刨煤装置和用来控制刨煤装置的方法.pdf

本发明涉及一种刨煤装置和用来控制刨煤装置的方法，具有：一可借助于刨刀牵引链(2)正反向运动的采掘刨刀(1)；至少两个具有转速可调的驱动电机(8)的链传动装置(3，4)；一刨刀行程测量系统和一电机控制装置(11)，所述电机控制装置例如位置控制地提供用于改变驱动电机(8)的转速的控制参数，以改变刨刀速度，并且给电机控制装置配设一带有在各驱动电机(8)之间的自动负荷平衡调节的控制模块(12)。按照本发明，设置一监测模块(13)，它例如位置控制地关断用于负荷平衡调节的控制模块(12)或者修改其工作模式，并给驱动电机(8)提供不同的控制参数(S、S′)。

1.  刨煤装置，具有：一可借助于刨刀牵引链(2)正反向运动并在刨刀末端止挡之间往复移动的采掘刨刀(1)；至少两个分别具有一转速可调的驱动电机(8)、一传动箱(7)和一与刨刀牵引链(2)的链节啮合的链轮(6)的链传动装置(3；4)；一刨刀行程测量系统和一电机控制装置(11)，所述电机控制装置程序控制地或位置控制地提供用于改变驱动电机(8)的转速的控制参数，以改变刨刀速度，并且给电机控制装置配设一带有在链传动装置(3；4)的各驱动电机(8)之间的自动负荷平衡调节的控制模块(12)，其特征为：设置一监测模块(13)，它位置控制地、程序控制地和/或参数控制地关断用于负荷平衡调节的控制模块(12)或者修改该控制模块(12)的工作模式。

2.  按权利要求1的刨煤装置，其特征为：当刨刀行程测量系统在刨刀末端区域(X)内检测采掘刨刀时，监测模块(13)位置控制地为两个驱动电机(8)提供不同的控制参数(S；S′)。

3.  按权利要求1或2的刨煤装置，其特征为：在低于一定转速或转速差时，监测模块参数控制地关停控制模块或修改其工作模式。

4.  按权利要求1至3之任一项的刨煤装置，其特征为：驱动电机由变频电机(8，9)组成。

5.  按权利要求1至4之任一项的刨煤装置，其特征为：传动箱(7)包括一带有片式离合器的过载传动箱。

6.  按权利要求1至5之任一项的刨煤装置，其特征为：监测模块(13)和/或控制模块(12)由用于电机控制装置的软件模块组成。

7.  按权利要求1至6之任一项的刨煤装置，其特征为：驱动电机之一的控制参数构成用于负荷平衡控制模块(12)的指令参数，在控制模块(12)的修改的工作模式中，监测模块(13)成比例地或按一种预定的算法修正用于另一个驱动电机(8)的控制参数(S′)。

8.  按权利要求1至7之任一项的刨煤装置，其特征为：监测模块将驱动电机之一的电机扭矩限制在一预先设定的数值上。

9.  按权利要求1至8之任一项的刨煤装置，其特征为：给每个驱动电机配设一电机控制装置，其中，各电机控制装置通过信号线相互直接通讯，或者与上一级电机控制装置(11)通讯。

10.  用来控制特别是用于地下采矿的刨煤装置的方法，具有：至少两个分别具有一转速可调的驱动电机(8)、一传动箱(7)和一链轮(6)的链传动装置(3；4)；一借助于刨刀牵引链(2)驱动的采掘刨刀(1)，它在运行时在刨刀末端止挡之间正反向往复移动；一提供刨刀位置信号(P)的刨刀行程测量系统；一电机控制装置(11)，它给驱动电机(8)提供控制参数(S)，并给它配设一控制模块(12)，所述控制模块在正常的工作模式中促使两个驱动电机(8)之间自动的负荷平衡，并且电机控制装置使两个驱动电机(8)的控制参数(S)相互匹配，其特征为：一个监测模块(13)根据刨刀位置信号(Px)和采掘刨刀(1)的运行方向位置控制地、程序控制地或参数控制地关断用于负荷平衡调节的控制模块(12)，或者暂时改变控制模块(12)的工作模式。

