【基于瓦斯浓度的采煤机控制方案设计案例分析1700字】

基于瓦斯浓度的采煤机控制方案设计案例分析作为煤矿工作组开采工作中的主要设备，滚筒采煤机是采煤工作中的主动脉，其采煤性能严重影响采煤工作的开采效率和生产成本，因此选择一个性能优良的采煤机，是采煤工作组采煤工作的重中之重。采煤机结构如图2.2所示，采煤机主要通过滚筒截割对煤炭做功使其完成采煤工作。其滚筒由筒毂上安装螺旋叶片及其端盘，端盘上附着装有截齿的齿座，截齿与煤炭做功完成截割工作。对于牵引部而言，牵引主要由行走轮与销轨啮合而完成行走工作。中间箱中有传动系统以及输电与输液装置。两侧摇臂主要控制采煤采高，在本次模拟设计中，采高设置为2.5m。1-左滚筒2-左摇臂3-左牵引部4-中间箱5-右牵引部6-右摇臂7-右滚筒图2.2采煤机结构图Figure2.2StructuralDrawingofShearer为进一步分析采煤机在瓦斯涌出中的具体影响，对采煤机参数设置如下：采煤机平均落煤能力453.6t/h，采煤机功率为410KW，能耗系数为0.8kwh/m3，采煤机两滚筒中心距为7.5m，平均截割深度0.6m，最大割煤速度4.3m/s，一条截线上的截齿数为6，。1.1采煤机联动控制主体采煤过程中采动关系变化是导致瓦斯涌出量变化与工作面瓦斯量浓度上升的原因。而采煤机截煤活动是导致煤层发生变动的主要因素，在矿井通风条件等外界因素不变的情况下，截煤速度是造成工作面瓦斯量变化的主要原因。采煤机割煤速度的决定因素有两个。第一是滚筒设计参数及其转速，采煤机滚筒设计参数比较固定，而由采煤机截割电机所控制的截割滚筒转速，在实际生产的过程中起到极为重要的作用。第二是采煤机行走部的牵引速度，由采煤机牵引电机所控制的行走部牵引速度与单位时间内的落煤量有关，根据截割负载与采煤机落煤量调整牵引速度是采煤工作中较为关键的一环。因此要研究采煤机与工作面瓦斯量变化之间的影响关系，必须将采煤机联动控制主体选用截割电机以及牵引电机。通过联动控制采煤机截割电机以及牵引电机，进而控制采煤机落煤量及其工作面瓦斯涌出量，从而影响工作面瓦斯浓度。为研究采煤机具体对工作面瓦斯浓度的影响，需要从采煤机的落煤量进行具体分析。其中单位时间落煤量(2.1)式中：H————采高，m;T——切割厚度——煤密度为常数1.38t/m3V1——采煤机牵引速度，m/minj——单位时间内的截割系数设为0.5在牵引速度不变的情况下，滚筒转速大小直接决定着煤切割厚度，即滚筒速度越大，煤切割厚度越小，而牵引速度与煤切割厚度成正比，可得到切割厚度(2.2)式中：z——一条截线上的截齿数；N——采煤机滚筒转速，r/min;联合上式得出(2.3)据瓦斯运移理论和实际测定的数据进行分析，得到落煤的瓦斯涌出规律是：(2.4)式中：V2—综采工作面落煤后的瓦斯排放，m3/(t·min)；V—落煤中瓦斯的初始涌出强度，m3/(t·min)；n—落煤的瓦斯涌出衰减系数为0.48min-1；t—落煤在工作面上停留的时间，min。综采工作面空间中采落煤在截割时将释放出媒体内剩余瓦斯，与煤壁工作面的瓦斯涌出一起作为工作面瓦斯涌出，对工作面瓦斯释放规律符合公式(2.4)。则单位时间内落煤t时刻涌出强度为，(2.5)化简可得(2.6)其中为瓦斯涌出常数可知t时刻煤样累计的绝对瓦斯涌出量为：(2.7)将式（2）代入式（6）中并化简得：(2.8)式中：q1—每千克落煤的累计瓦斯涌出量，m3/t；V—落煤瓦斯的初始涌出强度，m3/(t·min)；同时考虑截割速度与牵引速度对瓦斯涌出量的影响，将两者以同样的传递函数表示出来，通过两者相乘，得出该传递函数为：(2.9)1.2采煤机联动控制方案为建立采煤机联动控制方案，先建立其牵引与截割电机控制模型，采煤机交流变频控制模型以及采煤机落煤模型；滚筒截割电机及牵引电机由采煤机交流变频调速控制模型所控制，通过控制滚筒截割电机及牵引电机控制采煤机落煤。在采煤机运行时，通过给定不同的煤瓦斯浓度来模拟采煤机工作面环境变化，提取截割电机和牵引电机的的特征参数并以此判断所截割煤层的截割范围，结合电机调速控制系统进行采煤机变速截割的调速控制。建立采煤机联动控制方案如下图2.3采煤机仿真模型建立Figure2.3Establishmentofshearersimulationmodel在已知当前工作面瓦斯浓度的情况下，当瓦斯浓度大雨其工作面最大瓦斯浓度时，采煤机联动控制通过对采煤机交流变频调速控制对牵引电