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。     

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。     

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。     

液压支架模糊自适应流量匹配策略设计研究

针对目前液压支架跟机运行过程中流量匹配不合理导致的跟机执行速度低和系统压力波动等问题,提出基于模糊控制的液压支架自适应流量匹配策略。利用AMESim软件建立简化的支架液压系统仿真模型,采用MATLAB模糊控制工具箱设计支架流量匹配模糊控制器,实现泵站供液流量的精准控制,为液压支架跟机运行不同动作提供合适的供液流量。结果表明,匹配供液与额定供液相比能提高液压支架跟机速度、减少系统压力波动。     

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。     

乳化液泵站供液方案的研究与优化

为保证工作面液压系统可靠、经济、高效运行,讨论了当前的乳化液供液方案存在的不足,建立了液压支架动作时的数学模型,分析了支架不同动作对流量的需求。为了满足支架不同动作时对流量的不同需求,提出了一种基于支架动作识别从而实现流量匹配的供液方案。用AMESim与MATLAB/Simulink完成对乳化液供液过程的联合仿真,从而验证新供液方案的合理性及优越性。     

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。     

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。     

跟机液压系统压力流量耦合机理研究

针对综采工作面液压支架跟机自动化控制逻辑、供液系统和支架动作速度之间的矛盾关系,对液压支架液压系统进行了模块化、参数化分析。在兼顾进液管路和回液管路布局条件下,分别从稳态特性和瞬态特性角度对支架液压系统进行建模计算,对跟机过程中多动作时管路压力、流量进行解耦分析,推导得出了瞬态、稳态过程中压力随时间变化规律及迭代模型,结果表明,液压缸伸、收瞬间压力变化主要与进液压力、回液压力有关,为时间t的二次方关系。根据上述推导公式以巴彦高勒煤矿工作面实际参数进行赋值,分析了降移升过程中各阶段压力分布特性,并完成了不同供液条件下不同支架动作时液压缸的压力动态数据测量,验证了理论分析模型的科学性和有效性,结果表明,系统背压主要影响稳态过程,对瞬态过程影响较小。     

基于压力控制的多泵并联乳化液泵站系统研究

通过分析乳化液泵站流量、压力对液压支架各工序的影响,针对目前采用的多台小流量乳化液泵,依据主供液管路压力并联供液的泵站组合形式设计了控制系统。通过实验室调试试验,达到了预期目的。     

莒山煤矿3号煤层综放工作面乳化液泵站分析

以莒山煤矿f3101工作面为工程背景,根据工作面液压支架的使用情况和主要参数,通过理论计算,从液压支架初撑力、拉架及推溜力要求的角度综合分析得出乳化液泵站所需压力为31.19 MPa,根据支架移架速度分析得出乳化液泵站额定输出流量为312.4 L/min,最后确定使用BRW400/31.5型乳化液泵,并给出了主要技术参数。实践表明,所确定的乳化液泵站可以满足工作面液压支架正常作业的用液要求。     

液压支架快速移步综述

本文从乳化液泵站流量、工作面供回液管管径、管路布置、支架控制阀的规格和结构以及电液控制等方面论述了提高液压支架移步速度的措施,得出了有益的结论。     

基于开关电磁铁的乳化液泵流量调节方法研究

针对乳化液泵流量调节过程中出现的压力波动显著、动态响应慢等问题,提出了一种基于开关电磁铁的乳化液泵流量调节新方法。在泵排液行程中,由开关电磁铁将进液阀阀芯顶起,使已进入柱塞腔的乳化液被重新压至液箱,以此实现泵供液量的主动调节。对开关电磁铁进行了结构设计,并采用仿真手段进行了静态、瞬态性能分析。为液压支架供液系统的流量调节及乳化液泵的负载敏感化改造提供了一种新思路。     

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。     

冲击载荷作用下液压支架立柱液压系统特性研究

为了解决液压支架立柱受采场冲击载荷易于损坏的问题,利用AMESim仿真软件在构建立柱液压系统中的立柱模型、大流量安全阀模型和重锤模型的基础上,建立了立柱液压系统的冲击模型|按照国家对煤矿液压支架试验要求,对立柱进行冲击试验,研究了立柱液压系统的冲击响应特性,得到了立柱缸体内部乳化液压力峰值及变化曲线,得出在冲击载荷作用下需要加强液压支架立柱二级缸缸体强度、液压支架立柱系统达到压力峰值的响应时间与冲击质量和重锤下落高度存在一定关系等结论,从而为采煤工作面供液系统设计和液压支架设计提供重要依据。     

乳化液均衡输出和协同控制技术研究与实践

为了提高综采工作面的供液系统的质量和效率,最大限度的发挥工作面液压支架的支护能力,给工作面人员、设备提供安全可靠的工作环境,改善工作面设备配套的合理性,降低投资成本,提升综采工作面尤其是自动化工作面生产效率。通过对国家能源集团宁夏煤业有限责任公司近些年在智能供液系统方面的不断尝试和努力创新,反映出国内、外供液系统的发展趋势。结合变频调速技术的供液系统的成功运用,系统阐述了提升供液能力的可行性。针对当前供液系统存在的供需不匹配等问题,在总结了宁夏煤业有限责任公司供液系统现场存在的一系列问题和解决办法的基础上,将目前制约供液系统技术发展的瓶颈问题进行逐一阐述,通过分析液压支架的动作不连续性对供液系统需求量变化极大的特点,得出供液系统"供"的能力与支架"需"的要求相匹配原则。基于大量的现场数据,提出"供液系统的流量需求与采煤机速度成正比,与ASQ时长成反比,与采煤工艺相关"等结论,进而推导出供液系统的均衡输出和协同控制的数学模型,最后提出了建立与工作面液压支架需求端相匹配的变频供液系统的技术,是智能供液系统今后发展方向。     

基于变频乳化液泵的智能联动压力控制系统

为解决综采工作面供液系统压力波动大、供液响应不及时的问题,提出了一种基于跟随压力波动频率变频的多泵启停联动与卸荷阀自适应阶梯控制的系统稳压方法,并设计了一套乳化液泵智能供液控制系统,实现了综采工作面的稳压供液。系统采用主从式系统架构,以KXH12矿用本安型控制器作为主站与分站的控制核心,变频驱动装置选用BPQJ-(1555、60)/1140型矿用组合变频器。主站负责压力控制方法的实现,并协调多泵联动;分站负责乳化泵状态监测,执行主站指令,控制变频器的输出。系统在煤矿井下进行了试验,达到了预期稳压效果。     

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.