桿鉆進(jìn)、施工。在巷道掘進(jìn)、圍巖支護(hù)過程中液壓系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的余熱，若不能及時降低液壓系統(tǒng)溫度會使得液壓油溫度過高，從而制約綜掘機(jī)高效生產(chǎn)；綜掘機(jī)冷卻系統(tǒng)無法起到有效降溫后會導(dǎo)致綜掘機(jī)溫度異常，需要停機(jī)冷卻，從而降低綜掘機(jī)工作效率。因此，合理確定供水量對提高綜掘機(jī)工作效率具有重要意義。因此，以某礦井常用的綜掘機(jī)為研究對象，在對綜掘機(jī)供水系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上提出通過智能化控制供水量，以便達(dá)到冷卻降溫、供水量以及噴霧降塵間的平衡，提高綜掘機(jī)工作效率。

1 綜掘機(jī)供水系統(tǒng)分析

綜掘機(jī)供水系統(tǒng)主要應(yīng)用于電機(jī)、液壓系統(tǒng)冷卻以及掘進(jìn)迎頭噴霧降塵中，綜掘機(jī)供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1 所示。水進(jìn)入到綜掘機(jī)內(nèi)先經(jīng)過反沖洗過濾器進(jìn)行凈化，后將水路分為2 路：一路水經(jīng)球閥后進(jìn)入到綜掘機(jī)內(nèi)噴霧系統(tǒng)，用以冷卻截割齒以及掘進(jìn)迎頭噴霧降塵；另一路水將水壓降低至1.5 MPa 后再細(xì)分為2 路，其中一路通經(jīng)過增壓后經(jīng)高壓外噴霧噴出，另一路先后經(jīng)過板翹式冷卻器、蛇形冷卻器、截割電機(jī)以及泵站電機(jī)后通過冷卻噴霧噴出[1-2]。

從圖1 看出，掘進(jìn)機(jī)供水系統(tǒng)中各供水分支供水壓力、流量等位置，當(dāng)某一管路缺水或者供水過量時，系統(tǒng)均無對應(yīng)的預(yù)警、調(diào)節(jié)功能，只有當(dāng)掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)位置出現(xiàn)積水、電機(jī)或者液壓系統(tǒng)出現(xiàn)高溫預(yù)警后方能發(fā)現(xiàn)供水系統(tǒng)故障。因此，文中提出一種綜掘機(jī)供水智能控制系統(tǒng)對供水量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，以便提高綜掘機(jī)生產(chǎn)保障能力[3]。

圖1 綜掘機(jī)供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 供水智能控制系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

綜掘機(jī)供水智能控制系統(tǒng)運(yùn)行原理見圖2 所示，具體在綜掘機(jī)原有的供水管路上分別安裝比例電磁水閥、壓力傳感器以及流量傳感器，在供水管路上安裝上述傳感器以及電磁閥即可實(shí)現(xiàn)供水量控制以及壓力、流量實(shí)時監(jiān)測。

圖2 綜掘機(jī)供水智能控制系統(tǒng)運(yùn)行原理

具體布置的比例電磁水閥I 用以對綜掘機(jī)供水總量進(jìn)行控制，比例電磁水閥II、III 分別控制內(nèi)噴霧以及外噴霧流量。比例電磁水閥與壓力、流量傳感器進(jìn)行聯(lián)動，并綜合壓力、流量監(jiān)測結(jié)果按照預(yù)先控制程序控制比例電磁水閥開啟度，實(shí)現(xiàn)對供水量的智能控制。比例電磁水閥自身具備信號反饋功能，可綜合實(shí)現(xiàn)信號輸出、信號反饋功能；流量傳感器以及壓力傳感器用以監(jiān)測供水系統(tǒng)變化情況。智能控制系統(tǒng)中的PLC 用以對監(jiān)測信號進(jìn)行處理，并形成控制閉環(huán)[4-5]。

2.2 供水智能控制邏輯

具體綜掘機(jī)供水智能控制邏輯見圖3 所示，壓力傳感器I 及III、流量傳感器III 監(jiān)測結(jié)果按照預(yù)先設(shè)定的控制邏輯處理后控制比例電磁水閥II，根據(jù)需要調(diào)整外噴霧流量及壓力；壓力傳感器II 及流量傳感器II 監(jiān)測結(jié)果按照設(shè)定邏輯處理后控制比例電磁水閥II，用以調(diào)節(jié)內(nèi)噴霧流量、壓力；比例電磁水閥I 運(yùn)行控制則依據(jù)供水系統(tǒng)中所有壓力、流量傳感器監(jiān)測結(jié)果確定。

圖3 綜掘機(jī)供水智能控制邏輯圖

供水智能控制系統(tǒng)共設(shè)計(jì)有3 個水量調(diào)節(jié)流量，分別為最高流量、標(biāo)準(zhǔn)流量以及最低流量。當(dāng)綜掘機(jī)實(shí)際供水超過供水最高流量時，為了避免巷道掘進(jìn)迎頭出現(xiàn)積水，PLC 控制器則下向比例電磁水閥I 發(fā)出指令，適當(dāng)降低開口來降低供水量；當(dāng)綜掘機(jī)實(shí)際供水量小于最低流量時，綜掘機(jī)截割電機(jī)、液壓系統(tǒng)等均無法啟動，從根本上避免設(shè)備溫度過高問題，同時適當(dāng)增加比例電磁水閥I 開口量，提高供水量；當(dāng)綜掘機(jī)供水量在最高到最低流量間時，PLC控制器則依據(jù)供水管路中壓力、流量、電機(jī)溫度以及液壓系統(tǒng)溫度等綜合分析，判斷供水流量是否在滿足要求，同時根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整比例電磁水閥I 開口情況[6-7]。

綜掘機(jī)供水標(biāo)準(zhǔn)流量通過現(xiàn)場測試獲取，該流量即為綜掘機(jī)工作面常規(guī)供水量M，最高流量為1.1M，最低流量為0.9M。

3 結(jié)語

綜掘機(jī)智能供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，主要部件為壓力、流量傳感器以及比例電磁水閥、PLC 控制器等，通過PLC 控制器綜合分析壓力、流量以及綜掘機(jī)機(jī)載溫度傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過調(diào)整各位置的比例電磁水閥開啟度實(shí)現(xiàn)供水量的智能調(diào)節(jié)。

在綜掘機(jī)上通過使用供水量智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)綜掘機(jī)供水量的實(shí)時掌握，不僅滿足綜掘機(jī)內(nèi)液壓、機(jī)電系統(tǒng)冷卻降溫需要，而且避免綜掘機(jī)供水量過大導(dǎo)致巷道迎頭出現(xiàn)積水問題。