500m超长工作面刮板智能输送技术研究

在中厚煤层开采领域,超长工作面智能开采是煤炭开采技术的发展趋势,而智能运输是其重要组成部分。在总结现阶段国内400~450 m工作面智能开采中刮板运输系统问题的基础上,探索了500 m超长工作面智能刮板输送系统装机功率与运量合理匹配的方法,提出了解决500 m超长工作面刮板运输技术难题的可行性方案。基于综采三机选型配套技术方案及2000 kW以上高端传动系统的应用实践,研制了国产2500 kW大功率变频一体智能传动系统,包括变频一体电机、减速器、限矩器等,关键技术、关键部件均实现了国产化。为解决因传动装置重心位置后移、中部槽槽宽参数不变,不利于端头设备顺利推移的技术难题,研究了中等槽宽配置大功率传动装置的防偏沉技术,建立了机头(尾)推移部多工况推移模型,并对推移部进行了结构优化,解决了因传动装置偏沉造成机头整体失衡、漂溜严重、推移难度加剧的问题。针对刮板链断链后,中部槽内煤量负荷较大时,液压马达难以带动、断链事故处理较为困难的问题,选用了大扭矩数字液压马达并研制了数字马达控制系统,减小了维护刮板链的工作强度。基于刮板运输设备安全运行对链条进行实时变形补偿的需求,提出了500 m运距链条张紧控制策略,开发了运行过程中链条张紧度随负荷梯度智能调节技术,解决了500 m运距链条弹性变形的动态补偿问题,并通过在机尾架盖板上端加装AI高清摄像仪来实现对链条运行状态的实时检测,为工作人员对链条运行状态的实时掌控提供了便利。此外,为了提高伸缩机尾对多种复杂工况的适应性,确保其在使用周期内能够伸缩自如,提出了从结构、材料、制造工艺三方面来提高伸缩机尾的强度和刚度的技术方案,并研制了液压缸防护罩、伸缩机尾滑道自动冲洗系统,进一步提升了伸缩机尾的可靠性。井下现场工业性试验表明:该设备运量与装机功率匹配合理,2500 kW变频一体智能传动系统占用空间较小、传递扭矩精准,斜推式机头(尾)推移部稳定可靠,数字液压马达处理断链问题方便省力,伸缩机尾按负荷分梯度自动张紧时未出现卡滞,保障了煤炭的安全、高效运输,为500 m超长工作面智能开采提供了技术保障。

边单链刮板输送机设计选型

边单链刮板输送机与传统的中单链刮板输送机相比,刮板链传动原理区别较大,目前针对边单链刮板输送机的研究较少,套用中单链刮板输送机理论设计方法显然无法有效指导边单链刮板输送机的设计选型,有必要针对边单链刮板输送机结构特点,分析其运行阻力分布情况,为边单链刮板输送机设计选型提供参考依据。

矿用刮板链条装配装置的设计研究

针对矿用刮板链条人工装配效率低、劳动强度大等问题,通过分析刮板链条装配工艺,以链条作为工艺装配方法的运动部件,设计了一种刮板链自动装配装置。该装置分为链条清洗整理部分、刮板装配部分及刮板链收集部分。对各部分进行了运动设计,同时通过仿真验证其可行性,为矿用刮板链条装配提供了一种更高效的方法。

边双链刮板结构设计研究

边双链刮板输送机链条布置在刮板的两端,刮板链运转过程中主要承受两端链条的牵引力和输送物料产生的阻力,物料产生的阻力主要集中在刮板上,刮板链运行过程中刮板受力近似为简支梁结构,不同于中双链刮板工作时的受力状态,边双链刮板的设计要充分考虑其工作特性,在不显著增加刮板质量的同时提高刮板抗弯强度。

基于现场总线的刮板输送机功率平衡控制研究

以现场总线控制系统中的刮板输送机为研究对象,介绍了整个系统的结构以及永磁同步电机作为其驱动系统相对于异步电机的优势,选择最大转矩电流比控制作为驱动系统的控制方式。针对多电机刮板输送机功率不平衡问题,提出采用转矩分配主从控制方式对其进行控制,在AMESim平台上搭建双电机驱动的刮板输送机模型,在MATLAB/Simulink上搭建永磁同步电机控制系统,对提出的最大转矩电流比控制和转矩分配主从控制方案进行仿真验证。将现场总线技术及该控制策略应用到实际系统中,取得了良好的效果,验证了所提方案的可行性。

