连续采煤机采区的生产监测方法[.pdf

连续采煤机采 区的生产监测方法 ’ 一 、绪言 [ 美国]j ．L ．科勒等 现 已广泛 认识 到垒矿 监例 系统 对 改 善安 全和 提 高生产的效 用。 现 已使用了1 O O 多套系统。 其 中大多 数 用于 监涮环 境参 数 ，通常 是监涮 以皮带 巷 道作 为 进风 巷 的状况 ， 或 在 少数情况 下 ， 监测 采 区回风道 的 状况 许多监测系统也包括监测皮带的功能 监测系 统还 具 备 其它 监 测功 能 并 在 一些 矿 井 得 到应 用 。 这 些功能包括地质力学监测 ， 风机 、 轨道 、 提升和瓦斯 抽 放参 数 监剩 ，以及断 路器 状态 的 监涮 矿井管理 人员一直对生产监测有强烈兴趣 值 得一 提的 是 ，在 一次 矿井 管理 人 受调查 中要 求 矿长 们对 各种 监剽 功能作 一次 排 队时 ，生产 监测 被列 为 最需要 的 。 然而 现 在还 没有 生产监 测 系统 本文 旨在 介绍 一种 在连 续采煤 机 采区示 范 应用过 ，亦 可 应用 于长壁 采 区的生产监 测系统 。 二、一般原理 1 定义 从狭 义上 讲 ，生产 监测 可定 义 为测定 并报 告 每 个采区运 出的原煤数 。 这或许是一个直接测定的参 数 ，现在也 可 在盘区 皮带 运输 机上 采用皮 带秤 进行 监测 笔者 不知 遭美 国哪个 煤 矿采 用这 种方 法 。 从本 文报道 的工 作 的 目的 出发 ，生 产监 测较广 义地 说可 定义为，除原煤吨数外还包括采区内各种设备的运 行状态 。 因此，生产监测系统要报告连续采煤机，棱 车 ，锚 杆机 和给料 破碎机的 信 息 其 它设备 ，如撒 岩 粉器 和辅 助 风扇 也可 以包括 在 由 ，运 行状 态 可 以包 括截割 、装载和行驶等等。 在本文下一节中可以看 到，广义定义的生产监测所提供的信息更加有益于 矿井管理 部 门 。 2 信息 的需 求 一 套监测系统或一项专门监测性能的效用取班 于 它所提 供 的信息 的有益 性 对 一系 统做 综述之 前 ， 首 先要 解答 有关 信息的几 十问题 简言之 ， 要 回答 下 列 问题 ’ ， 谁需要信息，需要什么信息 多步时 间需 要一次 某种 信息 需要何 种详 细程度 何 种表 达格 式最能 满足 需要 在 简要 陈述 所推荐 的 生产监涮 系统 的过 程_中 这 几个问题都作了回答 。 现概括如下 生产监测系统提供随时间而变 的原煤吨数和设 备 状 态 的信 息 任 一 时 间生 产 吨数 的 信息 都 有益 于 矿 井管理 部 门作 出短期决 断 ，因为 这是 选 定时 间 区 间 的 累计 产量 有关设备状态的信息对于做短期决断和长期决 断都是有 用的 。 例 如在短期 内 ， 若 矿井管 理部 门发现 设 备发 生未 预料 到的停 机或 不工 作 时间 加长 ，管理 部门可能要干预以减少延误的影响 现在 ， 管理部门 其有 看过 班组 报告 以后 才知道 停机 问题 ．而 届 时要 帮助 艟少延 误的 影响可 能 已经 太迟 了 从长 远看 ，来 自生产监测 系统的信息对于维修和计划人员也是有 用的 监测系 统可 提供 每台设 备在 一定 状态 下运 转小 时数的信息 该信息有利于安排预防性维护和检查。 例如 ，可能 预定连 续采机 的截 割头 运转 1 0 0 0 0 h后 要 进行 检查 。 这 一事件 连 续栗煤 机截 割 了1 O 0 O 0 h 出 现的信 息很容 易从生产 监测 系统获 取 。 来 自生产监测系统的信息与工 时分析数据相 似 因此 ，它将有 益于矿 井的计划 工作 ，因为循 环时 间等参效很容易取得 ，经过一段时间，就可形成一 上接第 l 2 页 试验工作表明，采用这套控制系统可使浮选产 品的 灰分更 加稳定 ，并有 利于 稳定全厂 的产 品灰分 。 