采煤机电液比例调高控制仿真研究

发布时间：2020-04-09 23:50

【摘要】：滚筒式采煤机是煤矿井下重要的采煤设备,其自动化程度直接影响到综采工作面自动化水平。目前采煤机截割滚筒调高控制系统采用的主控阀普遍是电磁换向阀,该系统在大功率惯性负载情况下由于无法进行流量调节且稳定性差很难适应控制要求。自动化水平低也使得采煤机在开采时很难保证高效开采和安全作业,因此提高其自动化水平显得尤为重要。故运用电液比例技术对采煤机调高控制系统进行改造,以实现截割滚筒的自动调高。此外,随着计算机仿真技术的不断发展,多领域、多软件协同仿真技术已是采煤机自动调高技术研究的重要技术手段。本文以MG200/446-WD型薄煤层采煤机为研究对象,对采煤机调高液压控制系统进行研究,建立电液比例方向阀到调高液压缸活塞杆位移的数学模型,并在MATLAB/Simulink中进行建模仿真,对比不同的控制策略下系统的动态特性。然后在AMESim软件中建立采煤机调高液压控制系统模型,分析系统在开环和闭环时速度响应和负载扰动速度响应。在上述基础上构建MATLAB/Simulink和AMESim的电液比例调高系统的联合仿真模型,通过不同控制策略进行仿真,分析了系统上调时速度响应、负载扰动速度响应仿真及滚筒在上调下调过程中速度响应。再通过Solidworks软件建立采煤机调高机构部分的三维实体模型,并将模型导入到ADAMS软件中,构建采煤机调高机构的机械动力学模型,结合实际矿井下采煤机工作情况对模型截割负载进行分析和模拟。最后运用ADAMS、AMESim和MATLAB软件进行机械-液压-控制三个不同领域的协同仿真,分析采煤机滚筒上调和摇臂整个摆动过程时系统的动态特性,并对比常规PID控制和单神经元PID控制的控制效果。对于比较复杂的采煤机调高控制系统,利用多个领域软件进行协同仿真更具有真实性和可靠性。多领域协同仿真结果表明:采用常规PID控制策略时,由于滚筒上调时速度响应慢超调较大且滚筒在下调过程中调高液压缸活塞杆速度、无杆腔流量波动比较大,使得摇臂下调时产生抖动;而通过单神经元PID控制策略对系统进行仿真,当滚筒上调时速度响应更快且在下调过程中活塞杆的速度、无杆腔流量波动也得到明显改善。图[76]表[8]参[63]
【图文】：

液压牵引,采煤机

在 2014 年国务院印发的官方文件中明确指出[2]：到 2020国的一次性能源消费总量中，煤炭使用占比重要求不能超过 62%。根据院、中国煤炭工业协会等国内权威机构的研究成果表明，到 2030 年和保持煤炭使用比重预计在 55%和 50%[3-4]，由此可见国家各级部门对煤矿重视。而我国煤矿开采形势比较严峻，，近年来煤炭开采使得资源浪费、及安全事故等因素越来越突出，与发达国家相比在一些关键技术上差距国内大多数采煤机的自动化和信息化程度不高，煤矿井下人工作业偏多国内煤矿井下安全事故也是时有发生，因此我国煤矿开展工作的当务之采煤机的自动化和信息化程度，并朝着智能化方向发展，提高综采工作程度。我国综采工作面自动化技术也在快速发展，并且通过学者们不断所成果也付诸了实践，而采煤机自动化技术仍然没有完全解决。目前对分类主要是区别于牵引机构上，可分为电牵引式和液压牵引式，如下图所示。一般情况下，电牵引式采煤机大多用于采高煤层，而液压牵引式薄煤层使用比较多。

电牵引,采煤机

在 2014 年国务院印发的官方文件中明确指出[2]：到 2020国的一次性能源消费总量中，煤炭使用占比重要求不能超过 62%。根据院、中国煤炭工业协会等国内权威机构的研究成果表明，到 2030 年和保持煤炭使用比重预计在 55%和 50%[3-4]，由此可见国家各级部门对煤矿重视。而我国煤矿开采形势比较严峻，近年来煤炭开采使得资源浪费、及安全事故等因素越来越突出，与发达国家相比在一些关键技术上差距国内大多数采煤机的自动化和信息化程度不高，煤矿井下人工作业偏多国内煤矿井下安全事故也是时有发生，因此我国煤矿开展工作的当务之采煤机的自动化和信息化程度，并朝着智能化方向发展，提高综采工作程度。我国综采工作面自动化技术也在快速发展，并且通过学者们不断所成果也付诸了实践，而采煤机自动化技术仍然没有完全解决。目前对分类主要是区别于牵引机构上，可分为电牵引式和液压牵引式，如下图所示。一般情况下，电牵引式采煤机大多用于采高煤层，而液压牵引式薄煤层使用比较多。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TD632

【参考文献】