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适用于少人或无人工作面的采煤机自动截割控制技术研究与应用

获奖分类: 陕西省科学技术进步奖

获奖名称: 适用于少人或无人工作面的采煤机自动截割控制技术研究与应用

获奖年份: 2014

获奖级别: 一等奖

主要完成单位: 西安重工装备制造集团有限公司、西安煤矿机械有限公司、西安科技大学、山西中新唐山沟煤业有限责任公司

主要完成人: 王增强、惠万里、马宏伟、张大伟、赵友军、赵亦辉、杨五五、赵斌、王维发、袁智、张旭辉

成果简介:

1、项目所属领域:综采工作面数字化、自动化、智能化已成为国内外煤炭开采领域的研究热点。依据我国高产高效煤矿建设少人或无人值守的工作面,对智能化采煤机的实际需求。西安重工装备制造集团有限公司、西安煤矿机械有限公司、西安科技大学、山西中新唐山沟煤业有限责任公司合作,研究、设计、开发应用采煤机自动截割控制技术,使采煤机具备高度智能化、信息化和自动化的能力。研究开发采煤机自动截割控制技术,有助于提高我国采煤机装备自动化的水平,对采煤工作面无人值守与世界顶级水平的接轨具有重要意义,对于煤炭资源保护和利用、延长矿井开采寿命,以及实现我国能源工业的可持续发展同样具有重要意义。本项目属煤矿采掘机械设备技术领域。

2、主要研究内容:本项目综合运用自动化控制技术、现场总线技术、多传感器融合技术、计算机应用技术等多学科技术,解决了采煤机的位置定位、姿态定位、自动导航、记忆截割、采煤机远程通讯抗干扰等技术难点,充分研究各种割煤工艺流程,通过软件控制算法,成功实现了全工作面自动化运行,不仅完成了工作面中部直线段自动化开采,特别是完全实现了机头、机尾的自动来回斜切进刀,自动割三角煤,自动清浮煤。采煤机在自动模式下,能够自主完成全工作面的各项割煤工序,并具有完善的故障自诊断功能,实现设备运行状态参数的检测和远程监控;辅以电液控系统的自动推移刮板运输机,自动移动液压支架,自动伸缩护帮板,以及工作面集中自动化控制系统;最终实现综采工作面长期少人、短期无人值守。本项目现已获得授权专利11项(其中发明专利1项,实用新型专利10项),以及软件著作权1项。发表科技论文22篇。该项目技术特点:(1)采煤机各传感器数据采集采用CAN总线方式。(2)采煤机高精度的位置定位及其姿态定位系统保证了采煤机进行精确、稳定的自动化割煤。(3)采用“象限”的控制方法论,对采煤机在自动模式下进行自动化控制。(4)采煤机先进的记忆截割软件,可实现全工作面自动化割煤,包括中部直线段、端头自动斜切进刀、割三角煤、清浮煤等所有割煤流程。(5)自动割煤技术通过“菜单”方式,对多“象限”进行管理并可实现自由切换。(6)自动化操作的人性化设计;提高了人机对话的高效性。(7)电气系统的关键输出控制采用冗余设计且无缝切换,有效地保证采煤机智能化运行的可靠性。

3、推广应用情况:每台(套)应用该项技术的自动化系统采煤机售价约836万元,2011年至今已售出12台,为企业增加销售额10039万元,增加利润约为1232万,增加税收约595万。首台应用在山西中新唐山沟煤矿MG2×160/710-AWD采煤机上,并进行了工业性试验。试验达到甚至超出了预期的效果。截止2013年本项目技术已经在MG2×160/710-AWD、MG500/1130-WD、MG500/1130-AWD、MG650/1710-WD、MG2×400/925-AWD五个机型上推广应用。截止2013年12月该项技术已在12台采煤机上应用。随着本安型、数字化、信息化矿井建设需求的增长,该项技术具有很好的推广前景。


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