11.  按权利要求10的方法，其特征为：监测模块将离刨刀远的链传动装置的传动转速与一理论转速比较，并在低于理论转速一预先设定的偏差时按照一固有的控制程序的标准为该离刨刀远的链传动装置提供控制参数。

12.  按权利要求10或11的方法，其特征为；当刨刀行程测量系统在刨刀末端区域(X)内检测采掘刨刀时，监测模块(13)位置控制地为两个驱动电机(8)提供不同的控制参数(S；S′)。

13.  按权利要求10至12之任一项的方法，其特征为：在低于一定转速或转速差时，监测模块参数控制地关停控制模块或修改其工作模式。

14.  按权利要求10至13之任一项的方法，其特征为：监测模块(13)和/或控制模块(12)由用于电机控制装置的软件模块组成。

15.  按权利要求10至14之任一项的方法，其特征为：驱动电机由变频电机(8，9)组成。

16.  按权利要求10至15之任一项的方法，其特征为：传动箱(7)包括一带有片式离合器的过载传动箱。

17.  按权利要求10至16之任一项的方法，其特征为：驱动电机之一的控制参数构成用于控制模块(12)的指令参数，在控制模块(12)的修改的工作模式中，监测模块(13)成比例地或按一种预定的算法修正用于另一个驱动电机(8)的控制参数(S′)。

18.  按权利要求10至17之任一项的方法，其特征为：监测模块将驱动电机之一的电机扭矩限制在一预先设定的数值上。

19.  按权利要求10至18之任一项的方法，其特征为：给每个驱动电机配设一电机控制装置，其中，各电机控制装置通过信号线相互直接通讯，或者与上一级电机控制装置(11)通讯。

