基于交叠协同逻辑的液压支架运行自适应稳压供液控制方法

液压支架智能化自动跟机运行是煤矿智采工作面建设的一项重要目标,针对目前液压支架跟机运行时供液流量适配不合理导致的动作执行速度和精度不足等问题,以液压支架群组跟机稳定运行为液压动力适配目标,提出协同液压支架控制策略的自适应稳压供液控制方法。基于根据支架动作特征提前适配合理供液流量的稳压供液原理,结合多泵+变频供液方式特点,提出供液与支架交叠协同控制逻辑;依据液压传动原理,推导交叠协同逻辑下液压支架跟机速度、液压系统压力变化率的求解方程,揭示供液流量调控策略与液压支架动作策略对上述两者的耦合作用机理;依据多响应优化问题求解理论,以液压支架跟机适速及其各动作压力平稳为多个目标,构建液压支架运行满意度函数并采用双层规划方法求解,实现自适应液压支架运行的供液流量调控智能决策;利用MATLAB与AMESim联合仿真,模拟相同液压支架运行动作过程的多泵联动、变频恒压、自适应稳压等不同供液控制方法,通过综合对比各方法在液压系统压力均值、压力方差、供液卸载次数、液压支架动作行程平均相对误差、供液作用效率等评价指标,验证了本文提出方法的优势。最后,通过工业级试验验证得出,自适应稳压供液控制方法具有较好的稳...     

工作面供液系统与液压支架协同自适应控制模型设计

液压支架跟机与乳化液泵供液系统协同控制是工作面综采设备智能化的重要体现,根据液压支架群组跟机时顺序动作对乳化液泵供液流量的多变性和时效性要求,设计了工作面供液系统与液压支架协同自适应控制模型。以适应液压支架动作的稳压供液原理为研究思路,根据多泵+变频供液系统的流量调节特点,提出了交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑。基于机制主义人工智能理论和多响应优化满意度函数法,设计供液系统与液压支架的协同自适应控制模型及其智能生成机制。应用Matlab与AMESim联合仿真进行验证,取得预期效果。     

乳化液泵供液特性对液压支架控制影响分析

乳化液泵站为液压支架、超前支架等提供动力,乳化液泵站供液特性会直接影响支架运行控制情况,进而对煤炭生产产生影响。对综采工作面乳化液泵供液系统结构及供液特性进行分析,给出增加乳化液泵供液流量措施;采用AMESim软件构建仿真模型,分析供液管路压力降、卸载压力对支架降柱动作影响。研究成果可在一定程度丰富采面液压支架运行控制方面研究成果。     

液压支架群组跟机推进行为的智能决策模型

智能决策模型支持的液压支架自组织协同控制是智能开采的关键技术之一,支架群组跟机行为的全局最优规划是智能决策模型的核心原理。提出了液压支架跟机行为的动作类型排序和动作速度调控的双层规划原理,以支架适应采煤机速度、液压系统压力稳定为多目标导控,设计了支架群组跟机推进行为智能决策模型,实现供液动力与支架动作协同全局最优控制序的动态决策。基于液压支架多类型单自由度的运动空间特性,根据时间世界模型的时间元关系约束定理,提出了液压支架群组跟机动作时序规划方法,设计了满足跟机工艺和空间约束的支架动作动态排序模型,以改进支架不同类型动作发生顺序和相互之间的时间逻辑。基于支架动作的稳压供液原理,构建了供液流量与支架组合动作执行时间的数学映射模型,构建了支架动作时压力状态模糊辨识模型,实现支架组合动作速度和压力稳定性的预测评价。通过示例的仿真和试验验证了决策模型的正确性和可行性,并得出结论,智能决策模型可根据采煤机速度自动生成支架与供液协同控制策略,提高了支架群组跟机适应能力,并一定程度地稳定了液压系统压力过程状态。研究形成的自适应采煤机速度支架群组跟机推进行为智能决策机制与框架,为实现支架自组织协同控制技术提供关键的决策支持。     

煤矿液压支架供液系统智能化应用

针对煤矿液压支架供液系统压力波动较大,导致支架跟机速度无法得到保障的问题,通过对液压支架供液系统控制进行研究,提出了一种卸荷阀优化设计方案;为减缓其在开关过程中,因阀芯快速开闭引起的压力冲击及流量脉动,设计了一套稳压供液的自适应供液系统,有效提高液压支架供液系统智能化水平。     

基于AMESim的综采工作面远距离供液系统仿真分析

针对综采工作面采用远距离供液系统存在沿程阻力大、供液管路压力波动大及供液系统响应时间长等问题,利用AMESim软件对主要影响供液系统稳定的乳化液浓度、流量及用液量进行了仿真分析研究,结果表明,提高泵站流量和乳化液浓度、控制工作面液压支架同时动作架数,能够有效减小远距离供液系统的压力波动和响应时间,提高供液系统的稳定性,...     

