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基于截割顶底板高度预测模型的采煤机自动调高技术

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工矿自动化 2024年第1期50卷 9-16页

作者：李重重刘清北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

传统的煤层截割路径规划通过几何控制、规划计算等方式对采煤机滚筒高度进行预测,但存在预测的数据误差较大、无法适应地质条件变化的问题。针对上述问题,提出了一种基于截割顶底板高度预测模型的采煤机自动调高技术。首先,分析了影响... 详细信息

传统的煤层截割路径规划通过几何控制、规划计算等方式对采煤机滚筒高度进行预测,但存在预测的数据误差较大、无法适应地质条件变化的问题。针对上述问题,提出了一种基于截割顶底板高度预测模型的采煤机自动调高技术。首先,分析了影响截割顶底板高度的因素,指出影响顶底板高度的主要因素包括煤层的起伏变化数据、历史截割数据、刮板输送机的高程数据及人工操作记录,将上述4类数据融合处理,建立以长短期记忆(LSTM)模型和灰色马尔可夫模型为基础的截割顶底板高度预测模型,通过算法模型预测出截割顶底板的高度。然后,以截割顶底板的高度数据为基础,结合采煤机位姿和空间坐标,建立计算滚筒高度的几何模型,同时依据刮板输送机上窜下滑量及是否执行加减刀工艺等因素进行修正,最终将顶底板高度序列转换为滚筒高度序列,即将截割顶底板高度转换为采煤机滚筒的目标高度,由采煤机执行到目标高度,实现滚筒自动调高工业性试验结果表明:(1)在自动调高技术的控制下,顶滚筒和底滚筒的预测高度与实际高度偏差值有90%的数据量均在10 cm以内,滚筒的预测高度和实际高度具有明显的一致性。(2)与传统手动控制方式相比,中部截割一刀煤的人工干预调高次数由49次下降为21次,说明截割顶底板的高度预测模型和计算滚筒高度的几何模型是准确合理的,采煤机滚筒的自动调高技术是可行的。

关键词：采煤机滚筒自动调高截割顶底板高度预测长短期记忆灰色马尔可夫采煤机位姿人工干预

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基于工艺引擎的规划放煤控制系统

工矿自动化 2024年第9期50卷 41-46,107页

作者：姚钰鹏商楚浩刘清北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

目前对综放智能化的研究主要聚焦于感知方面,对放煤过程智能化的研究较少,自动放煤控制技术存在自适应性不足、效率较低、放煤质量难以把控等问题。为了提升放煤过程的智能化水平与运行效率,设计了一种基于工艺引擎的规划放煤控制系统... 详细信息

目前对综放智能化的研究主要聚焦于感知方面,对放煤过程智能化的研究较少,自动放煤控制技术存在自适应性不足、效率较低、放煤质量难以把控等问题。为了提升放煤过程的智能化水平与运行效率,设计了一种基于工艺引擎的规划放煤控制系统。该系统由放煤管控单元和窗口决策单元组成:规划放煤管控单元通过异步递进的放煤调度策略、柔性切换技术及规划放煤工艺编辑引擎,实现采煤机位置弱关联的自动顺序放煤及工艺在线编辑,通过关联后部刮板输送机负载,动态调整工艺启停,保障刮板输送机安全作业;窗口决策单元通过PID控制算法动态调节尾梁角度,实现放煤窗口反馈控制,采用遗传算法优化BP神经网络对放煤窗口大小进行智能决策,以适应不同工况,提高放煤质量。现场应用结果表明:基于异步递进的放煤调度策略与柔性切换技术提升了单刀自动运行效率,无需再手动接管;每一班组自动化运行刀数提升了33.3%;系统关联的后部刮板输送机负载、泵站等设备可动态调整工艺启停,每班后部刮板输送机平均停止次数下降了61.1%,可保障作业安全;工艺编辑引擎能适应多种场景下的应用,工艺调整用时大幅度降低;后部动作与前部动作相互叠加,使得单刀平均用时缩短了9.3%,提升了开采效率;倾角传感关联控制与规划放煤窗口智能决策将每日发热量提升了10.3%,改善了放煤质量。

