《综采装备及其智能化技术》 课件 第6章6.4和6.5跟机移架及调直技术

第六章液压支架及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造目录CONTENTS6.1概述6.2基本结构与原理6.3液压支架电液控系统6.4液压支架自动跟机移架技术6.5综采工作面自动调直技术6.6液压支架智能感知及控制策略6.4液压支架自动跟机移架技术概述战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17液压支架自动跟机移架是根据采煤机当前位置信息和作业循环要求，在采煤机位置前或后的设定距离上自动执行推移刮板输送机、移架(液压支架的降、移、升架)、自动伸缩护帮板等一系列配套动作，完成由液压支架驱动的综采工作面整体推进，其动作工艺流程如图所示。

图6-17跟机自动化动作工艺流程

图6-17跟机自动化动作工艺流程6.4液压支架自动跟机移架技术概述战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造18采煤机在输送机上运行割煤，由采煤机长度的中点定义采煤机当前位置，并以此为基准定义各个动作执行区间。例如，移架距离表示能够执行移架动作的支架与采煤机当前位置的最小距离。如图中移架距离为7，表明允许执行移架动作的支架与采煤机当前位置的最小间距为7，即7台支架的间隔。移架范围指移架距离后面能够执行移架动作的支架范围，如图中移架范围为5，表示在这个范围内的5个支架均可以执行移架动作。

图6-17跟机自动化动作工艺流程6.4液压支架自动跟机移架技术概述战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造19同理，推移刮板输送机距离、伸护帮板距离、收护帮板距离表示执行推移刮板输送机动作和护帮板动作与采煤机位置的最小间隔距离。推移刮板输送机范围、伸护帮板范围、收护帮板范围则表示推移刮板输送机和护帮板能够动作的范围。6.4液压支架自动跟机移架技术概述战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造20最终，依据图中所规定的工艺流程，当采煤机行走时，处于采煤机运行方向前的液压支架自动收护帮板，运行方向后的液压支架自动完成移架、伸护帮板、推移刮板输送机等功能，实现综采工作面液压支架自动跟机移架。

图6-17跟机自动化动作工艺流程6.4液压支架自动跟机移架技术采煤机位置检测战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造21采煤机位置是自动跟机移架实现的依据，所有自动跟机移架动作序列都必须依靠采煤机的位置来实现，因此必须准确、可靠。采煤机位置以整数数字来表示，通常在1~300之间，表示采煤机的中间部位对应着以整数数字编号的液压支架。目前，检测采煤机位置的主要方法为红外检测法。红外检测法：红外检测装置由红外发射器及接收器构成，如图所示。红外发射器安装在采煤机上，接收器安装在液压支架立柱上，红外发射器的红外二极管和接收器的红外二极管必须面对面安装。一个工作面在采煤机上安装一个红外发射器，每个液压支架安装1个接收器。发射器每隔20ms定时发射红外线信号，附近支架上的接收器接收到红外线信号后转发给支架控制器，由支架控制器对接收到的红外线信号进行处理，得到采煤机位置数据。随着采煤机行走，液压支架上的接收器依次接收到红外线信号，由此得到动态的采煤机位置。

