王曉亮

（山西汾西礦業(yè)（集團）有限責任公司雙柳煤礦， 山西 柳林 033300）

引言

現階段煤巖巷道掘進中所應用的綜掘機不僅具備破巖功能，而且可通過機載錨桿機實現錨桿鉆進、施工。在巷道掘進、圍巖支護過程中液壓系統(tǒng)會產生大量的余熱，若不能及時降低液壓系統(tǒng)溫度會使得液壓油溫度過高，從而制約綜掘機高效生產；綜掘機冷卻系統(tǒng)無法起到有效降溫后會導致綜掘機溫度異常，需要停機冷卻，從而降低綜掘機工作效率。因此，合理確定供水量對提高綜掘機工作效率具有重要意義。因此，以某礦井常用的綜掘機為研究對象，在對綜掘機供水系統(tǒng)分析基礎上提出通過智能化控制供水量，以便達到冷卻降溫、供水量以及噴霧降塵間的平衡，提高綜掘機工作效率。

1 綜掘機供水系統(tǒng)分析

綜掘機供水系統(tǒng)主要應用于電機、液壓系統(tǒng)冷卻以及掘進迎頭噴霧降塵中，綜掘機供水系統(tǒng)結構見圖1 所示。水進入到綜掘機內先經過反沖洗過濾器進行凈化，后將水路分為2 路：一路水經球閥后進入到綜掘機內噴霧系統(tǒng)，用以冷卻截割齒以及掘進迎頭噴霧降塵；另一路水將水壓降低至1.5 MPa 后再細分為2 路，其中一路通經過增壓后經高壓外噴霧噴出，另一路先后經過板翹式冷卻器、蛇形冷卻器、截割電機以及泵站電機后通過冷卻噴霧噴出[1-2]。

從圖1 看出，掘進機供水系統(tǒng)中各供水分支供水壓力、流量等位置，當某一管路缺水或者供水過量時，系統(tǒng)均無對應的預警、調節(jié)功能，只有當掘進機掘進位置出現積水、電機或者液壓系統(tǒng)出現高溫預警后方能發(fā)現供水系統(tǒng)故障。因此，文中提出一種綜掘機供水智能控制系統(tǒng)對供水量進行實時監(jiān)測，以便提高綜掘機生產保障能力[3]。

圖1 綜掘機供水系統(tǒng)結構圖

2 供水智能控制系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)構成

綜掘機供水智能控制系統(tǒng)運行原理見圖2 所示，具體在綜掘機原有的供水管路上分別安裝比例電磁水閥、壓力傳感器以及流量傳感器，在供水管路上安裝上述傳感器以及電磁閥即可實現供水量控制以及壓力、流量實時監(jiān)測。

圖2 綜掘機供水智能控制系統(tǒng)運行原理

具體布置的比例電磁水閥I 用以對綜掘機供水總量進行控制，比例電磁水閥II、III 分別控制內噴霧以及外噴霧流量。比例電磁水閥與壓力、流量傳感器進行聯動，并綜合壓力、流量監(jiān)測結果按照預先控制程序控制比例電磁水閥開啟度，實現對供水量的智能控制。比例電磁水閥自身具備信號反饋功能，可綜合實現信號輸出、信號反饋功能；流量傳感器以及壓力傳感器用以監(jiān)測供水系統(tǒng)變化情況。智能控制系統(tǒng)中的PLC 用以對監(jiān)測信號進行處理，并形成控制閉環(huán)[4-5]。

2.2 供水智能控制邏輯

具體綜掘機供水智能控制邏輯見圖3 所示，壓力傳感器I 及III、流量傳感器III 監(jiān)測結果按照預先設定的控制邏輯處理后控制比例電磁水閥II，根據需要調整外噴霧流量及壓力；壓力傳感器II 及流量傳感器II 監(jiān)測結果按照設定邏輯處理后控制比例電磁水閥II，用以調節(jié)內噴霧流量、壓力；比例電磁水閥I 運行控制則依據供水系統(tǒng)中所有壓力、流量傳感器監(jiān)測結果確定。

圖3 綜掘機供水智能控制邏輯圖

供水智能控制系統(tǒng)共設計有3 個水量調節(jié)流量，分別為最高流量、標準流量以及最低流量。當綜掘機實際供水超過供水最高流量時，為了避免巷道掘進迎頭出現積水，PLC 控制器則下向比例電磁水閥I 發(fā)出指令，適當降低開口來降低供水量；當綜掘機實際供水量小于最低流量時，綜掘機截割電機、液壓系統(tǒng)等均無法啟動，從根本上避免設備溫度過高問題，同時適當增加比例電磁水閥I 開口量，提高供水量；當綜掘機供水量在最高到最低流量間時，PLC控制器則依據供水管路中壓力、流量、電機溫度以及液壓系統(tǒng)溫度等綜合分析，判斷供水流量是否在滿足要求，同時根據計算結果調整比例電磁水閥I 開口情況[6-7]。

綜掘機供水標準流量通過現場測試獲取，該流量即為綜掘機工作面常規(guī)供水量M，最高流量為1.1M，最低流量為0.9M。

3 結語

綜掘機智能供水系統(tǒng)結構簡單，主要部件為壓力、流量傳感器以及比例電磁水閥、PLC 控制器等，通過PLC 控制器綜合分析壓力、流量以及綜掘機機載溫度傳感器監(jiān)測數據，通過調整各位置的比例電磁水閥開啟度實現供水量的智能調節(jié)。

在綜掘機上通過使用供水量智能控制系統(tǒng)可實現綜掘機供水量的實時掌握，不僅滿足綜掘機內液壓、機電系統(tǒng)冷卻降溫需要，而且避免綜掘機供水量過大導致巷道迎頭出現積水問題。