煤矿自动化采煤工艺研究与发展

当前,人们对煤炭资源的需求逐渐增加。采用传统的采煤工艺不但需要投入大量的人力、物力和财力,而且极易发生安全事故。为了满足煤炭巨大的需求量,提高煤矿的生产效率和安全性,需要将自动化技术应用在采煤领域,建设先进、高效、智能的煤矿。以自动化开采技术为核心是当前煤矿发展的方向,对煤矿持续长久发展有一定的意义。主要对煤矿自动化采煤工艺的特点、具体应用和未来发展进行了探讨。

基于Baseline模型的刮板输送机健康评估

对刮板输送机进行可靠健康评估是保证工作面高效开采的关键。针对某煤矿综采工作面刮板输送机提出一种基于Baseline模型的健康评估方法。该方法采用长短时记忆(LSTM)深度神经网络建立运行参数的Baseline模型,预测正常的数值和故障发生上、下限阈值。在此基础上建立了真实值与预测值的6种偏差计算方法和设备健康评估机制。最后融合机头电机、机尾电机、机头减速器和机尾减速器的评估结果,完成刮板输送机运行健康综合评估。

煤矿机电运输常见故障及防范对策分析

煤矿机电运输故障具有单一性、重复性和关联性等特点,是造成煤矿事故的重要影响因素。分析了刮板输送机、电机车、胶带输送机和单轨吊车等煤矿常用运输设备的常见故障及原因,并给出了加强制度建设、加强人员培训、加强机电设备维修、加大经费投入、引进诊断监测新技术、建立信息化设备管理系统等防范对策,对降低煤矿机电运输设备故障具有一定的指导作用和借鉴意义。

刮板输送机远程动态监测及故障诊断系统研究

为了实现对刮板输送机运行过程中的各项运行参数的实时在线监测及故障诊断,以组态软件King View为上位机开发平台,建立刮板输送机远程动态监测及故障诊断系统。采用传感器技术及现场总线技术分别对刮板输送机的运行状态、电压、电流、链速以及运行周期进行实时监测,并对刮板输送机的断链、跳链以及堵转等异常工况进行故障诊断。现场试验结果表明,刮板输送机远程动态监测及故障诊断系统运行稳定,信号反馈速度及测试精度较高,故障诊断结果准确,说明系统具有较高的可靠性。

重型刮板输送机故障载荷工况与结构载荷工况的动力学仿真研究

为了研究重型刮板输送机在故障载荷与结构载荷卡链工况下的动态特性,建立了刮板输送机动力学模型,研究了故障载荷和结构载荷两种工况下刮板输送机的动力学特性,通过实例对输送机卡链、断链工况下的动力学特性以及链轮驱动的多边形效应、链条节距误差引起的动力学问题进行了数值仿真分析,仿真结果为重型刮板输送机的设计提供了理论基础。

重型刮板输送机链传动系统负荷启动刚柔耦合接触动力学特性分析

针对刮板输送机链传动系统负荷启动动力学行为与接触响应,以某型号重型刮板输送机机尾部链传动系统为例,建立了其刚柔耦合动力学分析模型与接触计算模型,详述了建模过程与方法,进行了链传动系统刚柔耦合动力学仿真与接触计算,并对计算结果进行了讨论和分析。根据计算结果,某型号重型刮板输送机链传动系统负荷启动对圆环链与链轮产生较大冲击应力与荷载变形,链环间接触处、链环直臂到弯臂过渡部分以及链轮齿根与链窝处变形较大,且有应力集中现象,需对链环节距、啮合间隙与链窝结构进行优化设计。

刮板输送机链轮卡链工况下的动力学特性分析

建立了基于瞬态动力学分析软件MSC.Dytran的刮板输送机链轮传动系统等效动力学模型,分析了卡链过程中链轮与圆环链之间的接触动力学特性,得出链轮最大应变的变化规律:伴随着链轮与圆环链"冲击—反弹",最大应变在0.06 s内经历4次"小—大—小"周期性变化,且随着循环次数的增加,应变峰值逐渐降低,最后随着电机输出力矩的增加最大应变同步增加;选定链轮上5个特殊位置的节点,分析得出卡链过程中其应变、法向接触力、切向力、摩擦力的变化规律。

