葛世荣.刮板输送机技能繁荣进程（三）——驱动与智能管造技能[J].中国煤炭，2024，50（4）：1-12.DOI：.2024.04.001

　　刮板输送机自出世以还，其管造技能从人为管造繁荣为会合管造、长途管造、自愿管造、智能管造。正在综购置事面 “大三机”中，刮板输送机是最先告竣自愿化，也是最早跨入低级智能化的采矿设备，智能刮板输送机维持了智能化采煤时间的繁荣。以为，高级智能化刮板输送机起码应具备运转形态、呆板神态和摆设形态３种形态，具备自立感知、自立计划、自立调控３种本事，以此变成采煤办事面煤流装载运输智能互帮机群。总结了刮板输送机软启动技能繁荣，先容了刮板输送机转弯驱动技能。指出，最新研发的永磁电机半直驱刮板输送机代替了古代驱动办法，使刮板输送机正在综购置事面端头占用的空间大幅度缩减，擢升了输刮板送机的驱动智能性、摆设运转的牢靠性、井下空间的畅达性和端头顶板的支护性。近年来，海表公司推出的 OptiDriveAFC 自愿管造体例，国内公司推出的采煤办事面长途会合监控驾驶舱和刮板输送机警能管造体例，均拥有刮板输送摆设工况监测、链条自愿张紧、煤量监测、症结零部件壮健形态理解、智能启动调速及窒碍诊断等效力，维持了综购置事面的全自愿化运转。

　　葛世荣(1963-)，男，汉族，浙江天台人，教养、博士生导师，中国工程院院士，中国矿业大学(北京) 校长，从事智能矿山设备、摩擦牢靠性工程和矿山呆板人商量。主理国度“973部署”项目“深部危急煤层无人采掘设备症结底子商量”、国度“863部署”核心项目“掘进机和采煤机长途监测和管造症结技能”、国度天然科学基金核心项目“煤矿井下无人化综采机组的智能感知与协同管造底子商量”和国度核心研发部署智能呆板人核心专项“大型露天矿呆板人化自立运输装卸体例症结技能与使用树模”项目。率先提出矿井擢升机警能储积造动技能思绪、基于地舆讯息导航的采煤机自立导航截割技能架构和掘进机平行智能掘支运技能形式、数字孪生伶俐矿山表面与技能和煤矿呆板人技能谱系，研造胜利我国第一台安标认证的煤矿搜救呆板人、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。获国度技能发觉二等奖3项和国度科技发展二等奖1项等科技功效夸奖，获“中国青年科技奖”、 “宇宙卓越科技办事家”、“何梁何利基金科技发展奖”、“全国能源论坛技能更始奖”、“孙越崎能源科技大奖”、宇宙“第二届更始抢先奖状”等学术荣幸。E-mail：gesr＠cumtb.edu.cn。

　　刮板输送机运动的管造技能极端症结，智能性尤为主要。2020年，作家曾提出智购置事面机组的智能性应拥有仿生特色。采煤机坊镳仿生鼹鼠发现穴洞，正在割煤经过中也许告竣力感调速、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。液压支架坊镳仿生大象担当重载，正在支护围岩时也许用象腿调力、弓背调高、脊背感知、躯干调姿、自立迈步和视觉罗列等智能性。刮板输送机坊镳仿生蟒蛇匍匐，正在运动时表示出屈伸促进、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个自正在度的运动管造本事，也许自正在协和管造前向匍匐驱动、侧向弯曲挪动和低头仰起运动。可是，刮板输送机输送煤流的前行运动只可寄托机头和机尾牵引刮板链，侧向弯曲智能借帮表力推移来告竣，其智能性还远不足蟒蛇。持久以还，抬高刮板输送机驱动的负载适当性和工况智能性不断是其技能更始的偏向。

　　刮板输送机警能管造是采煤自愿化、智能化的重心技能，其症结正在于驱动职能调控，使采煤办事面煤流运输告竣无人化安好高效临盆。从21世纪早先，我国煤矿刮板输送机体验了单片机管造、可编程管造器管造单机，目前已繁荣到散布式管造体例 (DCS)，告竣与采煤机、液压支架的交互联动管造，还可告竣综购置事面巷道近程和地面长途监控。

