一種採煤設備及其滾筒電氣調速系統的製作方法

2023-05-08 21:59:41

專利名稱：一種採煤設備及其滾筒電氣調速系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及礦工設備技術領域，特別涉及一種用於採煤設備的滾筒電氣調速系 統。本發明還涉及一種包括上述滾筒電氣調速系統的採煤設備。
背景技術：
隨著我國經濟建設的快速發展，煤炭需求量日益增大與其落後的產能矛盾逐漸突 出。這就對綜合機械化採煤設備的複雜環境適應性以及開採效率提出了更高的要求。滾筒式採煤機是綜合機械化採煤設備的核心。典型的滾筒式採煤機主要由截割 部、牽引部、電氣裝置等部分組成。其中滾筒是截割部的最關鍵部件之一，決定了採煤機的 生產效率以及整機質量。傳統的滾筒式採煤機截割部由截割電機輸出恆定的動力，從而驅 動滾筒體以恆定的轉速轉動，滾筒體旋轉同時帶動螺旋葉片上的組合截齒進行割煤作業， 螺旋葉片的螺旋滾動將割下的原煤轉運至採煤機的輸送系統上。傳統的滾筒式採煤機滾筒因其只能輸出恆定的轉速和轉矩，難以適應複雜的煤礦 地質條件。井下煤層工作面通常硬度等級是變化的，而且煤層內部含有較多的夾矸甚至是 硬巖，因此滾筒在採煤作業中受力變化較大，特別是當遇到較硬的夾矸或者巖石時，滾筒的 恆定轉速會使輸出轉矩不足從而導致滾筒卡死，甚至造成滾筒上的截齒斷裂，造成重大事 故；此外，恆定的滾筒截割速度和轉矩也阻礙了工作面綜合採煤效率的提高。工作面 的採煤效率需要刮板機和採煤機高度配合實現。目前滾筒式採煤機根據刮板機的載荷能力 僅能調節牽引速度以實現採煤與運輸的平衡，從而達到高效率。由於截割速度恆定，當採煤 機在較軟的煤層進行割煤作業時，滾筒轉速相對過慢，採煤效率降低；而當刮板機落煤量較 大時，滾筒繼續以恆速截割而無法實現降速或停止，從而導致刮板運輸機承載過高而停機。綜上所述，典型的滾筒式採煤機因其恆定的滾筒截割速度，難以適應複雜的煤礦 地質條件需要，且阻礙了採煤效率的進一步提高。因此以上兩個方面成為本領域技術人員 亟須解決的問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，其既能夠保證採煤 設備的採煤效率，又能夠避免滾筒遇到硬煤層而造成的損壞，提高了滾筒的使用壽命。本發 明的另一目的是提供一種包括上述滾筒電氣調速系統的採煤設備。為解決上述技術問題，本發明提供一種用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，包 括第一檢測元件，實時檢測所述採煤設備的滾筒的工作阻力，並得到與所述工作阻 力大小相應的輸出信號；控制元件，接收所述輸出信號，將所述輸出信號與預定信號相比較，並根據預定策 略控制調速元件調速；
調速元件，所述控制元件的控制下調節所述滾筒的截割電機的輸出動力；截割電機，在所述調速元件的控制下向所述滾筒輸出動力，並控制所述滾筒的轉速。優選地，所述預定策略為，當所述滾筒的工作阻力大於預定阻力時，控制所述截割 電機降低所述輸出動力，所述截割電機控制所述滾筒降低轉速；當所述滾筒的工作阻力小 於或者等於所述預定阻力時，控制所述截割電機提高所述輸出動力，所述截割電機控制所 述滾筒提高轉速。優選地，所述截割電機為調速電機。優選地，所述調速元件包括反饋模塊，所述反饋模塊反饋所述調速電機的速度。優選地，還包括牽引調速元件，所述控制元件控制所述牽引調速元件調節牽引速 度，所述採煤設備的牽引速度與其截割速度相匹配。優選地，還包括第二檢測元件和第三檢測元件，所述控制元件控制所述第二檢測 元件檢測所述滾筒的裝煤效果，所述控制元件控制所述第三檢測元件接收所述採煤設備的 運輸機的受力情況信號，根據所述運輸機的受力情況控制所述採煤設備的截割速度和牽引 速度。優選地，所述輸出信號為電信號。本發明還提供一種採煤設備，包括滾筒和調節所述滾筒轉速的滾筒電氣調速系 統，所述滾筒電氣調速系統為如上述任一項所述的滾筒電氣調速系統。