关键词：综放工作面智能综放规划放煤放煤控制工艺引擎异步递进柔性切换

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电液控换向阀流场仿真与响应面预测

液压与气动 2024年第6期48卷 142-151页

作者：叶壮潘占仁赖岳华赵玉贝崔耀北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

大流量电液控换向阀是支架液压系统的关键控制元件之一,仿真手段对于换向阀的流动特性分析具有重要意义,然而流体仿真存在计算复杂度高、仿真时间较长的问题,对于要求实时高效流动特性分析的场合并不适用。因此,针对大流量电液控换向阀... 详细信息

大流量电液控换向阀是支架液压系统的关键控制元件之一,仿真手段对于换向阀的流动特性分析具有重要意义,然而流体仿真存在计算复杂度高、仿真时间较长的问题,对于要求实时高效流动特性分析的场合并不适用。因此,针对大流量电液控换向阀在不同阀口开度、不同入口压力、不同流量下的流场分布情况进行了仿真分析,发现换向阀入口压力随阀口关闭值呈指数上升趋势,随流量增加呈上升趋势,与出口压力值接近正比关系,并且阀口关闭位移越大换向阀入口附近涡流越剧烈。在换向阀流场仿真的基础上采用均匀抽样方法进行试验设计,提出并建立了基于多维勒让德正交多项式的响应面模型,采用均方根误差、决定系数和经过调整的决定系数,验证了响应面模型替代Fluent仿真模型进行流场分析的准确性和快速性,通过前期少量的流场仿真数据建立响应面模型,实现了大流量电液控换向阀流动特性的实时高效预测。

关键词：电液控换向阀 Fluent仿真多维勒让德正交多项式响应面

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基于工艺驱动的采煤机智能截割调控

工矿自动化 2024年第5期50卷 23-27,150页

作者：郑闯李丹宁冯银辉北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

传统采煤机截割调控缺乏对采煤机滚筒状态的分析,导致截割模板生成质量低;未充分考虑工作面起伏情况和地质环境条件,无法得到最优截割路径;依赖采煤机自身控制单元无法及时调整滚筒高度。针对上述问题,提出了一种基于工艺驱动的采煤机... 详细信息

传统采煤机截割调控缺乏对采煤机滚筒状态的分析,导致截割模板生成质量低;未充分考虑工作面起伏情况和地质环境条件,无法得到最优截割路径;依赖采煤机自身控制单元无法及时调整滚筒高度。针对上述问题,提出了一种基于工艺驱动的采煤机智能截割调控方案。按照工作面液压支架编号,实时采集对应的滚筒截割高度数据,并结合滚筒截割高度历史数据对实时数据进行处理,生成符合工作面顶底板曲线趋势的采煤机截割模板;基于工作面顶底板写实数据、人工割煤经验,规划采煤机截割路径并进行实时干预,实现采煤机滚筒截割高度与工作面顶底板曲线的自适应耦合;通过编辑采煤工艺和设置截割模板数据,形成采煤工艺表文件,并依此调节采煤机滚筒截割高度,实现采煤机自适应调高控制。基于工艺驱动的采煤机智能截割调控方案应用于神东煤炭集团榆家梁煤矿43207工作面,实现了无人化采煤常态化作业,将生产班工作面作业人员由3人减少至工作面中部无人,采煤机自动割煤率达97%以上。

关键词：采煤机截割调控工艺驱动截割模板路径规划滚筒调高

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高速开关阀动态响应特性研究及性能优化

机床与液压 2024年第12期52卷 119-126页

作者：吴会刚韦文术徐龙北京天玛智控科技股份有限公司北京101300

为研究某型高速开关阀的动态响应特性并开展参数优化,描述开关阀的结构组成及工作原理,并建立其数学模型;基于电磁铁的有限元模型,重点研究极靴盆口磁分路的作用,并求解电磁力及磁通量离散空间分布;进而建立开关阀的机-电-液联合仿真模... 详细信息

为研究某型高速开关阀的动态响应特性并开展参数优化,描述开关阀的结构组成及工作原理,并建立其数学模型;基于电磁铁的有限元模型,重点研究极靴盆口磁分路的作用,并求解电磁力及磁通量离散空间分布;进而建立开关阀的机-电-液联合仿真模型,研究其静态压力控制特性及关键参量的动态响应过程。以单变量作用规律分析为基础,应用(1+1)-ES算法完成多参数迭代优化。最后,测定高速开关阀的动态响应特性,完成对比验证。实验结果表明:所建立的联合仿真模型较好地刻画了开关阀的动态响应特性,并借助进化策略优化算法实现了性能的有效提升。

