葛世荣.刮板输送机工夫发扬经过（三）——驱动与智能驾御工夫[J].中国煤炭，2024，50（4）：1-12.DOI：.2024.04.001

　　刮板输送机自出生往后，其驾御工夫从人为驾御发扬为荟萃驾御、长途驾御、自愿驾御、智能驾御。正在综采事人情 “大三机”中，刮板输送机是最先告终自愿化，也是最早跨入低级智能化的采矿装置，智能刮板输送机撑持了智能化采煤期间的发扬。以为，高级智能化刮板输送机起码应具备运转状况、机械神态和装备状况３种状况，具备自立感知、自立计划、自立调控３种才略，以此造成采煤事人情煤流装载运输智能配合机群。总结了刮板输送机软启动工夫发扬，先容了刮板输送机转弯驱动工夫。指出，最新研发的永磁电机半直驱刮板输送机庖代了古板驱动办法，使刮板输送机正在综采事人情端头占用的空间大幅度缩减，提拔了输刮板送机的驱动智能性、装备运转的牢靠性、井下空间的流畅性和端头顶板的支护性。近年来，表洋公司推出的 OptiDriveAFC 自愿驾御体例，国内公司推出的采煤事人情长途荟萃监控驾驶舱和刮板输送机警能驾御体例，均拥有刮板输送装备工况监测、链条自愿张紧、煤量监测、环节零部件健壮状况领悟、智能启动调速及打击诊断等效用，撑持了综采事人情的全自愿化运转。

　　葛世荣(1963-)，男，汉族，浙江天台人，教化、博士生导师，中国工程院院士，中国矿业大学(北京) 校长，从事智能矿山装置、摩擦牢靠性工程和矿山机械人钻探。主办国度“973安置”项目“深部垂危煤层无人采掘装置环节基本钻探”、国度“863安置”要点项目“掘进机和采煤机长途监测和驾御环节工夫”、国度天然科学基金要点项目“煤矿井下无人化综采机组的智能感知与协同驾御基本钻探”和国度要点研发安置智能机械人要点专项“大型露天矿机械人化自立运输装卸体例环节工夫与运用树模”项目。率先提出矿井提拔机警能补充造动工夫思绪、基于地舆消息导航的采煤机自立导航截割工夫架构和掘进机平行智能掘支运工夫形式、数字孪生聪慧矿山表面与工夫和煤矿机械人为夫谱系，研造凯旋我国第一台安标认证的煤矿搜救机械人、自愿截割滚筒采煤机、自愿截割悬臂掘进机、超长运距永磁电机警能驱动带式输送机和超重型永磁电机警能驱动刮板输送机。获国度工夫发觉二等奖3项和国度科技提高二等奖1项等科技收获夸奖，获“中国青年科技奖”、 “寰宇优良科技事情家”、“何梁何利基金科技提高奖”、“宇宙能源论坛工夫革新奖”、“孙越崎能源科技大奖”、寰宇“第二届革新抢先奖状”等学术名誉。E-mail：gesr＠cumtb.edu.cn。

　　刮板输送机运动的驾御工夫异常环节，智能性尤为主要。2020年，作家曾提出智采事人情机组的智能性应拥有仿生特质。采煤机宛若仿生鼹鼠开采穴洞，正在割煤经过中不妨告终力感调速、视觉调姿、触觉避障、自立定位、嗅觉探测的自感调温等智能性。液压支架宛若仿生大象经受重载，正在支护围岩时不妨用象腿调力、弓背调高、脊背感知、躯干调姿、自立迈步和视觉陈列等智能性。刮板输送机宛若仿生蟒蛇匍匐，正在运动时表示出屈伸推动、自立伸直、自感摩擦、自己抗磨、自立调速和自适弯曲的智能性。可弯曲刮板输送机运动机构应有仿生蟒蛇３个自正在度的运动驾御才略，不妨自正在和谐驾御前向匍匐驱动、侧向弯曲转移和昂首仰起运动。可是，刮板输送机输送煤流的前行运动只可仰赖机头和机尾牵引刮板链，侧向弯曲智能借帮表力推移来告终，其智能性还远不足蟒蛇。永久往后，提升刮板输送机驱动的负载适当性和工况智能性连续是其工夫革新的目标。