刨煤装置和用来控制刨煤装置的方法
技术领域
本发明涉及一种刨煤装置，具有：一可借助于一刨刀牵引链正反向运动并在刨刀末端止挡之间往复移动的采掘刨刀；至少两个分别具有一转速可调的驱动电机、一传动箱和一与刨刀牵引链的链节啮合的刨刀链轮的链传动装置；一个刨刀行程测量系统和一个电机控制装置，所述电机控制装置例如程序控制地或位置控制地提供用于改变驱动电机转速的控制参数，以改变刨刀速度，并且给电机控制装置配设一带有在链传动装置的各驱动电机之间的自动负荷平衡调节的控制模块。其次本发明还涉及一种用来控制刨煤装置特别是用于地下采矿的刨煤装置的方法，具有：至少两个分别具有一转速可调的驱动电机、一传动箱和一刨刀链轮的链传动装置；一借助于刨刀牵引链驱动的采掘刨刀，它在工作时在刨刀末端止挡之间正反向往复移动；一刨刀行程测量系统，它提供刨刀位置信号；一电机控制装置，它给驱动电机提供控制参数，并给它配设一控制模块，控制模块在正常工作模式时造成两个驱动电机之间自动的负荷平衡，并使两个驱动电机的控制参数相互匹配。
背景技术
这种类型的刨煤装置在伊本贝尔矿业(Bergwerk Ibbenbüren)中使用，并在采矿工程杂志(Zeitschrift Bergbau)7/2003，第311-315中作了介绍。该刨煤装置配备了统一的400kW的变频电机，它们可以通过一成型总线接口相互通讯，并与一用于远程诊断的上一级工作面控制中心通讯。链传动装置的驱动电机在持续运行时可以以80-1800l/min的转速运转，电机控制装置包括一控制模块，它促使两个驱动刨刀链轮的驱动电机自动地平衡负荷。刨刀行程测量系统在一过载传动箱中具有一刨刀行程脉冲发送器，刨刀的速度可以在工作面末端处无级调节。在工作面末端处驱动电机保持其最大扭矩。在伊本贝尔矿业内所使用的刨煤装置可以达到高的生产效率。但是在刨煤装置持续运行时，在个别情况下在少数链节以及在刨刀链轮的齿上会出现急剧的链磨损。
发明内容
本发明的目的是，创造一种改进的刨煤装置和用来运行刨煤装置的方法，它们在刨煤装置的生产率和功率数据不变的情况下防止出现过大的链磨损。
按照本发明，对于刨煤装置，这个目的通过这样的方式实现，即，设置一监测模块，它以合适的方式，例如位置控制、程序控制和/或参数控制地关断用于负荷平衡调节的控制模块或者修改控制模块的工作模式。对于本发明的方法，这个目的通过这样的途径实现，即，控制模块例如根据刨刀位置信号和采掘刨刀的运行方向位置控制地、程序控制或参数控制地关断用于负荷平衡调节的控制模块，或者暂时改变控制模块的运行方式。
在伊本贝尔的刨煤装置上进行的链磨损试验表明，过度的链磨损总是局部地限于链股末端处的3至5个链节上，如果刨刀进入对于相应刨刀运行方向牵引的与另一个(辅)链传动装置的刨刀链轮啮合的主传动装置的刨刀末端区域内的话，便在这个链股末端处发生磨损。本申请人把刨刀牵引链相应链节上大的磨损归结于大的链条张力，如果刨刀电机当刨刀在刨刀末端区域内以降低的速度运行时发挥其最大扭矩的话，大的链条张力便传入刨刀牵引链内，而为了避免损坏例如刨刀末端的机械止挡或传动装置，在刨刀末端区域内降低刨刀速度几乎是不可避免的。
按照本发明的解决问题的方案是，设置监测模块，使得关断用于负荷平衡的调节装置的控制模块并产生特有的控制参数或者改变由控制模块输送给驱动电机的控制参数。在迄今为止所使用的用于通过一自动负荷平衡调节工作的转速可变的驱动电机的电机控制装置中，负荷平衡调节在各种运行状态下都是在主传动装置和辅传动装置之间进行的，其中例如一个电机的电流实际值作为控制参数分别传输给另一个电机的控制装置，并且不管是主传动装置还是辅传动装置都保持相同地理论转速规定值。因为在刨刀末端区域内刨刀速度同时下降到正常刨刀速度的1/30至1/10的有时极低的刨刀速度，不按照本发明调整(Abregelung，调低)用于负荷平衡调节的控制模块，两个链传动装置的全驱动力矩就都可以传入链条内，由此可能造成在刨刀牵引链下回行段内有极高的链条张力，其本身在刨刀牵引链的线径为38mm或42mm时可能导致严重的链磨损和链节的机械磨损。而通过本发明的措施则不再出现所述问题。