刮板输送机刮板间距的优化

分析了刮板推移物料运动过程的受力状态,为保证物料稳定运行,以输送机运行阻力最小为前提,推导出刮板最大间距计算式,分析了影响因素;研究了回空侧溜槽箱内充满物料的极端工况下,链条运行阻力产生机理,推导出运行阻力的计算式,以输送机运行阻力最小为目标,优化刮板间距;实例分析证明,目前工程上使用的刮板输送机在近水平布置时,刮板间距在1m时是比较合理的。

8.2m超大采高综采成套装备研制及应用

针对6~8m厚煤层大采高一次采全厚综采技术与装备难题,以金鸡滩煤矿2-2上煤层赋存条件为基础,通过建立超大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"力学模型及煤壁片帮的"拉裂-滑移"力学模型,研究了超大采高工作面顶板岩层断裂结构及煤壁片帮力学机理,研制了8.2m超大采高综采成套装备,实现了金鸡滩煤矿8.2m超大采高工作面安全、高效、高回采率开采。研究结果表明,通过液压支架与围岩的耦合动力学模型可以确定顶板岩层对液压支架的冲击动载荷,煤壁的破坏深度与开采高度、矿山压力呈正相关性,与煤体强度呈负相关性。通过设计研发大缸径抗冲击双伸缩立柱、三级协动护帮装置等新结构,提高了超大采高液压支架对围岩的适应性。通过研制大运量变频控制刮板输送机及新结构,解决了超大采高工作面瞬间煤量大、煤量变化大、片帮煤易压死刮板输送机等问题。研制了8.2m超大采高综采成套装备,设计采用"大梯度+小台阶"过渡配套方式,解决了端头煤损失问题。金鸡滩煤矿8.2m超大采高工作面日产5.7万t,月产达到150万t以上,实现了安全、高效、高回采率开采。

刮板输送机液力耦合器组控制系统设计研究

为了保证刮板输送机的正常运行和综采设备的开机率,针对刮板输送机液力耦合器组控制系统难以对其运行参数进行有效监控的问题,设计了一种基于MCGS组态技术的刮板输送机液力耦合器组控制系统,该系统能够实现刮板输送机运行数据的实时采集、处理、超限报警及工作控制。并详细介绍了控制系统的硬件组成和软件设计。最后通过仿真表明该系统可达到对刮板输送机的控制管理和维护的预期要求。

刮板输送机中部槽磨损研究分析

刮板输送机是煤矿开采系统的重要设备,中部槽的使用寿命是刮板输送机的重要指标。针对中部槽磨损较大的问题,根据磨损形成的机理,对中部槽磨损的类型、特性进行了研究,总结了减小磨损的方法,对中部槽研究的方向提出建议。

火电厂锅炉干排渣技术的国产化及应用

根据国外干排渣设备的发展现状及运行中存在的主要问题,介绍国产干排渣的技术原理及典型输送系统。将干排渣系统同大倾角刮板捞渣机在技术和经济性方面进行分析比较表明,干排渣技术具有极大的技术和经济优势。针对国外设备现存的主要问题,对国产干排渣技术在锅炉运行稳定性、锅炉结焦防范、大渣冷却等方面的关键技术进行研究,并将这项输渣新技术应用于华能伊敏电厂锅炉干渣输送系统改造工程中。实践表明国产干排渣系统运行稳定可靠。

刮板输送机中板材料腐蚀磨损性能研究

针对煤矿刮板输送机中部槽中的4种典型中板材料,在3体摩擦磨损、腐蚀摩擦磨损、加速腐蚀摩擦磨损3种条件下对其抗磨损性能进行研究,通过磨损率、金相组织分析和外观形貌的观察,结果表明,4#材料在干摩擦条件下耐磨性最好,但材料性能不稳定,在腐蚀状态下,耐磨性急剧下降。

刮板输送机电机烧毁原因分析及预防对策

分析了刮板输送机电机烧毁原因和预防措施及效果。

链轮参数对刮板输送机中部槽冲击磨损的影响研究

刮板输送机是煤矿开采系统的重要设备,承担着煤炭运输的重要任务。在输送过程中,刮板输送机的中部槽工况条件恶劣,磨损严重。通过离散元(Engineering Discrete Element Method,EDEM)软件建立刮板输送机物料输送的动态过程,分析刮板输送机链轮改进前后中部槽的磨损情况,得出中部槽冲击磨损特性曲线。仿真结果表明,刮板输送机中部槽链条下部区域冲击磨损较大,链轮改进后可有效提高刮板输送机的使用寿命。