　　刮板输送机警能驾御是采煤自愿化、智能化的中央工夫，其环节正在于驱动本能调控，使采煤事人情煤流运输告终无人化太平高效临蓐。从21世纪早先，我国煤矿刮板输送机阅历了单片机驾御、可编程驾御器驾御单机，目前已发扬到分散式驾御体例 (DCS)，告终与采煤机、液压支架的交互联动驾御，还可告终综采事人情巷道近程和地面长途监控。

　　起初，作家对刮板输送机可控变速驱动工夫内在举办了科学阐释，并对其发扬阶段举办了先容，同时注了然软起动对刮板输送机的主要性，进而先容了国表里的闭连发扬。驱动装配是刮板输送机的心脏，它直接影响刮板输送机的输送才略及事情牢靠性。早期的幼功率刮板输送机采用直接启动办法，导致启动电流和启动加快率很大，存正在启动时电机袭击力大、影响电网中其他装备运转、电机启动电流过大而发烧等题目。以是，刮板输送机必要可控变速的软启动驾御工夫，共阅历双电机驱动、液力巧合器调速、行星差动调速、大功率电机变频调速、永磁电机调速等发扬阶段。为相识决刮板输送机满载启动、低重刮板输送机袭击负荷及避免电机过载等题目，国表里都研发双速变极电机举动重型刮板输送机的驱动装备。双速电机拖动刮板输送机撤销了减速器的液力联轴器，属于刚性传动，不行罗致运输中的动负荷，也无法对输送机供给任何珍爱效力，仍会时常爆发断链和废弃电机的事变。对此，美国、德国提出了“软启动”观点，使电机正在空载下启动，抵达额定转速后，以无袭击加快进入安祥运转速率状况。1980年代初，德国恩斯塔夫 (Ensdorf)煤矿把福伊特公司研造的 DTP调速型液力巧合器初次正在2×400kW 刮板输送机行使，通过微机驾御进供词液流量，告终输送机空载启动，使启动经过的电网压降淘汰10％~14％，显著低重了刮板输送机链条磨损和拉伸变形。从此，矿山刮板输送机“硬”传动变为无磨损 “软”传动。目前，液力耦合器正在矿山运用占比40％，用于一口吻运输刻板占34.4%。其次，要点先容了刮板输送机永磁智能驱动工夫。永磁同步电机是１种诈欺永磁体励磁的同步电机，能告终低转速大转矩传动，与同功率的异步电机比拟，功率因数高5％~10％，拥有发烧量幼、节电、高效的好处，特殊合用于煤矿重型运输装备体例的重载启动与低速运转驾御。目前，大功率永磁防爆变频一体机已笼盖功率55~3000kW、电压660~10000V 的系列产物。永磁电机半直驱刮板输送机庖代古板的“异步电机＋耦合器＋减速器＋刮板输送机” “异步电机＋可控启动装配＋减速器＋刮板输送机”和 “变频器＋异步电机＋减速器＋刮板输送机”驱动办法，正在体例的牢靠性、功率均衡、传动效果、调速本能等方面具备显著上风。目前，中国矿业大学 (北京)与山东久鼎刻板筑造公司协同研发凯旋综采事人情２×1200kW永 磁 电 机 驱 动 刮 板 输 送 机及 配 套 转 载 机 (700kW)、分裂机 (525kW)全永磁智能驱动输送成套装置，使传动体例集成度明显提拔，传动机构大幅简化。2020年，作家革新提出分散式永磁驱动刮板输送机工夫构念，并展开了工夫计划钻探。第三，分析了刮板输送机一口吻转弯驱动工夫道理及其国表里闭连工夫装置的发扬。老例刮板输送机仅以直线刮板链驱动，遭遇拐角运输巷道时，须用转载机举办搭接，才智告终一口吻运输，这正在某种水准上推广了煤流输送体例丰富性，低重了智能化水准。