基于改进门控循环神经网络的采煤机滚筒调高量预测

采煤机自适应截割技术是实现综采工作面智能化开采的关键技术。针对采煤机在复杂煤层下自动截割精度较低的问题,提出了一种基于改进门控循环神经网络(GRU)的采煤机滚筒调高量预测方法。鉴于截割轨迹纵向及横向相邻数据之间的相关性,采用定长滑动时间窗法对获取的采煤机滚筒高度数据进行预处理,将输入数据划分为连续、大小可调的子序列,同时处理横向、纵向的特征信息。为提高模型预测效率,满足循环截割的实时性要求,提出了一种用因果卷积改进的门控循环神经网络(CC-GRU),对输入数据进行双重特征提取和双重数据过滤。CC-GRU利用因果卷积提前聚焦序列纵向的局部时间特征,以减少计算成本,提高运算速度;利用门控机制对卷积得到的特征进行序列化建模,以捕捉元素之间的长期依赖关系。实验结果表明,采用CC-GRU模型对采煤机滚筒调高量进行预测,平均绝对误差(MAE)为43.80 mm,平均绝对百分比误差(MAPE)为1.90%,均方根误差(RMSE)为50.35 mm,决定系数为0.65,预测时间仅为0.17 s;相比于长短时记忆(LSTM)神经网络、GRU、时域卷积网络(TCN),CC-GRU模型的预测速度较快且预测精度较高,能够更准确地对采煤机调高轨迹进行实时预测,为工作面煤层模型的建立和采煤机调高轨迹的预测提供了依据。

采煤机滚筒工作性能优化研究

在实际生产中,截割破碎过程是多作用耦合的结果,离散元法(DEM)与多体动力学(MBD)双向耦合技术可实现煤机设备与煤壁的信息交互,符合实际生产情况,具有较大的优越性。为提高采煤机滚筒的工作性能,基于DEM−MBD双向耦合机理,结合力学性能试验和模拟试验得到实际工况参数,采用仿真软件EDEM和RecurDyn建立了采煤机滚筒截割煤壁的双向耦合模型,对仿真过程中滚筒所受的转矩和截割力进行分析,证明耦合效果和截割效果较好。设计了单因素试验和正交试验,分析了滚筒运行参数对工作性能的影响规律,并利用SPSS软件得到滚筒转速、截割深度、牵引速度对截割比能耗、装煤率、载荷波动系数的影响程度,通过现场试验验证了模型的可行性。构建了以滚筒转速、截割深度、牵引速度为决策变量,以截割比能耗、装煤率和载荷波动系数为目标的多目标优化模型,利用改进多目标灰狼(MOGWO)算法和优劣解距离法(TOPSIS)对模型进行求解,得出当滚筒转速为31.12 r/min、截割深度为639.4 mm、牵引速度为5.58 m/min时,采煤机滚筒的工作性能最优,此时截割比能耗为0.4677 kW·h/^(3),装煤率为43.01%,载荷波动系数为0.3278。

采煤机螺旋滚筒辅助设计软件开发及综合性能分析

为解决采煤机螺旋滚筒截割性能与装煤性能欠佳等实际问题,基于MATLAB GUI与Excel软件开发采煤机螺旋滚筒辅助设计及性能分析系统。该系统利用MATLAB GUI平台实现滚筒辅助设计及性能分析,输入的参数以及计算后的数据可实现GUI与Excel双向保存,为设计数据的二次利用与开发提供了便利的条件。以大采高采煤机为例,分析采煤机的综合性能,通过最优设计参数生成大采高采煤机螺旋滚筒最佳模型,螺旋滚筒在整个试验过程中安全可靠,为采煤机的高效设计提供了有效途径。

采煤机截割机电传动系统耦合特性研究

针对采煤机截割机电传动系统振动噪声大、容易失效等问题,建立采煤机截割机电传动系统耦合动态特性仿真模型,对截割机电传动系统耦合特性进行仿真。仿真与研究结果表明:不同仿真时间、转速、斜率下,截割载荷、截割电机转矩、齿轮副动载荷均不同,且变化趋势也不同。为了获得可靠性高、振动噪声小的截割机电传动系统,需要选择合适的转速和斜率等参数搭配。该研究为采煤机截割机电传动系统振动噪声减小、传动效率和可靠性提升提供了有益的参考。

大倾角大功率采煤机摇臂润滑及冷却设计方法研究

提出了一种超大采高采煤机大倾角、大功率摇臂多腔润滑结构及冷却设计方法。通过将摇臂分为高速润滑腔、惰轮润滑腔、行星润滑腔构成的多腔腔润滑结构,避免了大功率摇臂在大倾角状态下油液聚集引起的发热问题,降低了齿轮传动飞溅润滑高度,保证了可靠的润滑效果;精确控制润滑油加油量,减少油液搅动摩擦。同时在摇臂上布置冷却效率高、维修拆装方便的多组冷却器,进一步降低摇臂传动系统温度,提高了摇臂传动可靠性,对今后超大采高采煤机大功率、大倾角摇臂设计具有一定的参考意义。