按 照本 文提 出的方 程计 算 药剂 添 加量 与入 洗煤 量 和浮选煤泥质量相关和进行液位控制 ， 即使保守地 估计 ，i 丁 燃物回收率可增加1 0 对一个年产3 Mr 的 选 煤厂 粒度 小于0 ． 5 ram末 煤按 2 5 汁 来 说 ， 浮 选 ] 8 产率增加1 O 意味着每年可增产7 ． 5 万 t 精煤 。 橡树 溪 选煤 厂 花费 在 自动控 制 系统上 的投 资 不到 六个 月 就 回收 了 采用这 套控制 系统 ， 可优 化药剂 添加量 ， 因而大 大节省 了药剂 用量 O a k y C r e e k C o a l P t y L r d ．A U S资料 ，1 9 8 8 ，1 8 纪 国友译紫简校 维普资讯 描 l _ 田 导 l 1 督 l 】 “ 2 0 ⋯ 6 n 8 l _ l l I o l 2 【 l I 4 O 电流 A 1 0 确 定棱阜 状盎的 判定空 间分割 的两维 圈倒 定 时和 模／ 数转 换 的那 部分 程序 是 用 8 0 8 6 汇 编 语 言 写 的 ，_作为 P a s 龃I 可 调用程 序 。 其 目的 是协 助尽快 开 发 并便 于将实 验室 系统 的编 码转 为原型 系统 2 硬件 生产监测功能与市场上有售的全矿监测系统配 套 使用的要求表明该硬件要 有一个 灵巧的传感 器 原则上讲， 这意味着硬件的动作是 自主的， 井能 直 接将 结果 包括 设备识 另 号 ， 时间 ， 设备状 态的 一 个元组 传递 到 全 矿 监 测 系 统 。 图 u表 示达 到 上 述要 求 的基 本 硬 件 电路 。 图 l 2 说 明采 区负 荷 中心 的 监测 系统和 传感器 负荷 中心的位 置 。 图1 l 系统硬件方框图 3 系统 评 价 根 据矿 内资料 收 集机构 所记 录的 数 据对 系统 原 理 的效能进行 了检验。 评价中采用的 电压和 电流数 据 不同 于 在 建 立 判 定 面 的 训 练 实 践 中 所 使 用 的 数 据 。 还应指出的是磁带收录的信号在时间和频率上 与矿内的实际信号是完全一样的。 因此，监测系统不 可 能 知道 它是 在 矿 井 内还 是 在 实验 室 内。 据 此 可 以 确信实验室中对系统原理的评价是相当精确的，并 能代表在矿并内所观察到的情况 。 22 监 测系统 必 须要满 足的 技术 条件 之 一就是 它 应 在 近 实 时的 基础 上 工作 。 最 初 的 目标 是每 秒 钟 在 每 个信道上提取一组特征并加以分类。 悟1曝 j j一 一 ⋯一 ⋯ 一 一 ⋯ 。 。。。l 三 ⋯ 一 j 图1 2 采 区负荷 中心传感 器位置 示意图 最初 编写 的几 种分析 器程 序具 有 按顺 序执 行 的 可 确 定特 征 提取 时 间的 数据 捕捉 和 特 征 提 取过 程 。 经 检验发 现 每秒 每个信 道 可提取 几组 特 征 ，大 大 超 过 了 目标 要求 。 对 分类程 序也进 行 了测 时 ，它对总 时 间无重大影响 ， 每秒能够处理 l 0 叶 2 元组 ， 将其输 到五 个 区域 已知 该系 统能 满足速 度要 求条 件 下对 分类器 的 精确 性进 行了 测试 。 从 图 l 0 中可看 出 ，一个点 集的形 状和 代表 各种 设备 状态 的各元 组点 集之 间 的分 离都 会影响分类器分辨设备状态的能力。 软件的模块 化 使得 能够 用一 些带 有不 同判定 面形 状的 分类 器和 确 定相 应区 域的 不同 方法进 行试 验 。 对 有些 设备 来 说 ， 对于所 给 的9 0 以上 的 元 组 可 达到 正 确 分 类 。 对 造 成错 误的 元组 进行 检查表 明这 些元 组为 下述 两类 之 一 D 第一 类 ，也是 最常发 生的 一类 的原 因是 由于工 时分析有某个差错或 时间分辨率欠佳 。 在这种情况 下 ， 分类器 已做 出正确识别 ， 结果报 告 出正 确的设备 状态 。 第二类是当一种设备状态值的范围与另一种重 叠 ， 或 者判定 面未能 正确 分割 区域 时发 生的 。 