工作面支架液压系统仿真与稳压供液技术

为提高工作面支架对采煤机的跟随特性,以支架运行过程不同动作供液需求特征为研究起点,基于工作面支架系统的液压原理,利用AMESim建立了支架液压系统的数学仿真模型。通过仿真液压支架动作的供液过程,分析总结了供液流量对支架动作速度和过程压力的作用规律,并提出了适应支架动作的稳压供液理念。通过理论分析稳压供液过程特性,推导出适应支架动作的稳压供液流量的数学计算公式,该公式表明:同一支架液压系统下,稳压供液流量主要由支架动作类型、动作行程、动作数量、卸载阀压力设定等因素决定。最后,在仿真模型中验证稳压供液技术,对比液压支架运行过程的额定供液与稳压供液方案效果,结果表明:稳压供液技术不仅保证了支架动作快速执行,同时减少了系统压力波动,减缓了支架液压系统的压力冲击。     

液压支架供回液系统的阻力损失分析

在阐述液压支架供液系统的基础上,对支架中各液压元件的压力损失进行了理论性探讨,并通过一个液压支架梯形供液管路的实例,计算了不同通径管路下系统的压力损失。有关各液压元件流量-压力特性的分析方法可为其他液压系统静态特性分析提供借鉴。     

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压效果,可行性较高。     

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。     

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.     

综采面支架液压系统的压力损失研究

综采面支架液压系统的压力损失主要由支架主供液系统的压力损失和支架液压系统的压力损失组成。分析了支架主供液系统和支架液压系统,确定了各项参数,对两部分的压力损失进行理论与AMESim仿真分析,得出综采面支架液压系统的压力损失主要在关键阀上,减小关键阀压力损失对减小支架液压系统的压力损失有事半功倍的效果。     

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。     

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,为综采工作面采用远距离供液系统时的管理维护提供了技术指导.     

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。     

综采面液压支架供液系统的改造分析

针对矿井采用的某型号综采面液压支架供液系统中存在供液质量偏低,电液控制系统稳定性降低的情况,提出了从粗过滤装置、水质软化装置、精过滤装置以及高压反冲洗过滤装置等方面着手的改造方案。现场实践结果表明,改造后的供液系统供液效率及供液质量显著提升,能够保证回采期间液压支架的安全高效运行。     

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。     

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。     

电液控液压支架供液系统的升级改造

针对丁集煤矿的电液控液压支架供液系统存在的问题,提出了系统升级改造方案,介绍了粗过滤装置、软化水系统的选用方案和增设辅助精过滤装置等措施。通过升级改造,ZZ13000/28/65D型支撑掩护式电液控液压支架的供液系统性能得到提升,取得了良好的效果。     

采煤工作面远距离供液关键技术现状与展望

为系统地介绍远距离供液技术研究成果，对国内外远距离供液发展现状进行了全面的总结和归纳。分析了工作面传统供液方案存在的不足，探讨了远距离供液可以解决的主要问题及其优势，介绍了超大流量液压动力技术、多泵站并联多级卸荷压力控制技术、乳化液远距离回液中继技术以及工作面液压系统失压自动保护技术等远距离供液中关键技术的研究和应用。最后，在动力系统、管路系统及系统布置3个方面对远距离供液的发展方向提出了展望和建议，提出了随着供液系统高频脉动有效控制技术、基于变频调速的多泵站流量连续压力控制技术、以及远距离供液压降控制等技术的发展，工作面供液系统由现在的“一面一站”向“多工作面集中供液”再向“地面泵站”过渡的可能。     

长壁式工作面自移液压支架供液系统的改进

由于液压支架的供液系统确定得不合理，经常引起过大的压力降，以至影响支架有秩序的移动。为了达到合理的压力降，依据测得的井下各种不同供液系统的参数，合理地对各种远方铺设的供液管路系统加以区别和改进。     

庞庞塔煤矿综采工作面恒压供液系统研究

结合庞庞塔煤矿综采工作面的具体应用现状,设计了变频驱动控制的恒压供液系统。在泵出口管道中设置压力传感器、流量计等,同时在每台液压支架乳化液入口处安装一个蓄能器。压力、流量等数值由各种传感器来进行采集,并把监测到的数据反馈给PLC控制器。PLC控制器通过把传感器送来的数据和系统预设好的数值进行比较来判断供液系统是否需要加压或着减压,以此通过变频器来改变电机的转速,以实现供液系统维持恒压状态。     

液压支架供回液管路优化匹配仿真研究

对液压支架中的管路效应进行了深入的研究。借助AMESim软件,利用仿真计算的方式,从综采工作面支架液压系统构成出发,建立综采工作面支架液压系统仿真模型,通过仿真的方式获取供回液管路中各配置参数对支架系统性能指标的影响,为实现综采工作面支架液压系统管路配置优化设计奠定基础。     

变频技术在乳化液集中供液系统中的应用

乳化液作为液压支架的动力源,在煤矿智能化方面有着重要的应用。随着煤矿智能化开采技术的普及,乳化液集中供液系统有着非常广阔的应用前景。在介绍煤矿乳化液集中供液系统的基础上,对变频自动控制技术进行了阐述,其能够较好地提高供液质量,保障设备的可靠运行,验证了乳化液集中供液系统的实用性与可靠性。并在煤矿智能化开采的背景下,分析了系统所能产生的经济和社会效益,可进一步促进我国煤矿智能化的发展。     

乳化液地面集中自动供液系统设计

为保障乳化液配比浓度和质量,提高系统自动化程度和运行可靠性,设计了一种基于反渗透水处理,可自动配比的乳化液地面远距离供液系统。介绍了该系统的硬件结构和工艺原理。实际应用表明,该系统能实现乳化液的自动配比和远程供液,并保证乳化液的浓度和质量,提高了井下液压支架等设备的运行可靠性。