本發明提供了一種刮板輸送機煤流量實時監測系統及方法，屬于煤流量監測。

背景技術：

1、煤礦綜采工作面刮板輸送機將敞開的溜槽作為煤炭、矸石或物料等的承受件，將刮板固定在鏈條上組成刮板鏈并將其作為牽引構件；當機頭傳動部啟動后，帶動機頭軸上的鏈輪旋轉，使刮板鏈循環運行帶動物料沿著溜槽移動，到機頭部卸載。刮板鏈繞過鏈輪作無級閉合循環運行，完成物料的輸送。刮板輸送機在工作面中負責將采煤機切割下來的煤炭連續、高效地運輸到轉載機，再經轉載機、破碎機轉運至順槽帶式輸送機。然而，在實際運行過程中，煤流在刮板輸送機上的分布往往是不均勻的，煤流的變化具有時空特性，即煤流在刮板輸送機上的分布狀態會隨時間和空間的變化而變化。這是由于采煤機的切割方式、煤層的賦存條件以及刮板輸送機的運行參數等多種因素共同作用的結果。

2、刮板輸送機上的煤流分布不均會導致在運行過程中出現負載不均的問題，進而影響其運行效率。負載不均可能會導致刮板鏈的磨損加劇的情況出現，進而出現能耗增加以及設備故障率上升等問題。煤流分布不均還可能對安全生產造成威脅。例如，當煤流在刮板輸送機上堆積過多時，可能導致設備過載、卡機甚至損壞等問題，從而引發安全事故。煤流分布不均還會增加設備的維護難度和成本。由于負載不均導致的設備磨損加劇和故障率上升，需要更加頻繁地進行設備維護和檢修工作，從而增加了維護成本和停機時間。綜上所述，綜采工作面刮板輸送機的煤流情況對設備的運行效率、安全生產以及設備維護等方面都具有重要影響。

3、目前也有一些技術方案采用傳感器或者圖像處理的手段對刮板輸送機的煤流量進行監測，但是現有的技術方案都忽略了對刮板輸送機煤流輸入的采煤機割煤量與掃煤量的單獨監測，無法從根本上解決刮板輸送機上煤流分布不均勻的問題。

技術實現思路

1、為了解決現有方法在刮板輸送機煤流量監測中沒有有機結合割煤量和掃煤量造成刮板輸送機上煤流分布不均勻的問題，本發明提出了一種刮板輸送機煤流量實時監測系統及方法。

2、本發明采用的技術方案為：一種刮板輸送機煤流量實時監測系統，包括安裝在采煤機的左/右搖臂上用于實時采集在采煤過程中左/右搖臂割煤或掃煤產生的煤流量數據的煤流量監測裝置，兩個煤流量監測裝置分別與煤流量解算器相連，所述煤流量解算器分別與采煤機控制系統和刮板輸送機控制系統進行通信，所述煤流量解算器用于接收左/右搖臂上煤流量監測裝置采集的數據，并將采集數據解算為實際煤流量，將左/右搖臂煤流量、總煤流量數據分別發送至采煤機控制系統、刮板輸送機控制系統。

3、進一步地，所述煤流量監測裝置可以通過采用雷達識別、激光測距、圖像識別或其他技術對刮板輸送機煤流進行掃描，獲取煤流的截面輪廓高度信息。

4、進一步地，所述煤流量解算器通過對比負載與空載時刮板輸送機的輪廓線，計算出實際煤流截面面積，進而求得實際煤流量。

5、進一步地，煤流量的計算公式如下：

6、q＝a×v×δt；

7、上式中：q為煤流量，a為實際煤流截面面積，δt為測量時間間隔，v為測量時間間隔內的平均流速。

8、一種刮板輸送機煤流量實時監測方法，包括以下步驟：

9、s1：將刮板輸送機煤流量實時監測系統中的兩個煤流量監測裝置安裝在采煤機的左/右搖臂的適當位置，啟動系統，采集采煤機在割煤或掃煤時產生的煤流量數據；

10、s2：采煤機割煤量與掃煤量的監測與調節：煤流量解算器接收煤流量監測裝置采集的煤流量數據，并計算出左/右搖臂煤流量，將左/右搖臂煤流量數據發送至采煤機控制系統，采煤機控制系統根據監測的實時煤流量數據調節采煤機的掃煤速度或力度以及牽引速度，確保割煤和掃煤操作同步控制，避免割煤過快而掃煤不及時，或割煤過慢導致掃煤裝置空轉；

11、s3：刮板輸送機總煤流量的控制：通過采煤機控制系統對割煤量與掃煤量的調節配合，把刮板輸送機總煤流量控制在一個相對平穩、均勻的趨勢和范圍內，當檢測到局部過載或空載時，自動調整刮板輸送機的鏈速以實現刮板輸送機的負載均衡調節。

