本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別、滾筒自動(dòng)調(diào)高方法和系統(tǒng)，涉及采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別和滾筒調(diào)高技術(shù)領(lǐng)域。在采煤機(jī)機(jī)身上安裝有控制器，在該控制器中存儲(chǔ)有識(shí)別各種煤巖介質(zhì)所需截割力響應(yīng)值、各截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間最大值和滾筒高度預(yù)設(shè)值。采煤機(jī)工作時(shí)，由控制器確定出當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間，并將當(dāng)前截割力響應(yīng)值、當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間和滾筒高度三個(gè)參數(shù)與控制器內(nèi)對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)值按相應(yīng)算法進(jìn)行比較，自動(dòng)識(shí)別出當(dāng)前截割介質(zhì)；根據(jù)識(shí)別結(jié)果和相應(yīng)算法，決定滾筒調(diào)高。優(yōu)點(diǎn)是煤巖界面識(shí)別結(jié)果更加全面；實(shí)現(xiàn)滾筒自動(dòng)調(diào)高，且能避免其頻繁調(diào)整高度。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及采煤機(jī)煤巖界面識(shí)別和滾筒調(diào)高
，具體是一種采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別、滾筒自動(dòng)調(diào)高方法和系統(tǒng)，適用于礦井用于具有記憶截割功能的采煤機(jī)。
技術(shù)介紹
采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和滾筒自動(dòng)調(diào)高技術(shù)是緊密聯(lián)系在一起的。采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別和滾筒自動(dòng)調(diào)高控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)采煤工作面自動(dòng)化控制的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別和滾筒自動(dòng)調(diào)高技術(shù)已發(fā)展到“記憶截割”控制技術(shù)階段。基于記憶截割的煤巖界面截割介質(zhì)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，適用于頂、底板比較平整、變化較緩慢的厚煤層工作面。該技術(shù)利用(記憶截割模塊)控制器所記憶的采煤機(jī)在上一截割循環(huán)中各固定采樣點(diǎn)處的滾筒高度值，自動(dòng)控制采煤機(jī)在下一截割循環(huán)各相應(yīng)采樣點(diǎn)處的滾筒高度，同時(shí)利用人工觀察或識(shí)別算法，進(jìn)行滾筒截割狀態(tài)識(shí)別，來(lái)決定是否進(jìn)行滾筒調(diào)高等工作。由 于電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、控制理論與控制技術(shù)等科學(xué)的快速發(fā)展，記憶截割技術(shù)的實(shí)現(xiàn)已比較容易，該技術(shù)能大大提高煤巖界面自動(dòng)識(shí)別的快捷程度，并在一定程度上減輕采煤機(jī)司機(jī)的工作強(qiáng)度。當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室研究和實(shí)際生產(chǎn)中，由于一般都是僅拾取截割力響應(yīng)信號(hào)，從而僅能將滾筒截割狀態(tài)識(shí)別為截煤和截巖兩種狀態(tài)，即截割介質(zhì)為煤或巖石兩種介質(zhì)。但是，由于采煤機(jī)實(shí)際截割工況存在煤層性質(zhì)波動(dòng)、截割硬煤層、截割頂、截割?yuàn)A矸和截割斷層等工況，比較復(fù)雜，且在不同截割介質(zhì)工況下，滾筒高度需要不同的處理方法。因此，將滾筒截割介質(zhì)簡(jiǎn)單地識(shí)別為截煤和截巖兩種情況，相對(duì)于滾筒實(shí)際截割工況來(lái)說，顯得過于粗糙和不精確，在一定程度上也限制了記憶截割技術(shù)的應(yīng)用，這也是為什么在當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)中，記憶截割技術(shù)很少應(yīng)用的原因之一。 