本發明所提供的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，包括第一檢測元件、控制元 件、調速元件和截割電機，其中第一檢測元件用於實時檢測所述採煤設備的滾筒的工作阻 力，並得到與所述工作阻力大小相應的輸出信號的檢測元件、用於接收所述輸出信號，將所 述輸出信號與預定信號相比較，並根據預定策略發送相應指令送入調速元件進行調速的控 制元件和在調速元件的控制下向所述滾筒輸出動力，並控制滾筒的轉速的截割電機；這樣， 當採煤設備在不同硬度的煤層中工作，或者在割煤時遇到斷層或夾矸時，檢測元件檢測到 的滾筒的受力會發生變化，則檢測元件相控制原價發出的輸出信號會發生變化，根據該輸 出信號與預定信號的比較和控制預定策略，滾筒的截割電機的輸出動力會發生變化，從而 會改變滾筒的轉速，令滾筒的轉速適應隨時變化的割煤煤層狀況，避免了滾筒遇到硬煤層 而造成的損壞，提高了滾筒的使用壽命；同時，在常態的使用情況下，例如採煤設備在較軟 煤層中工作時，又能夠保證滾筒具有較快的轉速，從而保證了採煤設備的採煤效率。在一種優選的實施方式中，所述預定策略為，當所述滾筒的工作阻力大於預定阻 力時，控制所述截割電機降低所述輸出動力，所述截割電機控制所述滾筒降低轉速；當所述 滾筒的工作阻力小於或者等於所述預定力時，控制所述截割電機提高所述輸出動力，所述 截割電機控制所述滾筒提高轉速；這樣，控制策略較為簡單，從而簡化了控制元件的設計難 度，降低了生產和設計成本。此外，控制元件還可以通過牽引調速元件調節牽引速度，使採煤機牽引速度與截 割速度合理匹配，實現安全高效截割。控制元件還可以通過第二檢測元件檢測滾筒裝煤效 果、通過第三檢測元件接收運輸機受力情況，然後控制採煤機截割和牽引速度，保證綜採設 備高產高效。在另一種優選的實施方式中，本發明所提供的截割電機為變頻電機；這樣，能夠簡單高效地實現滾筒轉速的改變，且變頻電機為本領域的常規設備，生產和使用成本較低。


圖1為本發明所提供的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統一種具體實施方式
的 結構示意圖；圖2為本發明所提供的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統另一種具體實施方式
的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的核心是提供一種用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，其既能夠保證採煤 設備的採煤效率，又能夠避免滾筒遇到硬煤層而造成的損壞，提高了滾筒的使用壽命。本發 明的另一核心是提供一種包括上述滾筒電氣調速系統的採煤設備。為了使本技術領域的人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實 施方式對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖1，圖1為本發明所提供的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統一種具體 實施方式的結構示意圖。在一種實施方式中，本發明所提供的滾筒電氣調速系統用於採煤設備，顯然地， 該採煤設備應該是具有滾筒4結構的採煤機，可以為各種螺旋滾筒式採煤機，也可以為其 他滾筒形式的滾筒採煤機，相應地，該採煤設備可以為單滾筒採煤機，也可以為雙滾筒採煤 機，只要涉及到具有滾筒結構的採煤設備都可以作為本發明所提供的滾筒調速系統的載 體，採煤設備的具體形式在此不做限定。本發明所提供的滾筒電氣調速系統包括控制元件1、調速元件2、截割電機3、第二 檢測元件6、第四檢測元件9、牽引調速元件7和第三檢測元件11 ；所述第一檢測元件5的 輸出端與所述控制元件1的輸入端連接，所述控制元件1的輸出端與調速元件2的輸入端 連接，所述調速元件2的輸出端與截割電機3的輸入端連接，所述截割電機3的輸出端與所 述採煤設備的滾筒4連接。第一檢測元件5用於實時檢測採煤設備的滾筒4的工作阻力狀 況，並得到與工作阻力大小相應的輸出信號；該輸出信號可以為各種與工作阻力相對應的 信號，例如壓力信號或者電信號等，該輸出信號根據滾筒4的工作阻力狀況的變化而變化， 且該輸出信號的不同數值對應不同的工作阻力狀況。控制元件1用於接收上述輸出信號， 將輸出信號與預定信號相比較，並根據預定策略發送相應指令送入調速元件2 ；調速元件2 根據輸入指令與反饋信號控制驅動所述滾筒4的截割電機3的輸出動力；顯然地，上述預定 信號應該是與輸出信號的類型相同性質的信號，兩者應該具有可比性，具體地，當輸出信號 為電信號時，預定信號也相應地應該為電信號，當輸出信號為壓力信號時，預定信號也相應 地為壓力信號，依此類推。