工作面供液系统与液压支架协同自适应控制模型设计

液压支架跟机与乳化液泵供液系统协同控制是工作面综采设备智能化的重要体现,根据液压支架群组跟机时顺序动作对乳化液泵供液流量的多变性和时效性要求,设计了工作面供液系统与液压支架协同自适应控制模型。以适应液压支架动作的稳压供液原理为研究思路,根据多泵+变频供液系统的流量调节特点,提出了交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑。基于机制主义人工智能理论和多响应优化满意度函数法,设计供液系统与液压支架的协同自适应控制模型及其智能生成机制。应用Matlab与AMESim联合仿真进行验证,取得预期效果。     

支架自动跟机模式下的泵站启停控制自主决策模型的研究

针对综采工作面自动化生产过程中液压支架跟机速率慢的问题,分析了液压支架动作与 供液系统输出流量的关系以及跟机移架速度与采煤机牵引速度匹配的关系,研究了采煤机牵引 速度、位置、方向与液压支架动作以及供液系统出口压力相互之间的约束关系,提出一种利用受 控系统的I/O数据来设计乳化液泵启停决策模型的方法;使用实际生产数据训练了CART随机 森林分类树决策模型,并针对数据不平衡问题提出一种调整权重的分类树优化算法。 经实际应 用数据验证,该方法不仅提高了供液系统的流量按需供给度,而且具备较好的普适性,可以应用 于不同的自动化综采工作面,为提高综采工作面智能化程度以及高效生产提供支撑。     

液压支架梯形供液管路流量分配与压力损失特性分析

为掌握综采工作面液压支架梯形供液管路的流量分配和压力损失规律,在分析梯形供液回路工作原理的基础上,以某型液压支架梯形供液系统为例建立了AMESim仿真模型,并对其流量分配和压力损失特性进行了分析。研究结果表明:由于第1条梯形支路的并联连接,2条顺槽管路具有明显的均流特性;梯形环内的支路对环内支架工作时具有绝对主导的流量分配功能,且随着环内工作支架顺次的增加,梯形环前支路分配流量逐渐减小,后支路分配流量逐渐增加;梯形支路(尤其是前3条梯形支路)的流量随着工作支架位置的变化具有双向流动特性;梯形环内的支架工作时回路压力损失随着工作支架顺次的增加而增大,梯形环越靠后压力损失越大,梯形环数量越多压力损失越小。     

面向液压支架动作过程的乳化液泵站多泵并联供液技术研究

针对煤炭企业普遍将多台乳化液泵组成泵站系统共同向液压支架供液的现状,提出了泵站多泵并联新型流量调节方法,并以BRW125/31.5C型乳化液泵为原型,借助AMESim软件搭建了由2台乳化液泵组成的泵站系统流量调节仿真模型,对仿真结果进行了分析。提出的流量调节新方法为液压支架的稳压供液技术提供了新思路。     

工作面运输平巷超前支护技术优化研究

针对工作面运输平巷受上覆岩层自重应力和工作面采动形成的超前支承压力影响条件下的顶板控制问题,以晋能集团四通煤业205工作面运输平巷超前支护为工程背景,采用数值模拟方法分析了单体液压支柱与迈步式液压支架对工作面运输平巷超前支护效果的影响。通过对两种超前支护方式下工作面运输平巷应力分布规律及位移变化规律的分析,得出单体液压支柱支护时巷道围岩最大变形速率是迈步式液压支架支护时的两倍左右,为回采工作面运输平巷推广使用迈步式液压支架进行超前支护提供了可靠依据。     

通过增加辅助阀提高综采工作面推移速度

在当今综采技术发展中,综采工作面推溜移架的时间成为制约提高工作面产量的一个至关重要的因素,分析了千斤顶中操纵阀的不足,通过在液压支架液压系统中增加差压阀和双交替阀,提高综采工作面推溜移架的速度和综采工作面的产量。     

基于PLC的综采变频调速恒压供液自动控制系统研究

由于煤矿井下地质条件复杂,造成液压支架在支护时所需供液压力波动较大,进而导致乳化液泵经常损坏和电机耗电量高等问题.本文研究的综采工作面液压支架恒压供液自动控制系统能够保证供液压力的稳定性,并有效节约电能,延长泵站的使用寿命,满足煤矿对安全生产和节能的要求.     