12、進一步地，步驟s2中根據采煤機實際的運行方向，確定左/右搖臂上煤流量監測裝置采集的是割煤量數據還是掃煤量數據；

13、當采煤機左行采煤，則左搖臂上的煤流量監測裝置采集的是割煤量數據，此時左搖臂為割煤臂，右搖臂上的煤流量監測裝置采集的是掃煤量數據，此時右搖臂為掃煤臂；

14、當采煤機右行采煤，則右搖臂煤上的流量監測裝置采集的是割煤量數據，左搖臂上的煤流量監測裝置采集的是掃煤量數據。

15、進一步地，根據掃煤量的實時監測數據控制割煤量，使得掃煤量與割煤量的總量保持相對平衡，以使刮板輸送機的煤流負載相對均衡。

16、進一步地，根據割煤量的實時監測數據動態調節采煤機的牽引速度，確保割煤效率與煤量均勻性。

17、進一步地，步驟s3中當割煤量與掃煤量總和超過刮板輸送機的承載能力或低于生產需求時，系統發出報警信號；并當煤流量增加時，提高刮板輸送機的鏈速；當煤流量減少時，降低刮板輸送機的鏈速。

18、進一步地，刮板輸送機的鏈速采用自適應校正算法，鏈速動態補償公式為：

19、vcorrected＝vbase+δk*(qactual/qdesign-1)2+β*(imotor/irated)；

20、式中：vcorrecte代表校正后的鏈速；vbase代表設計鏈速，調節范圍一般在0.8-1.5m/s；qactual為實際輸送煤量，即割煤量與掃煤量的總和；qdesign為刮板輸送機的設計運量；δk為煤流量偏差系數，取值范圍為0.2-0.8，當矸石含量大于30％時采用較高值；β為電機負載補充因子，默認值為0.15，可根據電壓波動進行自適應調整；imotor為實時電機電流，計算時取驅動部前后電機的平均值；irated為電機的額定電流，計算機時取驅動部前后電機的平均值。

21、本發明相對于現有技術具備的有益效果為：

22、(1)避免刮板輸送機在運行過程中出現負載不均的問題，提高采煤生產效率；

23、(2)降低負載不均可能導致刮板鏈的磨損加劇、能耗增加以及設備故障率上升等問題的出現；

24、(3)提高了綜采工作面采煤過程的安全生產率；

25、(4)減少了由于煤流分布不均導致的增加設備的維護難度和成本的情況發生。

技術特征：

1.一種刮板輸送機煤流量實時監測系統，其特征在于：包括安裝在采煤機的左/右搖臂上用于實時采集在采煤過程中左/右搖臂割煤或掃煤產生的煤流量數據的煤流量監測裝置，兩個煤流量監測裝置分別與煤流量解算器相連，所述煤流量解算器分別與采煤機控制系統和刮板輸送機控制系統進行通信，所述煤流量解算器用于接收左/右搖臂上煤流量監測裝置采集的數據，并將采集數據解算為實際煤流量，將左/右搖臂煤流量、總煤流量數據分別發送至采煤機控制系統、刮板輸送機控制系統。

2.根據權利要求1所述的一種刮板輸送機煤流量實時監測系統，其特征在于：所述煤流量監測裝置通過采用雷達識別、激光測距或圖像識別技術對刮板輸送機煤流進行掃描，獲取煤流的截面輪廓高度信息。

3.根據權利要求2所述的一種刮板輸送機煤流量實時監測系統，其特征在于：所述煤流量解算器通過對比負載與空載時刮板輸送機的輪廓線，計算出實際煤流截面面積，進而求得實際煤流量。

4.根據權利要求3所述的一種刮板輸送機煤流量實時監測系統，其特征在于：煤流量的計算公式如下：

5.一種刮板輸送機煤流量實時監測方法，其特征在于：包括以下步驟：

6.根據權利要求5所述的一種刮板輸送機煤流量實時監測方法，其特征在于：步驟s2中根據采煤機實際的運行方向，確定左/右搖臂上煤流量監測裝置采集的是割煤量數據還是掃煤量數據；

7.根據權利要求6所述的一種刮板輸送機煤流量實時監測方法，其特征在于：根據掃煤量的實時監測數據控制割煤量，使得掃煤量與割煤量的總量保持相對平衡，以使刮板輸送機的煤流負載相對均衡。

8.根據權利要求7所述的一種刮板輸送機煤流量實時監測方法，其特征在于：根據割煤量的實時監測數據動態調節采煤機的牽引速度，確保割煤效率與煤量均勻性。

9.根據權利要求6所述的一種刮板輸送機煤流量實時監測方法，其特征在于：步驟s3中當割煤量與掃煤量總和超過刮板輸送機的承載能力或低于生產需求時，系統發出報警信號；并

10.根據權利要求9所述的一種刮板輸送機煤流量實時監測方法，其特征在于：刮板輸送機的鏈速采用自適應校正算法，鏈速動態補償公式為：

技術總結
本發明提供了一種刮板輸送機煤流量實時監測系統及方法，屬于煤流量監測技術領域；解決了現有方法在刮板輸送機煤流量監測中沒有有機結合割煤量和掃煤量造成刮板輸送機上煤流分布不均勻的問題；包括用于實時采集在采煤過程中左/右搖臂割煤或掃煤產生的煤流量數據的煤流量監測裝置，兩個煤流量監測裝置分別與煤流量解算器相連，煤流量解算器分別與采煤機控制系統和刮板輸送機控制系統進行通信，煤流量解算器用于接收左/右搖臂上煤流量監測裝置采集的數據，并將采集數據解算為實際煤流量，將左/右搖臂煤流量、總煤流量數據發送至采煤機控制系統、刮板輸送機控制系統；本發明應用于綜采工作面刮板輸送機煤流量監測與調節。

技術研發人員：蘭勇劍,牛亞鵬,王嘉成,王文,侯鵬飛,李樂,鄭鑫
受保護的技術使用者：太原向明智控科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24