　　最先，作家对刮板输送机可控变速驱动技能内在实行了科学阐释，并对其繁荣阶段实行了先容，同时申了解软起动对刮板输送机的主要性，进而先容了国表里的闭连繁荣。驱动安装是刮板输送机的心脏，它直接影响刮板输送机的输送本事及办事牢靠性。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，存正在启动时电机进攻力大、影响电网中其他摆设运转、电机启动电流过大而发烧等题目。因而，刮板输送机须要可控变速的软启动管造技能，共体验双电机驱动、液力巧合器调速、行星差动调速、大功率电机变频调速、永磁电机调速等繁荣阶段。为清楚决刮板输送机满载启动、低重刮板输送机进攻负荷及预防电机过载等题目，国表里都研发双速变极电机举动重型刮板输送机的驱动摆设。双速电机拖动刮板输送机作废了减速器的液力联轴器，属于刚性传动，不行汲取运输中的动负荷，也无法对输送机供给任何扞卫功用，仍会时常爆发断链和毁灭电机的事项。对此，美国、德国提出了“软启动”观点，使电机正在空载下启动，到达额定转速后，以无进攻加快进入安谧运转速率形态。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度正在2×400kW 刮板输送机应用，通过微机管造进供词液流量，告竣输送机空载启动，使启动经过的电网压降删除10％~14％，光鲜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使用占比40％，用于毗连运输机器占34.4%。其次，核心先容了刮板输送机永磁智能驱动技能。永磁同步电机是１种行使永磁体励磁的同步电机，能告竣低转速大转矩传动，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、高效的利益，极端合用于煤矿重型运输摆设体例的重载启动与低速运转管造。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代替古代的“异步电机＋耦合器＋减速器＋刮板输送机” “异步电机＋可控启动安装＋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、功率平均、传动功效、调速职能等方面具备光鲜上风。目前，中国矿业大学 (北京)与山东久鼎机器成立公司合伙研发胜利综购置事面２×1200kW永 磁 电 机 驱 动 刮 板 输 送 机及 配 套 转 载 机 (700kW)、破裂机 (525kW)全永磁智能驱动输送成套设备，使传动体例集成度明显擢升，传动机构大幅简化。2020年，作家更始提出散布式永磁驱动刮板输送机技能构想，并发展了技能计划商量。第三，叙述了刮板输送机毗连转弯驱动技能道理及其国表里闭连技能设备的繁荣。常例刮板输送机仅以直线刮板链驱动，碰到拐角运输巷道时，须用转载机实行搭接，才智告竣毗连运输，这正在某种水准上减少了煤流输送体例庞大性，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，告竣拐角毗连运输，简化了巷道贯串部运输摆设的庞时髦，把综购置事面刮板输送机与巷道带式输送机合为一体，优秀上风体现为:作废了转载机，简化了综购置事面输送体例，低重了输送体例窒碍率，删除了粉尘天生量，综购置事面刮板输送机传动部可移至巷道， 采煤机可能截割综购置事面全长煤壁，从而大大加强了刮板输送机自愿化运转功效。我国正在这一规模的研发成立20世纪80年代早先起步，2017年６月，阳泉煤业集团与德国HB布朗公司配合研发出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综购置事面实行了工业性试验，告竣最高月产25万t， 工效为77.7t/工，比古代刮板输送机抬高20％。第四，核心叙述了刮板输送机警能管造技能繁荣。刮板输送机自出世以还，管造办法最初是人为，之后体验了会合管造、长途管造、自愿管造、智能管造等４个繁荣宗旨。1971年，苏联有131个煤矿井下运输、井底车场、固定摆设告竣了自愿化，推动矿井煤炭产量减少约40％，临盆工人功效抬高30％，劳动临盆率抬高了２倍。苏联煤矿应用自愿化刨煤机组，告竣长途启停管造、刨煤机和刮板输送机驱动机构自愿调节、刨煤机地方看管、自移支架、自愿管造、机组运转轨迹直线个全自愿化集成树模综购置事面正在凯林莱矿实行井下试验，使综购置事面也许成为一个合座并自愿促进采煤，全综购置事面每班只需２名办事职员办理。2018年，海表刮板输送机警能管造技能变为基于变频技能的调速管造，久益公司推出Opti Drive AFC自愿管造体例，告竣了刮板输送机链条和负载的适当性管造。1978年，河北省煤研所与峰峰矿务局煤研所配合研造YZK型煤矿刮板运输机动力载波会合管造安装，可同时管造10台刮板输送机，拥有逆煤流次第延时启动各台刮板输送机、 瞬时松手全线刮板输送机、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项实行扞卫等效力；又有联络信号、启动预报信号及事项报警信号及显示 各 台 刮 板 输 送 机 运 转 或 事 故 状 态 的 显 示效力。2022年，张家口煤机公司研发出500m超长运距刮板输送机警能管造体例，该体例采用现场总线通信办法，集成了变频驱动、工况监测、链条自愿调整管造、危急区域职员进入检测管造、数字马达紧链管造和煤流检测等闭连摆设的智能管造，拓荒了多接口、多订交、当地/长途管造的成套输送体例集控安装，拥有刮板输送机运转经过智能管造、工况数据监测、收集、存储、理解、诊断、预警及上传等效力，告竣了刮板输送机的正在多种工况下的智能运转。最终，作家对刮板输送机警能驱动管造技能实行了总结。作家以为，正在过去80年繁荣进程中，刮板输送机设备更始为归纳机器化采煤技能发展奠定了症结底子，也是目前智能化采煤办事面技能繁荣的脊梁。智能自适当驱动是智能刮板输送机的重心技能，目前大功率变频驱动一体机技能一经成熟使用，但跟着驱动功率进一步增大，散热题目和摆设空间过大题目优秀，改用永磁电机半直驱技能局势所趋，这将成为以后智能刮板输送机的主流驱动技能。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胜利，将使刮板输送机正在综购置事面端头占用空间大幅度缩减，明显擢升刮板输送机驱动智能性、摆设运转牢靠性、井下空间畅达性和端头顶板支护性。 将来刮板输送机将告竣数字孪生智能监控，通过呆板视觉、深度研习、平行智能等技能统一，也许告竣刮板输送机一切例、全时域、全流程的感知、优化、反应和监控，加强刮板输送机感控自立性和智能性，使其到达无人化运转地步。

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