[01326234]采煤成套系统高效截割与状态感知技术研究

项目属于煤炭采掘装备技术领域。

我国煤炭年生产达到39亿吨以上，其中60%以上为机械化开采，为了适应煤炭开采的需求，采煤成套系统的优化匹配普遍采用经验分析与主观判断，但在各异地质条件和环境因素的作用下，往往采煤成套系统开采效率不佳，设备配套的可靠性差，需要进行停产维修、更换配套设备。

由于井下环境限制，更换周期较长、成本增加明显、生产效率和安全性大幅下降，因此，采煤成套系统的匹配性实验测试与分析就成为保障安全高效绿色智能化开采的基础，全工况动态测试与分析技术装备研制具有巨大的经济效益和社会效益。

我国近年来越来越重视高效采煤成套系统问题，但一直存在没有真实模拟煤矿生产环境的采煤成套系统测试与分析平台、未对采煤成套系统进行过系实验分析、未能形成采煤成套系统的理论体系等问题，严重制约了采煤成套系统的应用与推广。

自2007年开始，辽宁工程技术大学联合中国煤矿机械装备有限责任公司，在国家发展与改革委员会项目（国能科技[2010]215号）、国家自然科学基金项目（51504121）、国家发展与改革委员会项目（[2013]1819号）等项目的支持下，以采煤成套系统相互影响动力学为工程背景，以设备状态信息感知与测试分析研究为基础，创建了成套装备全工况动态测试技术与分析理论，并形成了系列发明成果，并大规模用于实际工程主要创新成果：

（1）发明了采煤成套系统的状态感知与诊断技术，发明了采煤成套系统关键部件的状态感知测试方法，设计了采煤成套系统的摇臂扭矩、导向滑靴等240个传感器，构建了采煤成套系统运行状态时-空连续监测与诊断体系，掌握了采煤成套系统的状态信息与性能退化规律。

（2）发明了采煤成套系统的振动压电俘能的传感器供电技术，发明了基于采煤成套系统的运行自身机械振动压电俘能的自供电传感技术，实现了对刮板链条张力、截齿三向截割阻力、滚筒扭矩等检测传感器的无源供电，为设备状态感知提供有效的技术手段。

（3）提出了多传感信息融合的煤岩识别及自适应截割技术，提出一种采用振动、电流、声发射以及红外热像多截割特征信号实现煤岩界面识别的新方法，多角度反映不同截煤比煤岩截割过程中的表征信息，并对截割参数进行适应截割调整，实现高效快速截割。

（4）提出了采煤成套系统匹配性分析的优化控制算法，提出以设备地质适应性、系统联动控制、尺寸配套为分系统的协同优化控制模型，并采用复合策略例子群算法对非线性系统进行求解。

（5）研发了采煤成套系统“全工况”动态测试与分析的实验平台，在世界上首创了能够真实模拟煤矿井下环境1：1采煤成套系统动态测试与分析监控平台，构建了采煤成套装备系统的空载运行、弯曲段行走、斜切进刀、直线推进、反向进刀的“全工况”连续监测体系。

项目历经十年研究，提出了采煤成套系统的匹配性的质量综合评价体系，已完成采煤成套系统的实验测试与分析平台建设。整体经济效益3亿元，并减少了采煤成套系统故障率，提高煤炭生产效率，社会效益显著。

项目获国家发明专利9项、申请国家发明专利11项、授权其他知识产权15项，发表论文68篇（他引419次），其中SCI检索6篇、EI检索15篇。