截割電機3用於在控制元件1的控制與調速元件2的驅動下向 滾筒4輸出動力，並控制滾筒4的轉速。需要指出的是，本文所述的連接主要用於說明信號的傳遞路徑，既包括通過有線 方式連接實現信號的傳遞，也包括通過無線方式連接實現信號的傳遞。本發明所涉及的滾筒4的結構形式可以與常規的滾筒結構相同，該滾筒4也可以 包括滾筒體、設置在滾筒體上的組合式的螺旋葉片、安裝在螺旋葉片上的組合截齒；在採煤機工作時，截割電機3輸出恆定的動力，從而驅動滾筒體以恆定的轉速轉動，滾筒體旋轉同 時帶動螺旋葉片上的組合截齒進行割煤作業，螺旋葉片的螺旋滾動將割下的原煤轉運至採 煤機的輸送系統上，控制元件可以通過第二檢測元件6檢測滾筒的裝煤效果。這樣，當採煤設備在不同硬度的煤層中工作，或者在割煤時遇到斷層或夾矸時，第 一檢測元件5檢測到的滾筒4的受力會發生變化，則第一檢測元件5相應發出的輸出信號 會發生變化，根據該輸出信號與預定信號的比較和控制預定策略，滾筒4的截割電機3的輸 出動力會發生變化，從而會改變滾筒4的轉速，令滾筒4的轉速適應隨時變化的割煤煤層狀 況，避免了滾筒4遇到硬煤層而造成的損壞，提高了滾筒4的使用壽命；同時，在常態的使用 情況下，例如採煤設備在較軟煤層中工作時，又能夠保證滾筒4具有較快的轉速，從而保證 了採煤設備的採煤效率。上述預定策略可以為，當所述滾筒4的工作阻力大於預定力時，控制所述截割電 機3降低所述輸出動力，所述截割電機3控制所述滾筒4降低轉速；當所述滾筒4的工作阻 力小於或者等於所述預定力時，控制所述截割電機3提高輸出動力，所述截割電機3控制所 述滾筒4提高轉速；這樣，控制策略較為簡單，從而簡化了控制元件2的設計難度，降低了生 產和設計成本。預定策略也不局限於上述具體形式，只要能夠實現通過對比實現截割電機3輸出 動力的改變，進而實現滾筒4轉速的調節即可，例如，預定策略還可以為，當輸出信號為電 信號時，當檢測到的電壓或者其他電參數大於預定電壓或者預定電參數的大小時，控制截 割電機3降低輸出動力，從而控制滾筒4降低轉速；當檢測到的電壓或者其他電參數小於 預定電壓或者預定電參數的大小時，控制截割電機3提高輸出動力，從而控制滾筒4提高轉 速。此外，本發明所提供的滾筒電氣調速系統還包括牽引調速元件7，所述控制元件1 控制所述牽引調速元件7調節牽引速度，所述採煤設備的牽引速度與其截割速度相匹配。 具體地，控制元件通過第四檢測元件9檢測牽引速度，然後由牽引調速元件7調節牽引電機 8的牽引速度，使採煤設備的牽引速度與其截割速度合理匹配，實現安全高效截割。本發明所提供的滾筒電氣調速系統還包括第二檢測元件6和第三檢測元件11，所 述控制元件控制所述第二檢測元件6檢測所述滾筒的裝煤效果，所述控制元件控制所述第 三檢測元件11接收所述採煤設備的運輸機10的受力情況信號，根據所述運輸機10的受力 情況控制所述採煤設備的截割速度和牽引速度。控制元件通過檢測元件11接收運輸機受 力情況，然後控制採煤機截割和牽引速度，保證綜採設備高產高效。還可以對本發明所提供的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統進行進一步的改進。請參考圖2，圖2為本發明所提供的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統一種具體 實施方式的結構示意圖。在一種具體實施方式
中，本發明所提供的截割電機3可以為變頻電機12;這樣，能 夠簡單高效地實現滾筒4轉速的改變，且變頻電機12為本領域的常規設備，生產和使用成 本較低。上述截割電機3也不局限於變頻電機12，其也可以為其他能夠實現轉速改變的動 力設備。本發明所提供的第一檢測元件5與控制元件1、調速元件2可以為同一控制模塊；將第一檢測元件5和控制元件1、調速元件2整合成一個元件，節約了系統所佔的空間，簡化 了系統的結構。顯然地，也不局限於將第一檢測元件5和控制元件1、調速元件2整合為同一控制 模塊的形式，也可以為單獨的檢測、控制和調速模塊，第一檢測元件5可以為壓力傳感器， 控制元件1可以為邏輯控制器，調速元件2可以為變頻器等。上述整合後的控制模塊可以為變頻控制器13，該變頻控制器13既能夠實現檢測 與控制調速的一體化功能，且功能較為穩定，可靠性較高。該控制模塊也不局限於變頻控制 器13，其也可以為本領域中常規使用的其他能夠實現檢測、控制與調速的元件。