[發(fā)明專利]一種基于采煤機截割電機多參數(shù)的煤巖性狀識別系統(tǒng)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410562428.5
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104329091A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊健健;吳淼;李旭;姜海;趙國瑞;周劍鋒;趙新贏;吉曉冬;楊子賢
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(北京)
• 主分類號: E21C39/00
• 分類號: E21C39/00;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于采集機電設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)的儀器及一種識別機電設(shè)備負載介質(zhì)的方法，尤其是能用于煤礦井下采煤機識別截割煤巖性狀的系統(tǒng)和方法。?

背景技術(shù)

煤礦井下大型采掘設(shè)備，是指為煤礦井下綜采工作面使用的各種采煤機和綜掘工作面使用的各種掘進機，是煤炭綜合機械化生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的大型設(shè)備。?

在井下作業(yè)，工作環(huán)境惡劣，粉塵量大，能見度低，工作空間狹窄，極易偏離工作方向和造成機械設(shè)備的損耗，因此對設(shè)備性能要求較高。而煤炭生產(chǎn)是一個惡性事故頻發(fā)的行業(yè)，事故死亡人數(shù)遠遠高于發(fā)達國家和世界平均事故死亡率。發(fā)展無人值守，最大程度上實現(xiàn)工作面的無人化，有助于提高生產(chǎn)過程的安全性，是煤礦機械發(fā)展的一個方向。?

井下生產(chǎn)設(shè)備日趨大型化、高速化、自動化和智能化，年產(chǎn)煤量也逐年攀升，一旦出現(xiàn)設(shè)備故障，造成的損失也就更大，因此對系統(tǒng)的安全性、可靠性和有效性的要求也進一步提高。?

而采煤機識別截割煤巖性狀的前提是獲取采煤機的工作狀態(tài)參數(shù)并進行狀態(tài)監(jiān)測。研制用在井下機電設(shè)備的機載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集和記錄該設(shè)備的各種工作狀態(tài)參數(shù)，實現(xiàn)設(shè)備健康運行的實時工作狀態(tài)參數(shù)的跟蹤和記錄，識別截割煤巖性狀硬度。?

煤層組織中含有成分不同的巖石和硬夾雜物，它們的含量、形狀和物理一機械性質(zhì)各異，加上煤層結(jié)構(gòu)中有層理(沉積礦物中天然形成的分層面)、節(jié)理(由各種地質(zhì)力的作用而形成的剪切斷裂面)等裂隙，所以使煤層各處的性質(zhì)不同，即煤是一種非均質(zhì)、各向異性的脆性物質(zhì)。?

硬度或堅固性是一種表示煤巖破碎難易程度的綜合指標，它是煤巖體抵抗拉力、剪切、彎曲和熱力等作用的綜合表現(xiàn)。?

硬度系數(shù)f表示煤巖的堅固性大小。是蘇聯(lián)學者普羅托季雅柯諾夫于1926年提出的，因此又稱普氏系數(shù)。可以用搗碎法測量硬度系數(shù)，還可以采用計算普氏系數(shù)的其中一種方法，即根據(jù)煤巖的極限抗壓強度σ_y(MPa)近似確定。?

我國用硬度系數(shù)來進行巖石分級和煤層分類。煤和軟巖f≤4，中硬巖f＝4～8，硬巖f≥8，最硬的巖石f達20；同時還規(guī)定：f≤1.5的煤為軟煤，f＝1.5～3.0的煤為中硬煤，?f≥3的煤為硬煤。?

研究采煤機電機工作參數(shù)與煤巖硬度影響關(guān)系，其中，電機工作參數(shù)主要研究截割電機與牽引電機工作參數(shù)，截割電機是滾筒執(zhí)行旋轉(zhuǎn)切割的動力來源，因此滾筒截割煤巖承受載荷將通過傳動機構(gòu)傳遞至截割電機，而滾筒所承受的沿采煤機行走方向的阻力同樣影響牽引電機，除此之外采煤機左右搖臂的升降油缸的油壓以及牽引電機的牽引速度也是重要衡量識別煤巖性狀的關(guān)鍵參數(shù)。?

進行煤礦井下采煤機多參數(shù)采集存儲分析為識別截割煤巖性狀的意義主要有：?

(1)于獲取煤礦井下采煤機工作時的大量原始數(shù)據(jù)，為其識別煤巖性狀和健康診斷的研究提供了寶貴資料；?

(2)為煤礦井下采煤機自主截割功能實現(xiàn)的設(shè)計及完善提供了重要的參考數(shù)據(jù)和方法。?

(3)為煤礦井下安全生產(chǎn)的信息化，和最終的無人化的研究積累最原始最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)參考資料。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于，提供一種采煤機截割電機多參數(shù)采集記錄系統(tǒng)和識別截割煤巖性狀的技術(shù)方法，解決上述難題，以達到對煤礦井下采煤機實現(xiàn)機載長時間大容量記錄其自身的各種運行狀態(tài)參數(shù)的要求并且綜合分析基于截割電機和牽引電機的電壓、電流、溫度、扭矩信息，并輔助分析搖臂振動信號、采煤機左右搖臂升降油缸壓力、牽引電機速度信號，建立運用小波包分析振動信號的不同頻段能量特征，運用概率統(tǒng)計樣本分析截割電機工作參數(shù)的特征分布、多傳感器信息融合技術(shù)綜合建立不同煤巖性狀數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)基于采煤機截割電機參數(shù)的煤巖性狀識別系統(tǒng)和方法。?

基于采煤機截割電機參數(shù)的煤巖性狀識別系統(tǒng)包括：大容量數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，采煤機電氣主控制器、本質(zhì)安全型振動加速度傳感器、振動數(shù)據(jù)傳輸電纜、通信數(shù)據(jù)傳輸線，采煤機機載電源。?

基于采煤機截割電機的多參數(shù)主要是指截割電機和牽引電機的電壓、電流、溫度、扭矩信息，上述的分析方法如下：?

截割電機電壓電流確定截割煤巖性狀特征值分析方法?

通過采集存儲采煤機截割左右截割電機及牽引電機的電壓電流信息，運用概率統(tǒng)計樣本分析截割電機工作參數(shù)的特征分布，確定識別滾筒截割煤巖不同性狀特征值的數(shù)據(jù)庫，該特征值的建立理論模型是通過計算截割電機輸入功率，一般采煤機為三相異步電機，其功率值的計?算方法如下：?

U_L——截割電機線電壓；?