关键词：高速开关阀电磁场有限元方法进化策略参数优化

复杂受荷下盾构隧道原型结构试验平台的研发与实证

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岩土工程学报 2024年第5期46卷 927-937页

作者：柳献刘震叶宇航姚鸿梁同济大学地下建筑与工程系上海200092 广州地铁设计研究院股份有限公司广东广州510000 上海同禾工程科技股份有限公司上海200092

盾构隧道结构在全寿命周期中往往将面临诸多复杂荷载状态,如注浆、偏载、偏转等非对称偏不利工况。为验证结构在这些复杂荷载状态下的适用性,探究结构力学性能,开展足尺原型结构试验研究往往是最为直接而有效的手段。既有原型试验主要... 详细信息

盾构隧道结构在全寿命周期中往往将面临诸多复杂荷载状态,如注浆、偏载、偏转等非对称偏不利工况。为验证结构在这些复杂荷载状态下的适用性,探究结构力学性能,开展足尺原型结构试验研究往往是最为直接而有效的手段。既有原型试验主要关注隧道结构在简单对称荷载条件下的力学性能,鲜有关注复杂非对称荷载状态。为拓展原型试验的适用范围,提出了适用于不同断面盾构隧道结构的原型试验平台和用于模拟复杂荷载状态的试验荷载设计方法。该方法适用于任意加载点布置和液压站分组的试验系统,可对注浆、偏载、偏转等复杂荷载状态下结构响应进行精确模拟。通过类矩形盾构隧道、双圆隧道和圆形隧道的偏载原型结构试验研究,验证了试验平台和试验荷载设计方法的适用性。进一步针对试验关键参数的分析表明,控制目标权重系数的调整能有效满足不同的试验模拟要求;基于试验荷载设计方法优化的迭代算法能有效考虑计算模型或边界支承条件的非线性;环箍钢绞线和千斤顶的组合加载模式能将拟合误差水平降低至千斤顶加载模式的1/5,但需要删去部分加载点使试验荷载合理且适用;对于越复杂的结构和荷载,精确模拟结构状态需要的试验系统独立荷载组数越高,对试验平台的要求也越高。

关键词：复杂受荷状态原型试验试验平台试验荷载设计断面形式

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综采支架液压系统动态特性研究及改进设计

工矿自动化 2024年第8期50卷 20-29页

作者：郭新伟北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

综采工作面液压支架工作中常存在支架初撑力不足、移架速度慢等问题,目前大多基于支架液压系统的稳态运行规律,采用增大泵站流量、降低压力损失等方案来解决,对液压系统动态特性的研究较少。建立了综采支架液压系统动力方程,理论分析了... 详细信息

综采工作面液压支架工作中常存在支架初撑力不足、移架速度慢等问题,目前大多基于支架液压系统的稳态运行规律,采用增大泵站流量、降低压力损失等方案来解决,对液压系统动态特性的研究较少。建立了综采支架液压系统动力方程,理论分析了支架初撑力和移架速度相关的液压系统动态特性和乳化液管路系统的液压冲击特性,得出立柱或千斤顶的近似空载运行和长距离管路液压冲击是造成支架液压系统压力大幅下降波动的主要原因。揭示了支架液压系统液压冲击的发生机理为电液换向阀突然启闭和立柱触顶加压。通过现场实测数据和AMESim仿真验证了理论分析的正确性。提出了综采支架液压系统改进方案,在支架上设置多个蓄能器,新增液控单向阀和电液换向阀控制液压系统蓄能器在不同移架阶段的充放液方式,利用蓄能器的瞬时大流量特性和长距离管路液压冲击压力峰值产生的超压作用来提升支架初撑力。仿真结果表明,改进系统能够有效提高液压支架的初撑力和移架速度。

