一种综采工作面关键设备能耗建模和协同优化控制方法与流程

1.本发明属于矿业节能控制技术领域，特别涉及一种综采工作面关键设备能 耗建模和协同优化控制方法。


背景技术：

2.能源是国家繁荣、经济发展和人类生存的基础，能源供应和安全事关国家 现代化建设全局。在我国一次能源结构中，煤炭占化石能源资源的90％以上， 其资源储量近2300亿吨，是稳定、经济、自主保障程度最高的能源，作为保 障能源安全的基石，煤炭的主体能源地位在相当长的时期内不会改变。
3.煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业，战略地位至关 重要。目前，我国煤炭90％为井下综采，其生产环境恶劣多变，生产流程复杂， 主要涉及的采掘系统、运输系统、提升系统、压风系统、排水系统和通风系统 等六大子系统中，采掘系统能耗占比约为25％，是六大子系统中能耗占比最大 的部分。而采掘系统中采煤机和刮板输送机是系统中使用最广泛、利用率最高 且能耗占比最大的两大机械设备，因此综采工作面采煤机和刮板输送机的协同 运行性能状况直接决定了整个综采过程的效率及系统的能耗。
4.随着煤炭工业节能减排的发展趋势，针对采煤机和刮板输送机双机系统协 同的能耗优化成为煤矿节能减排的重要方向。但目前国内外大部分研究主要是 综采工作面采煤方法、采煤机截割性能，刮板输送机运行阻力、煤流量负荷等 方面，对采煤机和刮板输送机能耗建模以及针对双机协同的能耗优化的研究还 特别少，因此有必要对此进行研究。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术的不足，以综采工作面中关键设备采煤机和刮板输送 机的协同运行系统为研究对象，以目前综采工作面常用的双向割煤工艺流程为 例，提出了一种综采工作面关键设备能耗建模和协同优化控制方法，本发明在 满足综采工作面采煤量及采煤时间等生产要求的同时，能实现综采工作面相同 采煤任务内能耗最优化。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种综采工作面关键设备能耗建模和协同优化控制方法，所述综采工作面 关键设备包括采煤机和刮板输送机，该协同优化控制方法是基于对所述采煤机 和刮板输送机建立的能耗模型，分析所述采煤机在各工艺阶段中的能耗与采煤 机运行参数之间的关系，以及分析所述刮板输送机在各工艺阶段中的能耗与采 煤机运行参数及刮板输送机运行参数之间的关系，并对所述采煤机和刮板输送 机在综采工作面中的能耗进行优化，所述综采工作面关键设备能耗建模和协同 优化控制方法具体包括以下步骤：
8.s1：分析采煤机采煤过程中对应的滚筒瞬时平均截割阻力和对应 的牵引阻力分别建立对应的采煤机截割阻力数学模型和对应的采煤 机牵引阻力数学模型，所述为m综采工作面第k生产循环第i工艺阶段；
9.s2：基于s1中对应的采煤机截割阻力数学模型，建立对应的采煤机 截割功
耗数学模型；
10.s3：基于s1中对应的采煤机牵引阻力数学模型，建立对应的采煤机 牵引功耗数学模型；
11.s4：基于s2中对应的采煤机截割功耗数学模型和s3中对应的采煤 机牵引功耗数学模型，得到对应的采煤机总功耗数学模型，从而建立对应的采煤机能耗数学模型，进一步建立m综采工作面第k生产循环对应的 采煤机能耗数学模型以及m综采工作面对应的采煤机能耗数学模型；
12.s5：分析刮板输送机运煤过程中对应的刮板输送机承载侧瞬时阻力建立对应的刮板输送机承载侧瞬时阻力数学模型；
13.s6：基于s5中对应的刮板输送机承载侧瞬时阻力数学模型，得到对应的刮板输送机的运行总阻力数学模型，从而建立对应的刮板输送机 功耗数学模型；
14.s7：基于s6中对应的刮板输送机功耗数学模型，建立对应的刮板 输送机能耗数学模型，进一步建立m综采工作面第k生产循环对应的刮板输 送机能耗数学模型以及m综采工作面对应的刮板输送机能耗数学模型；
15.s8：基于s4中m综采工作面对应的采煤机能耗数学模型和s7中m综采 工作面对应的刮板输送机能耗数学模型，建立m综采工作面对应的采煤机和 刮板输送机双机系统能耗优化模型，所述m综采工作面对应的采煤机和刮板输 送机双机系统能耗优化模型包括m综采工作面对应的双机系统能耗优化目标函 数和m综采工作面对应的双机系统能耗优化约束条件。
16.进一步的，所述对应的滚筒瞬时平均截割阻力为：
[0017][0018]
式(1)中：
[0019]
k
m