現(xiàn)在，隨著采煤機(jī)功率的增大和截齒材的改進(jìn)，為保持頂板的平整性，對(duì)硬度較小的夾矸、頂板和斷層，一般采取直接進(jìn)行強(qiáng)力截割而不再按照煤巖分界面調(diào)整滾筒高度。根據(jù)實(shí)際截割經(jīng)驗(yàn)可知，調(diào)整采煤機(jī)牽引速度，對(duì)于克服由于煤質(zhì)變化引起的截割負(fù)載變化是非常有效的。因此，將識(shí)別截割硬煤層異常工況需要的最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間設(shè)為2秒。另外，根據(jù)實(shí)際截割經(jīng)驗(yàn)，一般認(rèn)為由于截割?yuàn)A矸引起的較大截割力響應(yīng)信號(hào)持續(xù)時(shí)間一般不會(huì)超過4秒，比截割頂板時(shí)間要短，因此，將4秒作為截割?yuàn)A矸持續(xù)時(shí)間最大值。在上述幾種工況下，都不需要調(diào)整滾筒高度。而當(dāng)較大截割力響應(yīng)信號(hào)值持續(xù)時(shí)間超過4秒、滾筒截割頂板時(shí)，此時(shí)需要降低滾筒高度，將截割頂板時(shí)較大截割力響應(yīng)信號(hào)持續(xù)時(shí)間最大值設(shè)為6秒。而對(duì)截割斷層工況的識(shí)別,在實(shí)際工作中，當(dāng)較大截割力響應(yīng)信號(hào)持續(xù)時(shí)間超過10秒后，采煤機(jī)需停機(jī)自保。因此，選擇8秒作為截割斷層持續(xù)時(shí)間最大值。采用這種識(shí)別方法盡可能的避免了滾筒的頻繁調(diào)整，保證了頂板的平整性。從上述內(nèi)容可以看出，為實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別和滾筒自動(dòng)調(diào)高，還需要引入截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間判據(jù)信號(hào)及滾筒高度判據(jù)信號(hào)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對(duì)已有技術(shù)中存在的不足之處，針對(duì)具有記憶截割功能的采煤機(jī)，提供一種采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別、滾筒自動(dòng)調(diào)高方法和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤質(zhì)變化、硬煤層、頂板，夾矸和斷層等工況的識(shí)別，同時(shí)根據(jù)識(shí)別結(jié)果和相應(yīng)算法，決定是否進(jìn)行滾筒高度調(diào)整和如何進(jìn)行滾筒高度調(diào)整。本專利技術(shù)是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別、滾筒自動(dòng)調(diào)高方法，包括對(duì)滾筒截割力響應(yīng)值的檢測(cè)和其均值的設(shè)定，對(duì)滾筒高度參數(shù)的檢測(cè)和設(shè)定，具體步驟如下 1)對(duì)具有記憶截割功能的采煤機(jī)，從第二截割循環(huán)開始，采集截割力響應(yīng)值和滾筒高度參數(shù)，并將截割力響應(yīng)值和滾筒高度參數(shù)送控制器； 2)控制器確定出當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間； 3)控制器將截割力響應(yīng)值、當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間和滾筒高度參數(shù)與控制器內(nèi)相應(yīng)的預(yù)設(shè)值按一定算法進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，自動(dòng)識(shí)別出滾筒當(dāng)前的截割介質(zhì)情況； 4)根據(jù)識(shí)別結(jié)果和相應(yīng)算法，對(duì)滾筒高度自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。