穿层钻孔水力压裂数值模拟及工程应用

基于煤岩体变形模型、裂缝面内流体压降模型和裂缝扩展模型及扩展准则,建立了煤岩体钻孔水力压裂数学模型,并使用ANSYS的APDL语言编程实现了该数学模型的数值求解。穿层钻孔水力压裂数值模拟结果表明：随注入压力的增大,水力压裂缝长线性增大,最大缝宽近似指数函数形式递增,压裂后期的造缝宽能力略大于造缝长能力;随压裂液黏度的增大,最大缝宽增大,缝长近似指数函数形式递减,压裂液黏度增大到一定程度后对缝长和缝宽的影响作用减弱。穿层钻孔水力压裂数值模拟结果与现场试验结果具有很好的一致性,验证了该数学模型及数值解法的正确性和适用性。     

液压支架机液联合仿真

随着高产高效综采技术的不断发展和激烈的国际市场竞争,对液压支架的设计和研究水平提出更高的要求。不仅要求支架液压系统能够实现支架各种动作的功能,而且要求液压系统具有良好的动态特性。建立了液压控制回路的动态数学模型,在ADAMS环境下实现机械系统、液压系统联合仿真。     

综采工作面设备生产能力的提升改造

通过增大综采工作面液压支架供、回液管路直径,形成双进双回环形供液系统,降低了管路中的压力损失,提高了液压支架的移架速度和初撑力;将采煤机摇臂截割功率由650 kW提高到750 kW,同时通过调整采煤机摇臂齿轮齿数,提高了滚筒转速,加快了割煤的速度,提高了工作面产量。     

矿井防尘供水管网相似试验模型构建与测点优化

依据水力相似理论,提出了构建与矿井防尘供水管网等效的相似试验模型的理论方法,基于流体力学基本方程和量纲分析法,结合重力相似准则和压力相似准则,推导出矿井防尘供水管网与其相似模型主要物理指标之间的关系,运用EPANET水力模拟软件求解最大防尘用水量下管网原型与模型水力工况并进行误差分析。结果表明,管网原型与变态相似模型对应管段的流量、流速和压差相似比尺的平均相对误差分别为0.20%、0.46%和-4.20%,验证了相似试验模型构建的合理性和可行性。同时,为进一步实现对相似物理模型水力工况的有效监测,基于信息理论和相关系数构建测点优化数学模型,并结合日防尘用水需求的动态水力模拟,对压力监测点进行优化布置。     

支架液控单向阀流场的数值模拟和可视化分析

运用CFD软件Fluent对液压支架中广泛应用的液控单向阀进行数值模拟,对简化为轴对称的二维流场模型进行仿真,得出阀腔内速度场、压力场,并对阀芯上液动力进行计算,得出该阀所受稳态液动力的大小,为此类阀的优化设计提供了参考依据。     

超前超高端头液压支架设计

综采工作面端头围岩在多种支撑压力的作用下,受采动影响最大,矿压显现复杂,是顶板维护和管理的重难点。为解决某矿新采面形成后端头处出现的6 m超前超高巷道支护困难的问题,加强端头支护工作并进行有效的超前支护,开展了超前超高端头液压支架设计。根据工作面下端头的支护特点要求,结合端头支架结构设计要求和工作原理以及使用参数,对端头支架的技术参数进行了详细的设计计算;并对活塞杆、千斤顶和液压系统进行了分析及选型计算,以保证其支护强度达到使用要求。分析认为,该端头液压支架设计可以避免由于工作面超前支承压力和沿倾斜方向支承压力共同造成的巷道围岩破坏,提高综采工作面推进效率。     

大采高综采工作面液压支架选型研究及应用

以谢桥矿1341(3)工作面地质条件为基础,利用系统分析比较法对支架进行初选型。简要介绍了支架选型的原则,并通过矿压理论和经验公式对液压支架的主要参数进行理论计算,介绍了大采高支架的结构要求。根据计算得出的参数和支架的结构要求确定支架的型号。通过分析支架的稳定性和适应性,认为ZY10800/30/65D型支架选型合理。