随着国家“煤矿开采装备智能化”战略的推进,为了提高设备的智能化程度、改善工人劳动条件和提高矿井的生产效率,采煤机传感器技术在智能矿山建设中的作用也越来越重要。
采煤机传感器应用现状
采煤机自动化技术的实现,实质上就是各类传感器的应用,通过传感器检测各类数据变量,接入到电控系统进行逻辑判断而实现对采煤机的控制与保护。从应用在采煤机摇臂、牵引部内部传动箱里的温度传感器,到检测最小安全距离的毫米波雷达,采煤机机身装载的传感器已达数十种,并由此开发出一系列控制程序构成了采煤机自动化技术的基础。
1 温度传感器
温度传感器是采煤机最常见的配置,通常用来检测各电机绕组温度和齿轮传动箱内部油液温度,起到过热停机保护的功能。
1)采煤机电动机均在电动机内部预埋温度传感器,温度传感器的感温元件大多为PT100型正温度系数热敏电阻,量程范围为-40℃~200℃,输出电阻信号,采用8.5mm电缆接入传感中心显示数据。
2)齿轮箱温度传感器以螺纹拧入的方式与壳体连接,只需在箱体外部增加一个螺纹孔与油池连通即可,安装方便,检测精度也较高。
从实际应用情况看,温度传感器的使用效果还是不错的,可以满足温度检测的需要。但温度传感器安装在壳体外部,传感器引线容易被杂乱的水管或油管碰坏,需要增加外部保护。
2 压力传感器
压力传感器通常并联接在采煤机的油路和水路系统中,用以检测管路压力。油路中通常串接在背压回路,背压用来控制手液动换向阀和制动闸的开启和关闭。采煤机机身水路分为高压、低压两路,低压水用来冷却电机、变频器。压力传感器可实时检测冷却水路压力,当压力未达设定值时可控制采煤机停机。
水压传感器需接在采煤机先导回路中控制启停,在实际应用中,如果工作面的供水压力不稳定,将会导致水压传感器实时检测数值达不到送电要求,采煤机无法启动,因此许多煤矿会将此传感器节点甩开使用。
3 流量传感器
流量传感器通常与压力传感器同时使用,串接在低压水路中,对采煤机变频器顶底板、立板水道的冷却水支路进行实时监测,提供该支路水流量数据,从而判断是否达到冷却效果设定值。
流量传感器与水压传感器所起的作用相似,可判断冷却水流量是否满足部件的冷却要求,一旦达不到设定值便会启动停机保护功能,因此要求煤矿的井下供水系统具有稳定性。
4 摇臂摆角传感器
采高控制是采煤机自动化的关键点。摇臂摆角传感器是实现摇臂摆动角度变化达到采高精确控制的关键元件。
摆角传感器由许多钢制零部件组成,井下环境潮湿,如果普通材质不进行防锈处理,很快就会发生锈蚀,一旦发生锈蚀,会影响传递精度并产生较大阻力,这是目前其频繁损坏的主要原因。可采用不锈钢材质改善抗锈蚀能力,或采用完全封闭式结构,加装密封圈防水,提高摆角传感器的使用寿命。
5 位置编码器
采煤机在采煤工作面中的定位坐标对于工作面自动化系统工程非常重要,获取的位置参数可以提供给记忆截割、自动移架等后续程序使用。
位置编码器采用多圈绝对型光电编码器,为了更好地保护位置编码器,通常将位置编码器安装在牵引传动箱体内部的高速级轴端。按高速级与行走轮的减速比换算得到编码器每转动一圈采煤机前进的距离,再将数据发送到传感中心。
6 振动噪声传感器
针对滚筒截齿破碎煤岩所产生的蕴含煤岩分界特征的信号(二次效应)产生机理,在信号相关性分析和检测优化研究的基础上,研制出振动噪声传感器,并研制配套的可用于井下现场安装使用的防爆型截割二次效应信号的高速高精度采集存储装置。
振动噪声传感器和采集存储装置安装于采煤机摇臂的适当位置,进行实际生产截割煤岩的过程中的各种选定参数(负荷、振动和噪声等)信号的数字化采集存储工作。