摘要：针对现有采煤机人工控制调高系统效率低、精度差，无法满足井下自动综采作业需求的情况，提出了一种新的采煤机智能调高控制系统，其采用了基于人工记忆截割及负载变化的负反馈控制逻辑，实现了对采煤机摇臂调高的智能控制。根据实际应用表明该控制系统对摇臂截割高度的控制精度达到了±10mm，完全满足井下自动化截割作业的需求。
关键词：采煤机;调高控制;记忆截割
引言
采煤机作为煤矿井下综采作业的核心设备，已经成为制约井下自动综采水平进一步提升的关键。由于煤矿井下地质环境复杂，目前采煤机在工作过程中主要依靠作业人员根据井下煤层分布情况调整截割滚筒的截割高度，调整速度慢、精度差，经常出现触顶事故，给井下综采作业效率和作业安全带来了较大的隐患。因此本文提出了一种采煤机智能调高控制系统。
1智能调高控制系统结构
对采煤机摇臂的调高控制主要是依据采煤机截割作业时的进给速度、截割路径、煤层高度等，而采煤机进给速度与截割煤层的硬度有直接的关系，根据采煤机截割作业流程及无人化综采作业需求，本文所提出的采煤机自动调高控制系统结构如图1所示[1]。由图1可知，在采煤机截割作业过程中，系统根据采煤机的截割轨迹路径，自动转换为采煤机截割作业时在各个控制点的进给速度和截割滚筒的高度坐标，作为采煤机自动截割控制的依据，这些信息经过系统的D/A放大器转换[2]、放大后传递到采煤机进给控制系统和调高控制系统，从而在截割作业过程中控制采煤机的进给速度和截割作业高度。为了确保系统调节控制的精确性，在截割作业过程中位于采煤机上的各类传感器设备对采煤机截割作业过程中的姿态、位置进行检测，将检测结果以负反馈调节的模式传输到反馈系统，实现对采煤机截割控制的闭环调整。在控制的过程中位于截割机构上的截割负载检测系统通过对作用在采煤机上的截割负载的监测，来判断岩层的硬度状态，根据不同硬度下设计的截割控制逻辑实现对采煤机进给速度和截割滚筒调高控制的依据，为了确保在复杂状态下综采作业的安全性，系统还设置有远程控制系统，实现紧急情况下的人工远程控制作业。
2智能调高控制系统的煤岩硬度自动识别功能
采煤机在截割作业过程中的运动主要包括进给运动、摇臂的截割运动及截割机构的截割转速，为了确保采煤机在截割作业过程中截割驱动系统的运行稳定性，需要根据截割负载来灵活调整截割转速、进给速度等，传统的截割控制系统中对煤岩截割硬度的识别主要是提前对井下岩层情况进行研究，然后输入到控制系统中，但该方案所获取的截割硬度情况极为不准确，导致采煤机截割作业中经常出现截齿断裂、截割驱动系统磨损过度，使用寿命降低等。为了实现对截割过程中截割负载变化情况的实时监控，本文提出了一种基于电流监测法的截割负载判断方案，当作用在截割滚筒上的负载发生变化后会导致截割驱动电机的截割电流发生变化，利用水泥、石块、沙子制作不同硬度的样块[3]，对不同硬度下截割作业时的电机截割电流进行统计，形成与硬度对应的截割电流对照表，将其输入到控制系统中，通过检测截割电机的截割电流即可判断出岩壁的硬度状态，从而针对性地选择对应的采煤机进行速度、该岩层硬度识别系统能够精确地监测到煤岩硬度的变化情况，快速地对截割状态进行匹配，满足不同地质条件下的截割稳定性需求，从而实现对摇臂高度精确调节的目的。
3智能调高控制系统的采煤机摇臂调高执行机构
采煤机调高控制系统输出的控制信号传输到调高执行机构内，通过控制液压油缸的伸出量来实现对执行机构高度的灵活调整[4]。为了确保对执行机构高度调整的灵活性和精确性，该采煤机摇臂调高执行机构中采用了电磁比例溢流阀调节，调高控制信号传输到电磁比例溢流阀中，通过控制比例溢流阀开度的大小来实现对执行油缸伸出量的精确控制，确保对采煤机摇臂高度调节的精确性，该采煤机摇臂调高执行机构如图3所示。通过对采煤机的调高控制系统的升级，实现了在截割作业过程中对截割负载的精确监测，以此为调高执行机构的调节基础信号，实现了在运行过程中的智能调高控制，根据实际测量，其调节精度达到了±10mm，实现了对最佳的截割转速和进给速度的快速匹配，有效提升了截割作业效率，极大地确保了井下综采作业的安全性和经济性。
4结论
1）采煤机调高智能控制系统采用了负反馈调节的控制模式，以煤岩硬度为调节控制依据，具有逻辑控制简单、精确度高、反应速度快的优点；2）煤岩硬度的自动识别采用基于电流监测法的截割负载判断方案，能够快速地对煤岩硬度的变化情况进行反应，满足快速调整的需求；3)该调高控制系统，实现了在运行过程中的智能调高控制，其调节精度达到了±10mm，实现了对最佳的截割转速和进给速度的快速匹配，有效提升了截割作业效率。
参考文献
[1]高永新，张新鑫.采煤机自动调高控制系统设计[J].测控技术，2016，35（5）：57－60．
[2]丁文凯.基于PLC的采煤机自动调高控制系统研究[J].机械管理开发，2018（1）：30-32.
[3]权国通，谭超，周斌.基于模糊自适应PID算法的采煤机液压自动调高系统研究[J].矿山机械，2010，38（15）：20-23.
[4]赵丽娟，李苗.采煤机自动调高系统的模糊PID控制仿真[J].辽宁工程技术大学学报，2016（10）：1075-1080．
作者:张伟 单位:山西晋煤集团泽州天安苇町煤业有限公司