刮板输送机多永磁电机串联驱动新模式及关键技术

装备智能化是煤炭行业高质量发展的必然趋势,伴随着煤矿超大采高、超长工作面的建设,刮板输送机不断朝着重型长运距的方向发展,并且永磁直驱已逐渐取代“异步电机+减速器”成为刮板输送机的主要驱动方式,而传统双驱动刮板输送机存在停机率高、煤流分布不均且能耗大、跟踪性能差的问题,尤其长运距下链条张力波动大造成驱动电机电路涌动,已成为制约我国刮板输送机智能化发展的主要难题。根据刮板输送机面临的主要问题和发展需求,提出了刮板输送机多永磁电机串联“驱动-传动”输送新模式,并阐述了多永磁电机串联驱动刮板输送机这一研究领域涉及的关键技术研究现状,包括刮板输送机故障诊断与状态识别技术、多电机串联驱动“机-电”耦合动力学特性、多永磁电机同步控制技术、多智能体自适应协同控制,对于多驱动刮板输送机的设计研发具有一定的适应性和借鉴性;针对刮板输送机多永磁电机串联驱动系统研究面临的难题,将该系统分为4项关键科学技术：(1)多驱动刮板输送机新构型设计;(2)多驱动刮板输送机非线性机-电耦合动力学建模;(3)多驱动刮板输送机链条张力脉动与主动控制;(4)串联驱动刮板输送机主动容错与自适应协同控制;从结构设计与优化、整机运维...     

基于多特征信息融合的截齿磨损程度识别研究

为实现截割过程中截齿磨损程度的在线监测和精准识别,提出一种基于多特征信息融合的采煤机截齿磨损程度识别方法。针对不同磨损程度截齿截割过程中的振动和声发射信号进行时域分析和小波包分析;针对两相邻磨损程度截齿的特征样本存在数据交集,增加系统识别难度的问题,构建最小模糊度优化模型并计算各特征参数的最优模糊隶属度函数,获取特征样本的最大隶属度。运用多特征数据样本对BP(back-propagation)神经网络识别模型进行学习和训练。实验结果表明,截齿磨损程度识别模型的判别结果和样本实际磨损类别相符,能够实现对截齿磨损程度的在线监测和精准识别。研究结果对于实际工程中截齿的监测和更换具有重要意义。     

基于声发射与D-S证据理论的截齿磨损状态识别

为实现采煤机截割过程中截齿磨损状态的智能化监测,采用声发射信号采集装置对截割4种不同比例煤岩试件的信号进行采集,应用3层小波包分解及重构技术对信号进行处理,并提取特征值作为样本空间,利用D-S证据理论方法对截齿磨损程度进行智能识别。结果表明:12.5～25.0 kHz频段和37.5～50.0 kHz频段内能量集中,且能量随截齿磨损程度的增加而减小,因此选取上述2个频段能量占总能量的比值作为特征值,在4种工况的证据体联合作用下,截齿磨损状态智能识别精度达到约90%。此方法可为准确掌握截齿磨损状态,确定截齿更换周期,提高采煤机的截割效率,实现井下智能化开采提供基础。     

基于小波包与SOM神经网络的截齿磨损状态识别

为实现采煤机截割过程中截齿磨损状态的实时在线监测,采用声发射传感器对不同磨损程度截齿截割时的声发射信号进行采集,采用小波包分析方法分析声发射信号不同频带能量的变化规律,建立能量值的样本空间,构建基于SOM神经网络的截齿磨损识别模型,实现对截齿不同磨损状态的在线监测。通过随机测试实验对截齿磨损状态识别模型进行验证,结果表明,基于小波包分析与SOM神经网络的截齿预测磨损状态识别模型识别精度较高,测试样本识别精度约95%。研究结果为准确识别截齿的磨损状态、提高采煤机的工作效率提供一种重要的技术手段。     

温度-腐蚀面积耦合作用下矿用圆环链冲击特性

为研究温度与腐蚀面积对圆环链冲击特性的影响,建立圆环链腐蚀模型,利用ABAQUS有限元分析软件对圆环链不同区域(Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区)在不同温度、不同腐蚀面积及温度-腐蚀面积耦合作用下的重载启动过程进行仿真研究,并提取启动过程中的冲击特性稳态值,利用MATLAB拟合得到冲击特性与温度及腐蚀面积的关系,并进行实验验证。结果表明:23MnNiCrMo54钢屈服强度随温度升高而下降,重载启动过程中,腐蚀位置位于Ⅲ区的腐蚀链环的最大稳态应力明显高于Ⅰ区、Ⅱ区,且均由较大面积达到屈服状态,并得到不同冲击特性(稳态应力、稳态摩擦耗散能、塑性耗散能、稳态内能)与温度及腐蚀面积的关系函数。     

分离式螺旋钻具截割与输送协同优化研究

螺旋钻具被广泛应用于矿山开采、探索与安全保障等领域，是矿山设备中的重要组成部分。针对钻具最佳截割转速与输送转速不匹配问题，提出新型分离式钻具结构，实现钻头截割转速与钻杆输送转速独立控制，利用离散元数值模拟与力学分析法分别建立钻头截割比能耗与钻杆输送比能耗数学模型，通过多目标优化理论以钻具截割比能耗和输送比能耗之和最小为目标，对钻具截割与输送参数进行协同优化，优化结果表明：钻具截割与输送总装机功率不变条件下，传统钻具截割与输送共用同一个电机具有功率集中优势，钻具在不同工况下均能达到电机额定功率输出，有效提高钻具进给速度增加钻具单位时间的开采效率，而分离式钻具将电机总功率进行拆分，一部分用于钻头截割，一部分用于钻杆输送，两部分相互独立，钻具开采过程中截割电机额定功率输出，而输送电机输出功率根据物料输送需求进行调整，从而导致输送电机一部分功率不能完全发挥处于闲置状态。由于钻具进给速度较低，当钻杆与钻头转动同速时，将会导致钻杆单位时间输送能力高于钻头单位时间截割能力，造成钻杆一部分做工为无效功，造成电机能耗浪费，而分离式钻具能够根据钻头截割能力对钻杆的输送能力进行匹配，避免输送电机做过多无效功...