除了上述滾筒電氣調速系統，本發明還提供了一種包括上述滾筒電氣調速系統的 採煤設備，該採煤設備的其他各部分結構請參考現有技術，在此不再贅述。以上對本發明所提供的一種採煤設備及其滾筒電氣調速系統進行了詳細介紹。本 文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於 幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落 入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，其特徵在於，包括第一檢測元件(5)，實時檢測所述採煤設備的滾筒的工作阻力，並得到與所述工作 阻力大小相應的輸出信號；控制元件(1)，接收所述輸出信號，將所述輸出信號與預定信號相比較，並根據預定策 略控制調速元件調速；調速元件O)，所述控制元件⑴的控制下調節所述滾筒⑷截割電機的輸出動力；截割電機(3)，在所述調速元件O)的控制下向所述滾筒(4)輸出動力，並控制所述滾 筒(4)的轉速。
2.根據權利要求1所述的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，其特徵在於，所述預定 策略為，當所述滾筒(4)的工作阻力大於預定阻力時，控制所述截割電機(3)降低所述輸出 動力，所述截割電機⑶控制所述滾筒⑷降低轉速；當所述滾筒⑷的工作阻力小於或者 等於所述預定阻力時，控制所述截割電機⑶提高所述輸出動力，所述截割電機⑶控制所 述滾筒(4)提高轉速。
3.根據權利要求2所述的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，其特徵在於，所述截割 電機(3)為調速電機。
4.根據權利要求3所述的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，其特徵在於，所述調速 元件( 包括反饋模塊，所述反饋模塊反饋所述調速電機的速度。
5.根據權利要求1至4任一項所述的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，其特徵在於， 還包括牽引調速元件(7)，所述控制元件(1)控制所述牽引調速元件(7)調節牽引速度，所 述採煤設備的牽引速度與其截割速度相匹配。
6.根據權利要求1至4任一項所述的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，其特徵在於， 還包括第二檢測元件(6)和第三檢測元件(11)，所述控制元件控制所述第二檢測元件(6) 檢測所述滾筒的裝煤效果，所述控制元件控制所述第三檢測元件(11)接收所述採煤設備 的運輸機的受力情況信號，根據所述運輸機的受力情況控制所述採煤設備的截割速度和牽 引速度。
7.根據權利要求1至4任一項所述的用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，其特徵在於， 所述輸出信號為電信號。
8.一種採煤設備，包括滾筒(4)和調節所述滾筒(4)轉速的滾筒電氣調速系統，其特徵 在於，所述滾筒電氣調速系統為如權利要求1至7任一項所述的滾筒電氣調速系統。
全文摘要
本發明公開了一種用於採煤設備的滾筒電氣調速系統，包括第一檢測元件、控制元件，和調速元件。本發明滾筒的轉速可以適應隨時變化的割煤煤層狀況，避免了滾筒遇到硬煤層而造成的損壞，提高了滾筒的使用壽命；同時，在常態的使用情況下，例如採煤設備在較軟煤層中工作時，又能夠保證滾筒具有較快的轉速，從而保證了採煤設備的採煤效率。控制元件還可以通過牽引調速元件調節牽引速度，使採煤機牽引速度與截割速度合理匹配，實現安全高效截割。控制元件還可以通過檢測元件檢測滾筒裝煤效果，通過檢測元件接收運輸機受力情況，然後控制採煤機截割和牽引速度，保證綜採設備高產高效。本發明還公開了一種包括上述滾筒電氣調速系統的採煤設備。
文檔編號E21C25/06GK102108862SQ20101061713
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者馮涇若, 劉召安, 史喜陽, 張會, 張景暉, 楊懷東, 梁鴻雁, 苑雪濤, 虎新武, 車昊庭, 黃向陽 申請人:三一重型裝備有限公司