综掘机供水量智能控制技术研究

王晓亮

（山西汾西矿业（集团）有限责任公司双柳煤矿， 山西 柳林 033300）

引言

现阶段煤岩巷道掘进中所应用的综掘机不仅具备破岩功能，而且可通过机载锚杆机实现锚杆钻进、施工。在巷道掘进、围岩支护过程中液压系统会产生大量的余热，若不能及时降低液压系统温度会使得液压油温度过高，从而制约综掘机高效生产；综掘机冷却系统无法起到有效降温后会导致综掘机温度异常，需要停机冷却，从而降低综掘机工作效率。因此，合理确定供水量对提高综掘机工作效率具有重要意义。因此，以某矿井常用的综掘机为研究对象，在对综掘机供水系统分析基础上提出通过智能化控制供水量，以便达到冷却降温、供水量以及喷雾降尘间的平衡，提高综掘机工作效率。

1 综掘机供水系统分析

综掘机供水系统主要应用于电机、液压系统冷却以及掘进迎头喷雾降尘中，综掘机供水系统结构见图1 所示。水进入到综掘机内先经过反冲洗过滤器进行净化，后将水路分为2 路：一路水经球阀后进入到综掘机内喷雾系统，用以冷却截割齿以及掘进迎头喷雾降尘；另一路水将水压降低至1.5 MPa 后再细分为2 路，其中一路通经过增压后经高压外喷雾喷出，另一路先后经过板翘式冷却器、蛇形冷却器、截割电机以及泵站电机后通过冷却喷雾喷出[1-2]。

从图1 看出，掘进机供水系统中各供水分支供水压力、流量等位置，当某一管路缺水或者供水过量时，系统均无对应的预警、调节功能，只有当掘进机掘进位置出现积水、电机或者液压系统出现高温预警后方能发现供水系统故障。因此，文中提出一种综掘机供水智能控制系统对供水量进行实时监测，以便提高综掘机生产保障能力[3]。

图1 综掘机供水系统结构图

2 供水智能控制系统分析

2.1 系统构成

综掘机供水智能控制系统运行原理见图2 所示，具体在综掘机原有的供水管路上分别安装比例电磁水阀、压力传感器以及流量传感器，在供水管路上安装上述传感器以及电磁阀即可实现供水量控制以及压力、流量实时监测。

图2 综掘机供水智能控制系统运行原理

具体布置的比例电磁水阀I 用以对综掘机供水总量进行控制，比例电磁水阀II、III 分别控制内喷雾以及外喷雾流量。比例电磁水阀与压力、流量传感器进行联动，并综合压力、流量监测结果按照预先控制程序控制比例电磁水阀开启度，实现对供水量的智能控制。比例电磁水阀自身具备信号反馈功能，可综合实现信号输出、信号反馈功能；流量传感器以及压力传感器用以监测供水系统变化情况。智能控制系统中的PLC 用以对监测信号进行处理，并形成控制闭环[4-5]。

2.2 供水智能控制逻辑

具体综掘机供水智能控制逻辑见图3 所示，压力传感器I 及III、流量传感器III 监测结果按照预先设定的控制逻辑处理后控制比例电磁水阀II，根据需要调整外喷雾流量及压力；压力传感器II 及流量传感器II 监测结果按照设定逻辑处理后控制比例电磁水阀II，用以调节内喷雾流量、压力；比例电磁水阀I 运行控制则依据供水系统中所有压力、流量传感器监测结果确定。

图3 综掘机供水智能控制逻辑图

供水智能控制系统共设计有3 个水量调节流量，分别为最高流量、标准流量以及最低流量。当综掘机实际供水超过供水最高流量时，为了避免巷道掘进迎头出现积水，PLC 控制器则下向比例电磁水阀I 发出指令，适当降低开口来降低供水量；当综掘机实际供水量小于最低流量时，综掘机截割电机、液压系统等均无法启动，从根本上避免设备温度过高问题，同时适当增加比例电磁水阀I 开口量，提高供水量；当综掘机供水量在最高到最低流量间时，PLC控制器则依据供水管路中压力、流量、电机温度以及液压系统温度等综合分析，判断供水流量是否在满足要求，同时根据计算结果调整比例电磁水阀I 开口情况[6-7]。

综掘机供水标准流量通过现场测试获取，该流量即为综掘机工作面常规供水量M，最高流量为1.1M，最低流量为0.9M。

3 结语

综掘机智能供水系统结构简单，主要部件为压力、流量传感器以及比例电磁水阀、PLC 控制器等，通过PLC 控制器综合分析压力、流量以及综掘机机载温度传感器监测数据，通过调整各位置的比例电磁水阀开启度实现供水量的智能调节。

在综掘机上通过使用供水量智能控制系统可实现综掘机供水量的实时掌握，不仅满足综掘机内液压、机电系统冷却降温需要，而且避免综掘机供水量过大导致巷道迎头出现积水问题。