Проблема автоматического управления комбайном в профиле пласта. Автоматическое управление угледобывающим комбайном в профиле пласта

УДК 622.647.1

ПРОБЛЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМБАЙНОМ В ПРОФИЛЕ ПЛАСТА

ДНТУ

У даній роботі зачеплені питання по створенню систем автоматичного керування вуглевидобувними комбайнами в профілі пласта для умов безлюдної виїмки вугілля. Представлено функціональну схему двоконтурної системи керування, у якій враховуються як плоскопаралельне керування ріжучими органами, так і керування кутом нахилу комбайна з передачею пріоритету керування однієї з підсистем.

Современные требования к системам автоматического управления забойным оборудованием предполагают решение проблемы интенсивной и высокопроизводительной добычи угля без постоянного присутствия людей в забое.

Одной из важнейших подсистем управления является автоматическое управление угледобывающим комбайном в профиле пласта. До настоящего времени данная задача окончательно не решена, что делает невозможным выведение машиниста из лавы. Необходимость постоянно контролировать положение режущих органов по высоте захвата обуславливает пребывание машиниста комбайна в зоне повышенной опасности.

Решением данной проблемы занимались как в дальнем, так и в ближнем зарубежье и на Украине. Как правило, эти работы проводились в двух важнейших направлениях:

- создание средств контроля границы раздела «порода – уголь»; - создание систем автоматического управления угледобывающим комбайном в профиле пласта (далее САУ ПП).

Отметим, что два эти направления связаны между собой таким образом, что без надёжного аппаратурного средства контроля границы раздела «порода – уголь» невозможно решить проблему управления в целом. С другой стороны, тип, характеристика и место установки датчика «порода – уголь» во многом предопределяет параметры и принцип построения системы управления.

Наиболее доведённым в практическом отношении и наилучшим с точки зрения технических характеристик является радиоизотопный датчик скрытой границы раздела «парода – уголь» (далее ДПУ) разработанный в ИГД им. А.А. Скочинского [1].

Этот ДПУ предназначен для установки непосредственно на режущем органе комбайна, что исключает транспортное запаздывание в поступлении информации. При глубинности в 50 мм толщины угольной пачки достигнута нечувствительность к колебаниям воздушного зазора до 150 мм, что уменьшает влияние вибрации режущего органа и неровностей поверхности на показания ДПУ. Принцип работы ДПУ (по чувствительности к зольности и плотности) обеспечивает его наиболее широкую область применения.

С использованием данного ДПУ можно создать различные по принципу построения и функциональным возможностям системы автоматического управления угледобывающими комбайнами в профиле пласта. К настоящему времени накоплен большой теоретический и практический опыт создания такого рода систем [2, 3]. Тем не менее, следует отметить, что практическая реализация систем управления в профиле пласта не привела к созданию долговременно работающих надёжных регуляторов.

В отечественной и зарубежной практике отсутствуют сведения о забоях с постоянно работающими системами управления комбайном в профиле пласта. На то имеется ряд причин, важнейшей из которых является низкая надёжность аппаратуры в условиях очистного забоя. Повышение сложности разрабатываемых систем влечёт за собой рост числа отказов. Существенным фактором, препятствующим длительному использованию создаваемых САУ ПП, является ограниченность их функциональных возможностей. Так использование одноконтурных САУ ПП, осуществляющих лишь управление плоскопараллельным перемещением режущих органов комбайна, не позволяет производить непрерывное управление на значительном протяжении пласта по простиранию т.к. в этом случае не представляется возможным отслеживать естественное изменение угла залегания пласта. Кроме того, в этом случае исключается возможность прохождения в автоматическом режиме участков с горно-геологическими нарушениями (ГГН).

Основная особенность автоматического управления комбайном в профиле пласта состоит в том, что в процессе управления меняется положение режущего органа, что на данной стружке (проходе) не оказывает никакого влияния на траекторию движения самого комбайна, которая, в свою очередь, однозначно определяется положением забойного конвейера в профиле пласта. Конвейер в процессе передвижки укладывается на почве пласта по траектории, сформированной режущим органом на предыдущем цикле управления.

При создании системы автоматического управления в профиле пласта следует учитывать, что как при сборе информации о толщине контролируемой угольной пачки, так и при управлении режущим органом действует случайная составляющая, связанная с собственной траекторией комбайна и ухудшающая точность управления.

Блок управления РО по                                                                                      Передача

Рисунок 1 - Функциональная схема системы управления в профиле пласта.

Поэтому при разработке САУ ПП (рис 1), целесообразно использовать такой принцип управления, где учитывалось бы как плоскопараллельное управление, так и управление углом наклона комбайна с передачей приоритета управления одной из подсистем.

Критерием качества регулирования такой системы является минимум погрешности отработки профиля пласта при условии формирования рельефа почвы, отвечающего требованием беспрепятственной передвижки и укладки забойного конвейера. Литература

1.  Черняк З.А. Изотопные датчики «порода – уголь» - М.: Энергоиздат, 1981 – 50 с /( Радиоизотопная автоматика).

2.  Очистной забой, управляемый с помощью микрокомпьютеров (Франция). – Новости зарубежной угольной промышленности: Экспресс – информация / ЦНИЭИуголь. М.:1980, № 17–18, с 6 – 7.

3.  Рудановский А.А. Принципы построения систем автоматического управления угледобывающими машинами в профиле пласта. – Научный доклад на семинаре по автоматическому управлению направленным движением угледобывающих машин, комплексов и агрегатов. ИГД им. А.А.Скочинского.М., 1969 – 47 с.