图6-18采煤机位置红外检测方法6.4液压支架自动跟机移架技术自动推移刮板输送机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造22根据采煤工艺设定及采煤机位置自动成组推移刮板输送机。此功能相对简单，但在井下使用时经常出现推移刮板输送机不到位、煤机速度快时漏架、架间有水泵等设备时不能拉架等问题。为此需采取多种措施：一是每次推移刮板输送机到100%行程，同时传感器到位后再多推5~10s，确保每架推到位；二是增加漏架检测功能，推移刮板输送机前及时补拉；三是程序上增加拖架功能，如支架故障拉不到位或架前有设备不能拉架时，推移刮板输送机时程序自动将未拉到位的支架立柱降下周边支架推移刮板输送机时可将此支架拖出。6.4液压支架自动跟机移架技术自动跟机拉架战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造23根据不同工艺，按照采煤机不同位置和牵引方向，实现自动跟机拉架。针对井下使用时出现跟机速度慢的问题，采取了多种措施：一是提高支架移架速度，主要措施是增加泵站系统乳化液供液流量，加大主供(回)液管直径，采用双供双回系统；二是支架拉架速度滞后采煤机时，控制系统立即启用成组拉架功能，成组拉架时采用擦顶拉架方式；三是每次拉架拉到100%行程，同时传感器到位后再多拉1~28，确保每架拉到位；四是本架拉架时，旁边2~4架支架推移刮板输送机，以防止刮板输送机倒退导致支架拉不到位；五是位移传感器失效时，程序会以时间判断拉架，防止漏架。护帮板自动控制自动收打护帮板主要是根据采煤机运行速度调整程序运行参数，防止采煤机速度过快出现干涉。一般在采煤机速度达到10m/min左右时，采煤机前方收护帮板动作超前架数设定为20~25架。液压支架自动跟机移架是工作面智能化系统的基本功能，是否自动跟机移架直接关系到工作面自动化生产的实现。6.5综采工作面自动调直技术概述战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造24工作面在连续推进过程中必须保证在倾斜方向始终处于直线状态，确保输送机、支架排列整齐，避免因弯曲度过大导致设备的损坏。工作面推进时，支架和刮板输送机互为支点，通过推移千斤顶的伸缩动作实现向前移动。因此支架和刮板输送机的位置是一个相互之间没有约束的浮动系统，真正实现二者的直线度控制较为困难。目前，综采工作面的自动找直有多种技术，包括安装调直行程传感器、激光传感器、LASC技术等。工作面每个支架都是独立的，没有相对参考物，如何明确支架自身的姿态、与相邻架的相对位置，并在支架移动过程中实现移架距离、姿态的精确控制是支架控制系统首先需要解决的问题。因此，综采工作面的自动找直技术研究的重点集中在设备的姿态、相邻支架的相对位置和推移千斤顶行程的检测方面。6.5综采工作面自动调直技术基于测距仪的工作面直线度控制方法战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造25该方法在液压支架的顶梁上安装测距仪，用于测量液压支架与煤壁之间的距离；同时，安装角度传感器用于检测液压支架顶梁的姿态。液压支架在移架过程中，通过测距仪检测液压支架与煤壁之间的距离，并进行液压支架移架行程的控制，使移架后的液压支架与煤壁保持相同的距离，从而实现工作面液压支架直线度的控制。通过液压支架推移刮板输送机实现整个工作面的直线度控制。基于支架相对位移的工作面直线度控制方法直线度控制的目标是相邻设备间的相对位移为零，因而只要测量设备的相对位移即可作为直线度控制的依据。研究的重点在于基准的选取和传感器的应用。若选取相邻已经移动的支架作为参照，则需采用可以测量两支架相对位置变化的行程传感器。传感器本体和永磁体分别安装在液压支架之间两侧顶梁侧护板内，根据行程传感器的输出值确定相邻支架的相对位移。该方法对相邻支架顶梁侧护板的距离有要求，永磁体长时间安装在侧护板内也会产生磁化，对行程传感器的输出精度造成影响；同时，由于是相邻支架作为参照，因而从工作面整个范围内来看会产生误差积累，会对直线度控制带来难度。6.5综采工作面自动调直技术基于支架相对位移的工作面直线度控制方法战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造26为此，可以选取某一固定基准作为所有支架相对位置的参考，这种方法可采用激光传感器进行测量。将激光传感器的发射端安设在工作面的一端支架上，其他支架都安装有接收装置，每个支架的相对位置都与安装有发射端的支架位置相比较，这样工作面整体直线度就有一个统一的标准，有利于后续的控制执行。在明确支架的相对位置后，还要通过安装在推移千斤顶上的位移传感器获取液压支架与刮板输送机之间的相对位置，据此来调直指定范围内的刮板输送机。LASC技术澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)推出了基于陀螺仪导向定位的自动化采煤方法，英文名称为LASC，是以承担此项技术研究团队ongwalAutomationSteeringCommittee(译为“长壁自动化指导委员会”)英文缩写命名这种技术。LASC技术采用高精度光纤陀螺仪和定制的定位导航算法，解决了惯性导航系统与采煤机高度通信、采煤机起始点校准、截割曲线生成、支架推移调整控制等难题。LASC技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造276.5综采工作面自动调直技术LASC系统的核心是应用高精度(军事级别)惯性导航系统进行采煤机位置、姿态精确检测，描绘工作面运输机的实际形状。然后通过对每个液压支架推移行程单独闭环控制来达成直线度控制目标。LASC机架通过与采煤机通信，获得初始空间位置，当采煤机行走时，陀螺仪(INS)检测采煤机的运行轨迹，当一刀煤完成时，LASC机架生成采煤机运行轨迹曲线，并通过LASC服务器发出。主机