其進(jìn)一步是確定滾筒當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的方法如下 1)若截割力響應(yīng)信號(hào)值突然增大，且持續(xù)時(shí)間不超過Tl秒，則認(rèn)為屬于煤質(zhì)正常波動(dòng)，采煤機(jī)滾筒當(dāng)前截割狀態(tài)仍為截割正常煤層；若持續(xù)時(shí)間超過I秒，則降低采煤機(jī)牽引速度； 2)采煤機(jī)牽引速度降低后，若持續(xù)時(shí)間不超過T2秒后，截割力響應(yīng)信號(hào)值恢復(fù)到正常范圍，則認(rèn)為采煤機(jī)滾筒當(dāng)前截割狀態(tài)為截割硬煤層；否則認(rèn)為滾筒截割到煤巖界面； 3)若較大截割力響應(yīng)信號(hào)值持續(xù)時(shí)間不超過T3秒，則滾筒為截割?yuàn)A矸模式，否則為截割頂板模式，自動(dòng)降低采煤機(jī)滾筒高度； 4)若當(dāng)滾筒降低時(shí)，較大截割力響應(yīng)信號(hào)值持續(xù)時(shí)間不超過T4秒，并和上一截割循環(huán)中對(duì)應(yīng)點(diǎn)截割數(shù)據(jù)比較，如果和頂板位置相近，則判斷為截割頂板模式； 5)若滾筒繼續(xù)降低，持續(xù)時(shí)間超過T5秒后，截割力響應(yīng)信號(hào)值仍無(wú)明顯變化，此時(shí)和記憶的截割數(shù)據(jù)相比較，無(wú)法確切判斷滾筒是截割頂板或斷層時(shí)，若滾筒繼續(xù)自動(dòng)降低，持續(xù)時(shí)間超過T6秒后，截割力響應(yīng)信號(hào)值仍無(wú)明顯變化，則判斷為截割斷層。本專利技術(shù)的另一目的是針對(duì)具有記憶截割功能的采煤機(jī)提供一種采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別、滾筒自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)，包括用于采集采滾筒截割力響應(yīng)值的截割力響應(yīng)傳感器，用于采集滾筒高度的高度傳感器，用于采集采煤機(jī)位置的位置傳感器，分別與截割力響應(yīng)傳感器、高度傳感器和位置傳感器連接用于運(yùn)算處理的控制器，控制器中存儲(chǔ)有識(shí)別各種煤巖介質(zhì)所需的截割力響應(yīng)值、各截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間最大值和滾筒高度的預(yù)設(shè)值，控制器根據(jù)各傳感器采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別煤巖界面和調(diào)整滾筒高度。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是本專利技術(shù)引入了截割力響應(yīng)信號(hào)、截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間及滾筒高度作為煤巖界面自動(dòng)識(shí)別判據(jù)信號(hào)，使具有記憶截割功能的采煤機(jī)在工作時(shí)能自動(dòng)對(duì)煤質(zhì)變化、硬煤層、頂板，夾矸和斷層等截割介質(zhì)工況進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，信號(hào)拾取容易，煤巖界面自動(dòng)識(shí)別結(jié)果更加全面、準(zhǔn)確；采用這種識(shí)別方法能實(shí)現(xiàn)滾筒自動(dòng)調(diào)高，且盡可能的避免了滾筒高度的頻繁調(diào)整，保證了頂板的平整性。本系統(tǒng)能保證對(duì)滾筒不同截割介質(zhì)的準(zhǔn)確識(shí)別，同時(shí)實(shí)現(xiàn)滾筒按要求實(shí)現(xiàn)高度調(diào)離iF. o附圖說明圖I是本專利技術(shù)的原理示意圖。下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步描述。圖中1、機(jī)身，2、控制器，3、截割電機(jī)，4、高度傳感器，5、截割力響應(yīng)傳感器，6、搖臂，7、滾筒，8、位置傳感器，9、輸出驅(qū)動(dòng)輪，10、牽引部輸出軸10。具體實(shí)施方式 如圖I所示，以采煤機(jī)右行右滾筒截割頂板為例，采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別、滾筒自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)主要由機(jī)身I、控制器2、截割電機(jī)3、高度傳感器4、截割力響應(yīng)傳感器5、搖臂6、滾筒7、位置傳感器8、輸出驅(qū)動(dòng)輪9和輸出軸10構(gòu)成。機(jī)身I是一剛性整體，機(jī)身I與搖臂6鉸接，搖臂6輸出端與滾筒7連接。截割電機(jī)3與搖臂6固定在一起。