在本发明的方法中，优选监测模块可以将离刨刀远的(辅)链传动装置的传动转速与一理论转速进行比较，并在低于理论转速一预先设定的偏差时按照一固有的控制程序的规定标准为这个离刨刀远的链传动装置提供控制参数。然而特别有利的是，若监测模块用转速控制以及位置控制(亦即如果刨刀行程测量系统在刨刀末端区域内检测采掘刨刀)的方式关断或调整控制模块的正常工作模式，则为两个驱动电机提供不同的控制参数。
不管在刨煤装置还是在本发明的方法方面，如果驱动电机由变频电机组成，则特别有利。更加有利的是，如果传动箱包括带有片式离合器的过载传动箱的话，本发明的刨煤装置和方法便可以例如柔和地起动并配备一过载保护器。
监测模块和/或控制模块可以特别是由用于电机控制装置的软件模块组成。因此本发明的解决方案在刨煤装置和方法方面都可以通过没置附加的软件或程序实现。
对于刨煤装置和方法特别是可以设想，驱动电机之一的控制参数在正常工作模式中构成用于控制模块的指令参数，而在控制模块的修改的运行方式中，监测模块成比例地或按一种预定的算法修正用于另一个驱动电机的控制参数。这里，在最简单的结构设计中，监测模块使得用于另一个驱动电机的控制参数值下调到相应的传动装置仅仅承受由刨刀牵引链在链式导向装置的下回行段中的摩擦力造成的负荷即可，从而同时避免在另一个链传动装置(主传动装置)形成链悬垂。监测模块特别是可以将驱动电机之一的电机扭矩限制在一预先设定的数值上。
在本发明的刨煤装置和方法中，可以用一中央电机控制装置、必要时是地上的电机控制装置工作。在优选结构设计中，给每个驱动电机配设一电机控制装置，其中，各电机控制装置通过信号线如数据总线或无线电相互直接通讯，或者与上一级的电机控制装置通讯。也可以设想这样修改的工作模式，即，一旦监测模块参与控制，相应的辅传动装置便不计另一个链传动装置的控制参数。
附图说明
由以下对一在附图中示意表示的实施例的说明得到本发明其他的优点和结构。附图表示：
图1本发明的刨煤装置在刨刀运行时连同负荷平衡装置的示意图；
图2本发明的刨煤装置在启动监测装置时的示意图。
具体实施方式
在附图中，用附图标记10总体表示本发明的刨煤装置，它具有一刨刀1，刨刀借助于刨刀牵引链在设置于末端的用于刨刀牵引链2的链传动装置3和4之间正反向地往复运动。在图1中刨刀1的正反向运动用双箭头F表示。两个链传动装置3、4原则上设计得一样，并包括一支承在传动轴5上的链轮6、一传动箱7以及一驱动电机8，在所示实施例中，驱动电机分别是带有例如设置在一单独的开关箱9内的变频控制线路的变频电机。变频电机8在持续运行时可以转速可变地以在例如80至1800l/min的比较大的带宽内的转速运行，其中通过驱动电机8的转速改变达到相应驱动链轮6转速和刨刀1运行速度的改变。如在地下采矿工程中对于刨刀传动装置所公知的那样，两个传动箱7包括一带有片式离合器的过载传动箱，在例如刨刀牵引链2或刨刀1卡死时它自动地将刨刀传动装置8从与传动轴5抗扭地连接的刨刀链轮6脱开。
为了无人看管地自动控制刨煤装置10，在图中示出一控制计算机11，它配备一合适的具有许多软件模块的自动化软件，并例如通过数据总线与电机8连接，以控制和远距离诊断链传动装置3、4的两个驱动电机8的运行状况。这里，控制计算机11内的一个软件模块包括电机控制装置，经由它，使刨刀1在图1中用箭头X表示的并在相应链传动装置3、4之前约0至10米的范围上延伸的刨刀末端止挡区域内的刨刀速度通过降低变频电机的转速而下降到较低的速度。其次控制计算机11还包括一用于未详细示出的刨刀行程测量系统的刨刀位置信号P的处理单元。在图1和2中，刨刀的瞬时位置用刨刀1和控制计算机11之间的一个箭头P表示。但是通常刨刀位置信号P不由刨刀1本身产生，而是在一次安装运行后由刨刀链轮6的转数推导出瞬时的刨刀位置信号P并输送给控制计算机11。