可弯曲刮板输送机采用动弹机构，可使刮板链转弯驱动，告终拐角一口吻运输，简化了巷道联结部运输装备的丰富度，把综采事人情刮板输送机与巷道带式输送机合为一体，卓越上风体现为:撤销了转载机，简化了综采事人情输送体例，低重了输送体例打击率，淘汰了粉尘天生量，综采事人情刮板输送机传动部可移至巷道， 采煤机可能截割综采事人情全长煤壁，从而大大巩固了刮板输送机自愿化运转效果。我国正在这一界限的研发筑造20世纪80年代早先起步，2017年６月，阳泉煤业集团与德国HB布朗公司合营研发出SGZ1000/1710型直角转弯大功率重型刮板输送机，同年12月该机正在阳泉煤业集团新元煤炭公司3207综采事人情举办了工业性试验，告终最高月产25万t， 工效为77.7t/工，比古板刮板输送机提升20％。第四，要点分析了刮板输送机警能驾御工夫发扬。刮板输送机自出生往后，驾御办法最初是人为，之后阅历了荟萃驾御、长途驾御、自愿驾御、智能驾御等４个发扬主意。1971年，苏联有131个煤矿井下运输、井底车场、固定装备告终了自愿化，推进矿井煤炭产量推广约40％，临蓐工人效果提升30％，劳动临蓐率提升了２倍。苏联煤矿行使自愿化刨煤机组，告终长途启停驾御、刨煤机和刮板输送机驱动机构自愿调治、刨煤机名望看管、自移支架、自愿驾御、机组运转轨迹直线个全自愿化集成树模综采事人情正在凯林莱矿举办井下试验，使综采事人情不妨成为一个整个并自愿推动采煤，全综采事人情每班只需２名事情职员执掌。2018年，表洋刮板输送机警能驾御工夫变为基于变频工夫的调速驾御，久益公司推出Opti Drive AFC自愿驾御体例，告终了刮板输送机链条和负载的适当性驾御。1978年，河北省煤研所与峰峰矿务局煤研所合伙研造YZK型煤矿刮板运输机动力载波荟萃驾御装配，可同时驾御10台刮板输送机，拥有逆煤流依次延时启动各台刮板输送机、 瞬时停息全线刮板输送机、对刮板输送机的断链和斜链以及电机堵转等往往爆发的事变举办珍爱等效用；尚有相闭信号、启动预报信号及事变报警信号及显示 各 台 刮 板 输 送 机 运 转 或 事 故 状 态 的 显 示效用。2022年，张家口煤机公司研发出500m超长运距刮板输送机警能驾御体例，该体例采用现场总线通信办法，集成了变频驱动、工况监测、链条自愿调动驾御、垂危区域职员进入检测驾御、数字马达紧链驾御和煤流检测等闭连装备的智能驾御，开荒了多接口、多契约、当地/长途驾御的成套输送体例集控装配，拥有刮板输送机运转经过智能驾御、工况数据监测、收集、存储、领悟、诊断、预警及上传等效用，告终了刮板输送机的正在多种工况下的智能运转。结果，作家对刮板输送机警能驱动驾御工夫举办了总结。作家以为，正在过去80年发扬经过中，刮板输送机装置革新为归纳刻板化采煤工夫提高奠定了环节基本，也是目前智能化采煤事人情工夫发扬的脊梁。智能自适当驱动是智能刮板输送机的中央工夫，目前大功率变频驱动一体机工夫一经成熟运用，但跟着驱动功率进一步增大，散热题目和装备空间过大题目卓越，改用永磁电机半直驱工夫大局所趋，这将成为以后智能刮板输送机的主流驱动工夫。跟着单机驱动功率1000kW 以上的永磁电机半直驱刮板输送机的研造凯旋，将使刮板输送机正在综采事人情端头占用空间大幅度缩减，明显提拔刮板输送机驱动智能性、装备运转牢靠性、井下空间流畅性和端头顶板支护性。 改日刮板输送机将告终数字孪生智能监控，通过机械视觉、深度研习、平行智能等工夫调和，不妨告终刮板输送机全部例、全时域、全流程的感知、优化、反应和监控，巩固刮板输送机感控自立性和智能性，使其抵达无人化运转地步。