采煤機(jī)的牽引部輸出軸10和輸出驅(qū)動(dòng)輪9驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)前進(jìn)工作。在機(jī)身I上安裝控制器2。采煤機(jī)位置傳感器8安裝在采煤機(jī)的牽引部輸出軸9上，用來(lái)測(cè)量采煤機(jī)在工作面的位置及采煤機(jī)牽引速度，可以為光電編碼器。截割力響應(yīng)傳感器5用來(lái)測(cè)量滾筒6的截割力響應(yīng)信號(hào)，截害IJ力響應(yīng)信號(hào)可以是滾筒7的振動(dòng)等信號(hào)，也可以是截割電機(jī)3的電流等信號(hào)，因此截割力響應(yīng)傳感器為振動(dòng)傳感器，安裝在采煤機(jī)的搖臂上；或者截割力響應(yīng)傳感器為電流傳感器，安裝在采煤機(jī)的截割電機(jī)上。高度傳感器為采用搖臂傾角傳感器，安裝在采煤機(jī)的搖臂上，或者采用調(diào)高油缸傳感器，安裝在采煤機(jī)的調(diào)高油缸上。位置傳感器為光電編碼器，安裝在本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別、滾筒自動(dòng)調(diào)高方法，其特征是包括對(duì)滾筒截割力響應(yīng)值的檢測(cè)和設(shè)定，對(duì)滾筒高度參數(shù)的檢測(cè)和設(shè)定，具體步驟如下 1)有記憶截割功能的采煤機(jī)，從第二截割循環(huán)開始，采集截割力響應(yīng)值和滾筒高度參數(shù)，并將采集到的截割力響應(yīng)值和滾筒高度參數(shù)輸送至控制器； 2)控制器確定出當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間； 3)控制器將截割力響應(yīng)值、當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間和滾筒高度參數(shù)與控制器內(nèi)相應(yīng)的預(yù)設(shè)值按一定算法進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，自動(dòng)識(shí)別出滾筒當(dāng)前的截割介質(zhì)情況； 4)根據(jù)識(shí)別結(jié)果和相應(yīng)算法，對(duì)滾筒高度自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別、滾筒自動(dòng)調(diào)高方法和系統(tǒng)，其特征是確定滾筒當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的方法是 1)當(dāng)截割力響應(yīng)信號(hào)值一直在正常截割煤層范圍內(nèi)時(shí)，當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間為零； 2)當(dāng)截割力響應(yīng)信號(hào)值突然增大時(shí)，當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間從零開始累計(jì)；當(dāng)截割力響應(yīng)信號(hào)值恢復(fù)到正常值范圍以后，當(dāng)前截割狀態(tài)持續(xù)時(shí)間復(fù)位為零。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采煤機(jī)煤巖界面自動(dòng)識(shí)別、滾筒自動(dòng)調(diào)高方法和系統(tǒng)，其特征是煤巖界面自動(dòng)識(shí)別和滾筒高度調(diào)整的具體算法是 1)若截割力響應(yīng)信號(hào)值突然增大，且持續(xù)時(shí)間不超過Tl秒，則認(rèn)為屬于煤質(zhì)正常波動(dòng)，采煤機(jī)滾筒當(dāng)前截割狀態(tài)仍為截割正常煤層；若持續(xù)時(shí)間超過Tl秒，則降低采煤機(jī)牽引速度； 2)采煤機(jī)牽引速度降低后，若持續(xù)時(shí)間不超過T2秒后，截割力響應(yīng)信號(hào)值恢復(fù)到正常范圍，則認(rèn)為采煤機(jī)滾筒當(dāng)前截割狀態(tài)為截割硬煤層；否則認(rèn)為滾筒截割到煤巖界面； 3)若較大截割力響應(yīng)信號(hào)值持續(xù)時(shí)間不超過T3秒，則滾筒為截割?yuàn)A矸模式，否則為截割頂板模式，自動(dòng)降低采煤機(jī)滾筒高度； 4...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇秀平，韓繼光，周連佺，王廣豐，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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