智能物联网技术在采煤机上的应用分析

对智能物联网技术在采煤机上的应用进行了详细的探讨。首先介绍了智能物联网技术的特点和优势。进一步对采煤机的分类和现有问题进行了分析。然后着重探讨了智能传感器技术、数据采集与传输技术、数据分析与挖掘技术、智能控制技术和智能安全监测技术在采煤机上的应用,并介绍应用效果评估方法。最后展望了应用前景、技术发展方向、可能存在的问题和挑战。

采煤机远程控制系统中的智能化控制方法与应用研究

随着煤矿采煤技术的不断发展,采煤机远程控制系统在煤炭生产中的应用越来越广泛。针对采煤机远程控制系统中存在的问题,提出了一种智能化控制方法,并进行了实验验证。首先,介绍了采煤机远程控制系统的结构和工作原理,分析了其存在的问题。然后提出了一种基于模糊控制的智能化控制方法,能够根据采煤机的实际运行情况自动调整控制参数,提高采煤效率和安全性。最后进行了实验验证,结果表明,该方法能够有效地提高煤矿生产效益和安全性,具有较好的应用前景。

智能化采煤机多种远程通信方式的研究

采煤机远程通信系统在建设智能化采煤工作面中有着重要意义。平庄煤业使用的上海创力采煤机在研发中发展出同时具备载波通信、光纤通信和5G通信等多种通信方式,有效地解决了采煤机在综采工作面的运行状态和数据上传的问题,为煤矿建设少人化、无人化综采工作面提供了新的解决途径。

新型螺旋钻采煤机的设计及试验

针对旧式螺旋钻采煤机工作过程存在机组体积庞大笨重、拆装钻杆难度大、效率低等问题,设计出一种适合400~500 mm厚极薄煤层开采的新型螺旋钻采煤机。采用四钻头结构,通过左右钻杆传递动力给前端传动齿轮箱,带动四个钻头同时钻进。该采煤机在试验过程中取得了良好的效果,提高了工作效率,降低了工人的劳动强度。

基于OPC通信协议的采煤机远程监控系统研究

为了解决井下综采工作面自动化设备种类繁多、不同硬件之间通信协议不统一的问题,从软件的角度出发,开发了一种基于OPC通信协议的服务器。该服务器能够集成多种通信协议,如Modbus、Fins等,以实现井下不同设备之间的数据信息交换和协调。通过集成Modbus/TCP通信协议开发了采煤机远程监控系统,并进行了一系列相关测试。实验结果表明,开发的OPC服务器及采煤机远程监控系统可以实现采煤机的实时监控。

采煤机扭矩轴的设计及分析验证

对某采煤机的扭矩轴进行了设计,通过理论分析确定了扭矩轴的材料、外形尺寸及卸荷槽形式。运用有限元分析软件对所设计的扭矩轴进行静力学验证,仿真结果表明,其最大应力位于卸荷槽处,最大值为618 MPa,仿真值准确度为95%,可以实现过载保护。通过有限元方法得到了所设计的扭矩轴6阶模态,为其使用条件提供了理论依据。

采煤机自动化与智能化控制技术的改进研究

山西晋城某煤矿薄煤层工作面采用MG300/700-WDK型采煤机,该采煤机自动化和智能化程度不高,为实现该煤矿9103工作面智能化建设,对该采煤机进行自动化与智能化控制技术改进。实践应用表明,改进后采煤机可实现自动记忆截割功能、降低设备故障率、实现了少人作业,提高了生产效率的优点,安全经济效益显著。

电牵引滚筒采煤机变频调速节能控制技术

对电牵引滚筒采煤机的变频调速过程进行节能控制,可以提高煤矿企业的经济效益。为了降低电牵引滚筒采煤机变频调速的能耗,提出一种电牵引滚筒采煤机变频调速节能控制技术。选择MG180/435-W型电牵引滚筒采煤机为实验对象,利用变频调速装置实现电牵引滚筒采煤机的能耗控制。通过电牵引滚筒采煤机的运动学分析,制定电牵引滚筒采煤机变频调速装置的能耗控制方案,在不同方案下,启动采煤机变频器,通过调速实现变频调速装置的能耗控制,测试了转速和频率对电牵引滚筒采煤机能耗的影响。结果表明,在矢量控制方案下,将牵引转速和滚筒转速设定为400 r/min、频率为62 Hz时,电牵引滚筒采煤机的能耗最低;在恒压控制方案下,将牵引转速和滚筒转速设定为600 r/min、频率为135 Hz时,电牵引滚筒采煤机的能耗最低,通过电牵引滚筒采煤机的变频调速,降低电牵引滚筒采煤机变频调速的能耗。