此外控制计算机11还包括一这里用符号表示的用于负荷平衡调节的控制模块12，其中该控制模块12通常由另一个软件模块组成。用于负荷平衡的控制模块12测试两个用于刨刀牵引链2的链传动装置3、4的驱动电机8的实时控制数据A，并用来在刨刀1采掘行程期间的每一时刻给两个驱动电机8提供相同的控制参数S，例如理论转速、电机电流、电机功率等等，使得在整个运行期间两个链传动装置3、4保持同样的状态。借助于控制模块12的负荷平衡例如可以这样地进行，即，链传动装置3的驱动电机8构成主电机(Master-Motor)，其控制数据被相应的另一个驱动电机8接收，此驱动电机构成所谓的从电机(Slave-Motor)，相应控制参数的交换或者是像在所示实施例中那样，通过一控制计算机11进行，或者也可以通过两个驱动电机8控制线路的通讯而间接地相互进行。具有上述特征的刨煤装置在现有技术中是已知的，这里，在已知刨煤装置中用于负荷平衡的控制模块12在每个时刻永远是启动态的。
现在参照图2说明临界情况，如果刨刀1例如驶入在图2中左面的链传动装置3的刨刀末端区域(X，图1)，并位于未示出的电机末端止挡之前不远处，此末端止挡大多由一机械的电机末端止挡组成，但是也可以包括位置信号等等。刨刀1通过刨刀牵引链2向其牵引的链传动装置3在有关文献中常常称为主传动装置(Hauptantrieb)，而相应地另一个链传动装置4构成辅传动装置(Hilfantrieb)，它只牵引在刨刀导向装置下回行段内的长链条。但是通过刨刀1的换向动作在每个刨刀行程中主、辅传动装置的分配发生变化，因此，在现代方法控制装置中，大多是两个链传动装置中的一个构成主传动装置(Master-Antrieb)，另一个链传动装置构成从传动装置(Slave-Antrieb)。现在如果刨刀1驶入在图1中用X表示的刨刀末端区内，那么控制计算机11便得到一个位置信号Px，通过这个控制信号进行位置控制，控制计算机11借助于电机控制装置产生用于两个驱动电机8的控制参数，其中特别是电机转速相对于在刨刀正常运行时的电机转速显著降低，以防止刨刀1以全速撞在刨刀末端止挡上。而在刨刀末端区域X内，刨刀1常常还必须切除带式输送机运输平巷的突起的背部填料，并通过附加的矿石堆(Haufwerk)和其他影响其速度的因素受到制动。为了在转速下降时同样表现出保持不变的切削功率和切削效果，控制计算机11例如提高作为控制参数输送给两个驱动电机8的电机电流，从而提高电机扭矩，这时控制计算机11的负荷平衡控制模块12给另一个链传动装置4的驱动电机8提供同样的控制数据。
现在按照本发明，控制计算机11配备一监测模块13，它同样可以特别是由软件模块或软件程序组成，并且它，特别是位置控制地，亦即一旦刨刀1到达工作面末端区域X或工作面末端区域X内的规定位置，负荷平衡控制模块12的效果和工作功能便不再起作用。在图2中，对于链传动装置3的驱动电机8监测模块13的功效用不同的控制参数S表示，对于链传动装置4(辅或从传动装置)的驱动电机8用 S′表示。可以通过例如给从链传动装置4的驱动电机仅仅供给减小的控制参数(例如电机扭矩，电机电流等等)的方法，使不同的控制参数S、S′相互成比例。但是如果从传动装置4的链轮6的实际转速趋于归零(vorzeichenbereinigt)而显著低于由控制计算机11的电机控制装置规定的理论转速的话，也可以启动监测模块13，这时，用于从传动装置的控制装置的控制电流-输入不再由主传动装置3驱动电机8的实际输出电流给定，而是相对于输出信号变平滑或者被调整到一个在监测模块13内所规定的数值。当然，监测模块13的工作原理也可以建立在其他功能和方式的基础上，如本领域普通技术人员可以毫无困难地由上述说明推断出来的那样。
通过控制模块12关断或修正负荷平衡电机控制装置，防止了在刨刀即将到达末端止挡和换向之前的时刻产生过大的链条张力，该大的链条张力特别是出现在刨刀牵引链2的下回行段内，并且在没有监测模块13的情况下，可能导致在相应的从传动装置4处发生刨刀链轮6的旋转摆动运动以及刨刀牵引链2的与该链轮啮合的链节的磨损。