关键词：综采工作面液压支架液压系统支架初撑力移架时间液压冲击动态特性

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综采工作面液压支架测高传感器设计

工矿自动化 2024年第6期50卷 129-135页

作者：高思伟谷敏永李殿鹏北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

针对综采工作面液压支架高度测量困难和可靠性、稳定性差等问题,设计了一种基于帕斯卡定律的液压支架测高传感器。该测高传感器内置一根细长液管,液管中充满甲基硅油,测高传感器两端安装压力传感器,通过测量密闭液管的两端压力,得到测... 详细信息

针对综采工作面液压支架高度测量困难和可靠性、稳定性差等问题,设计了一种基于帕斯卡定律的液压支架测高传感器。该测高传感器内置一根细长液管,液管中充满甲基硅油,测高传感器两端安装压力传感器,通过测量密闭液管的两端压力,得到测高传感器两端位置的高度差。甲基硅油在环境温度变化时具有明显的热胀冷缩特性,会引起密闭空间内的压力急剧变化,影响测量精度,提出了一种补偿方法:采用波纹管存储一部分甲基硅油,利用波纹管自身的弹性补偿甲基硅油热胀冷缩造成的体积变化;并在软件中通过算法校准甲基硅油体积变化带来的密度变化,从而确保测高传感器的测量精度。试验结果表明:测高传感器可工作在0~40℃环境下,测量误差在4 cm以内。在薄煤层、中厚煤层综采工作面液压支架的现场应用结果表明:与人工测量结果相比,测高传感器的高度测量误差在5 cm以内,说明该传感器可靠性较高。

关键词：综采工作面液压支架测高传感器压力传感器波纹管温度补偿密度校准

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硅漂移探测器中逃逸峰的分析与计算

光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1297-1300页

作者：廖学亮刘明博程大伟沈学静钢研纳克检测技术股份有限公司北京100094

能量色散X射线荧光光谱所使用的硅漂移探测器(SDD)在检测过程中会在个别含量较高待测元素所产生的较强特征峰的低能侧形成逃逸峰,其相应的特征峰也会损失一部分强度,逃逸峰的产生位置与探测器的成分有关;SDD探测器中入射特征峰与逃逸峰... 详细信息

能量色散X射线荧光光谱所使用的硅漂移探测器(SDD)在检测过程中会在个别含量较高待测元素所产生的较强特征峰的低能侧形成逃逸峰,其相应的特征峰也会损失一部分强度,逃逸峰的产生位置与探测器的成分有关;SDD探测器中入射特征峰与逃逸峰之间的能量差值为1.739 keV,等于硅原子的K_(α)特征能量,逃逸峰的强度与入射X射线的强度成正比,即与相应元素的含量/特征峰强度成正比,通常的入射特征峰逃逸概率比较低,在逃逸峰强度较低时对测试结果影响较小,当基体元素含量较高时产生的逃逸峰较大就会导致测试结果偏差较大;通过理论计算可以看出,逃逸峰的产生概率与探测器角度及元素种类等条件有关,从硅原子的质量吸收系数的变化趋势可以发现,随着入射特征线能量的增大硅原子对其的质量吸收系数降低,相应入射线的逃逸峰产生概率也会降低。当逃逸峰与其他待测元素的特征能量峰位置有重合时,会干扰相应元素的准确测量,导致相应元素的特征峰强度偏大,尤其是当待测元素含量较低时,其产生的特征峰强度较小,逃逸峰导致的本底强度所产生的干扰相对更大,因此需要对逃逸峰进行准确计算和校正。搭建了相应的平台进行测试,并以Fe和Mn元素为例,通过对SDD探测器中两种元素产生的逃逸峰概率进行理论分析与计算,并与实际测试谱图得到的逃逸概率值进行对比,发现两种数据符合较好,并且经对比发现在Fe_(2)O_(3)样品中的Fe∶K_(β)线的逃逸峰与Cr∶K_(α)峰重合,Fe∶K_(α)线的逃逸峰与Ti∶K_(α)峰有部分重合,在扣去逃逸峰后可以降低检出限,以更好地对Cr和Ti进行准确定量,该方法可扩展到其他含量较高元素的逃逸峰计算与校正,尤其是在土壤、矿物、合金检测等个别元素含量较高的样品中多元素检测方面的应用,可提高X射线荧光方法的测试准确度。

关键词：逃逸峰能量色散X射线荧光光谱法硅漂移探测器