不同夹矸参数下滚筒载荷特性仿真研究

煤岩中夹矸的存在增大了采煤机开采难度,且夹矸的分布具有一定的随机性,为了研究不同夹矸参数下滚筒的载荷特性,利用Pro/E构建螺旋滚筒三维模型,导入EDEM离散元软件中建立滚筒截割煤岩的耦合模型,开展不同夹矸参数下滚筒载荷特性研究。结果表明:在数值模拟研究范围内,滚筒截割阻力均值和峰值均值随着夹矸厚度的增大而增大;滚筒截割阻力均值和峰值均值随着夹矸层数的增加而增大。该研究为复杂煤层工况下的滚筒截割提供参考。

采煤机滚筒调高控制系统设计

针对采煤机滚筒调高系统自动化水平低、控制精度不高的问题,提出基于微控制器处理器、先进控制算法的采煤机滚筒调高系统设计方案。以STM32F103RCT6为中央处理器,采用预见前馈补偿控制算法对采煤机滚筒进行精确控制;搭建实验平台并完成给定目标路径斜率跟踪实验、给定目标路径跟踪实验。实验结果表明,设计的采煤机滚筒调高控制系统自动化水平高、响应快、控制精度高,稳态时跟踪误差满足采煤机调高控制系统精度要求。

MG300/700-WD2型窄机身大功率电牵引采煤机设计

主要针对目前可配套SGZ630刮板输送机的中厚煤层电牵引采煤机截割功率偏低、牵引力偏小及智能化功能欠缺等不足,通过整机扩容和优化、配套性能、可变机面高度、智能化系统、带负载敏感比例阀液压系统和防转防松型铰接销轴等方面的研究,设计了最小可配套SGZ630刮板输送机的MG300/700-WD2型窄机身大功率智能化电牵引采煤机,为经济性开采的中小矿井提供了一款新的设备。

基于LASSO-RBFNN的采煤机液压系统故障诊断研究

针对采煤机液压系统故障诊断精度不高的问题,提出一种套索(LASSO)算法与径向基函数神经网络(RBFNN)相结合的故障诊断模型。首先利用LASSO算法去除液压系统中冗余特征,筛选关键故障特征,减少模型过拟合风险;故障特征筛选后确定RBFNN拓扑结构,将采煤机液压系统故障数据输入模型中,进行故障诊断;最后将LASSO-RBFNN模型诊断结果与RBFNN模型和BP神经网络模型诊断结果进行对比。试验结果表明,该模型可用更短的网络训练时间得到较高的故障诊断精度。

采煤机摇臂壳体铸造冒口设计研究

采煤机摇臂壳体在铸造过程中需通过冒口来对铸件进行补缩,消除缩松缩孔等缺陷,保证毛坯铸造质量。通过对采煤机摇臂壳体的结构特点进行分析,并以某型号采煤机的摇臂壳体为例,介绍了铸造冒口的设计方法与设计过程。通过对摇臂壳体缩松缩孔区域分析、顶冒口设计、补贴设计以及侧冒口设计等,逐步完成了冒口设计方案,并利用铸造仿真软件对方案进行了仿真验证。最终得到的冒口设计方案有良好的补缩效果,消除了缩松缩孔缺陷。

叠加扰动下的薄煤层采煤机自主调速截割控制技术

常规采煤机调速截割控制多采用直接转矩控制技术,该方法易受到煤层应力集中系数的影响,导致控制后的截割比能耗较大,控制效果不佳。为此,提出叠加扰动下的薄煤层采煤机自主调速截割控制技术。根据薄煤层力学模型,分析采煤机滚筒在叠加扰动下的受力情况,并参照煤层的临界宽度计算煤层的应力集中系数,结合截齿修正函数对煤层截割阻抗进行识别,分析采煤机的截割运动参数,并对其进行优化。采用模糊控制原理,设计调速截割控制策略,通过调整截割阻力范围实现对采煤机调速截割控制。以实际采煤矿区为例,运用所提方法对实验采煤机进行自主调速截割控制。结果表明,设计的方法能够良好地控制采煤机的牵引速度,得到的截割比能耗较低。

采煤机截割部一级行星架疲劳寿命分析与优化研究

针对采煤机截割部一级行星架经常出现断裂的问题,以MG1000/2500-WD型大采高采煤机截割部一级行星架为研究对象,借助ANSYS有限元仿真分析方法,开展了疲劳寿命分析工作.结果表明,一级行星架工作时承载的静载荷较小,输出轴与太阳轮处位置载荷循环次数最小,属于疲劳危险区域.通过增大输出轴轴肩圆角半径尺寸的优化方法完成一级行星架优化,仿真结果表明,优化之后的一级行星架静强度微量增大,疲劳强度得到了较大幅度的提升.