分 类器 依据 元组 点 落 在判 定 面 哪一 侧 作 出唯 一 的识 别 。 纠 正这 些误 差就 成 了对 所需 的分 解能 力 的选 择 。 如果 要 分 辨这 些状 态，就 需要 找到 能在这 几 种状态 之间 进行判别的另一 种特征。 或者也可采用不 同形状的 判定面 。 如果 不想或 不能 分散 ，那么这些 状态受【 J必然 聚结 为一种状 态 。 在评 价过 程 中 ，找 到 了一 些特征和 判定面 可以 下转 第4 0 页 维普资讯 E 捌 柏 D 2 1 c I 2 0 。 ， { a 1 5 0 ．， 一 一 I I ⋯1 ． 圈 7 捧气体积与生气压力的关系 囝 7 、 图 8绐 出了利 用这些 公式计 算 的数值 和 实 际的 数值之 间 的 比较 图 7 表 示 的是 排气 体 积与 空 气 压 力的关 系 ， 计 算值与 实际值 相同 囝 g表示 的是 排气体 积与 膨胀 力的关 系 当排 气体积较 小 ， 计 算值与 实际值鞍 为接近 。 然 而 ，当排 气体 积增大 时 ，两者 间的差别增 大 大概这 是 由于气 袋 与上 、下 层钢 板之 间有 不可 忽视 的 摩接 力．实际值变得 小于计 算值 。实际上 ，当试 验采取 先 升高气压，再降低气压的办法，荷重没有什么变化。 因此 如上 所 述状 态 ，就是 由于 气袋 与钢 板 之 间存在 摩擦 。测量数值以气压升高的条件为基础，而荷重 0 邕 鸷 D；2l c 。 ， ，／ 刁 ／ 三 刁 一 一r 二 一1 一 一 “ ⋯ 排 气体积 x c m， 酉 8 排气体积 与膨胀力的关系 膨胀 力 的计 算是保 守 的 ，因为必 须考虑到 支护系 统 的安全性 。为了使计 算结果 更准确 ， 有 必要考 虑对 摩擦 力 的分析 为了进 行试验，我们只是制作 了 5 0 0 3 0 0 1 5 0 m m的气袋， 井对膨胀力， 气压以及空气体积之间 的关系作 了研究 这种试验性气袋重 1 2 ． 5 k g 。不过 ， 经过计算， 如果将气袋加太三倍， 并将气压定为 5 k ．／ 啪 ， 有可能形成气袋重约 4 0 k z ， 具有 6 8 t 膨胀力的气 袋支 护 系统 。 I n t e r n a t io n a l ， l 9 8 8，№ 3 ． 3 4 刘守邦译张卫 国柱 I- 接第 2 2页 分辨不同设备的主要工作状态。这方面的进一步工 作将取 决 于原 型监测 系统 的灵 敏度 。 4 矿 内监 剖 系统样 机 目前 ， 与 一赞 助者 的安 排 已趋 于完成 ， 样机 系统 将 可以 制造 并在 一矿 井现 场运 行 根 据 在 实验 室对 系 统原理 的评价 ，可 以预 料 生产监 衙 系统 功能 正常 井能达到设计参数。该系统所采用的硬件都是十分 有 名的 ，并 已成功地 应用 于矿 井 。估计 不会 出问题 。 可以预料 ，本项 目的这 个 阶段将 会是 一次示 范 ， 而不仅仅是评价。该系统的 “ 实用试验 将在信息领 域 内进行 ，尤其是该系统所提供 的信息是否能够真 正 满足 矿 井管理 的需要 这 种系 统能 否有 可 显示 的 4 0 效益 ／ 成本 比率 正是在 这些 问题上矿 内示范 阶段 将 提供无价 的反馈信息 ，以便作些调整改进使之达到 生产监 测系统 的是终 形式 五、结 论 现 已研 究 出一种 方法 ，它 利 用 在中 心地 点一 采区 负荷 中心所 传感 的 电参 数提 供 生产 监测 t t 时 间为函数 的原煤 吨数和设 备状态 该方 法 的效益 已 在井 工煤 矿 的几个 连 续采 煤 区 内进 行 了示 范 试验 。 这 种方法 应 同样 也能 用于 使用 电动 设备 的矿 石 开采 矿井 。最后 ，提议 实施这 种方法 ’ Mi n i n g E n g l n e e 1 i n g ，l 9 8 9，№ 3 ， l 7 5 ～l 7 9 边是 译于剐校 I _ a 维普资讯