为采煤机滚筒的截线数，为采煤机滚筒的第i条截线上的 截齿数，a
m
为煤层平均截割阻抗，b
m
为采煤机滚筒上截齿的截刃宽度，b
m
为m 综采工作面煤的脆性程度系数，为对应的采煤机牵引速度，为对应 的采煤机滚筒转速，为采煤机滚筒上第i条截线上的截齿截距的平均值，为 外漏自由表面系数，为截角的影响系数，为截齿前刀面的形状影响系数，为采煤机滚筒上第i条截线上的截齿排列方式系数，为地压对综采工作面煤壁 的影响系数，为采煤机滚筒上第i条截线上的截齿相对于采煤机牵引方向的偏 转角，f
m
为m综采工作面煤岩坚固性系数，f
m
′
为抗切削阻力系数，为截齿磨 损面积，为矿体应力状态体积系数；
[0020]
所述对应的牵引阻力为：
[0021][0022]
式(2)中：
[0023]
为驱动采煤机单截割部电机的额定功率，kw，为截割部的传动效率， h
m
为采煤机设计采高，单位为米，为采煤机后滚筒工作条件系数， g
m
为采煤机自重，单位为kg，为采煤机的滚筒直径，单位为米，α
m
为综采 工作面煤层倾角。
[0024]
进一步的，所述对应的采煤机截割功耗为：
[0025][0026]
式(3)中为采煤机滚筒截割部的传动效率；
[0027]
所述对应的采煤机牵引功耗为：
[0028][0029]
式(4)中为采煤机牵引部的传动效率；
[0030]
所述对应的采煤机总功耗为：
[0031][0032]
进一步的，所述m综采工作面第k生产循环对应的采煤机能耗为：
[0033][0034]
式(6)中i为m综采工作面第k生产循环对应的工艺阶段数，k为综采工 作面生产循环集合，k＝{1，2，...k，k 1，...k}；
[0035]
所述m综采工作面对应的采煤机能耗为：
[0036][0037]
进一步的，所述对应的刮板输送机承载侧瞬时阻力为：
[0038][0039]
式(8)中为对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量，为煤在 刮板输送机溜槽中的运行阻力系数，为刮板链在刮板输送机溜槽中的运行阻 力系数，为m综采工作面刮板输送机刮板链的单位长度质量，单位为kg/m， β
m
为刮板输送机的铺设倾角；
[0040]
所述对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0041][0042]
式(9)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，单位为kg/m， 为对应的采煤机到刮板输送机机头卸煤处的实时距离，单位为米；
[0043]
当采煤机在刮板输送机上从机尾到机头运行时，
[0044][0045]
当采煤机在刮板输送机上从机头到机尾运行时，
[0046][0047]
式(10)和式(11)中为采煤机在运行单位长度时的采煤量，单位为kg， 为m综采工作面对应的割煤量系数，h
m
为m号综采工作 面采煤机的一次采高，s
m
为m综采工作面采煤机的截深，为m综采工作面第k 工作循环时的煤密度，c
m
为m号综采工作面回采率，为对应的刮板输送 机刮板链速度。
[0048]
进一步的，当所述m综采工作面第k生产循环中采煤机双向割煤时，所述m 综采工作面第k生产循环对应的工艺阶段数i为6，所述m综采工作面第k生产 循环中采煤机在和割第一刀煤，所述m综采工作面第k生产循环中 采煤机在和割第二刀煤，所述对应的刮板输送机刮板链上的实 时煤流量为：
[0049][0050]
式(12)中：为m综采工作面第k工作循环采煤机进入 煤层后的运行时间，为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度 为对应的刮板输送机开始卸煤的时间，和分别为对应的 采煤机采煤的开始和结束时间；
[0051]
为对应的刮板输送机开始卸煤的时间，和分别为对应的采煤 机采煤的开始和结束时间，所述对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度 为：
[0052][0053]
式(13)中l
m
为m综采工作面的长壁长度，为m综采工作面采煤机长度，为 m综采工作面第k生产循环中端部斜切进刀割三角煤长度，l
m
，单位均 为米；
[0054]
对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0055][0056]
式(14)中为时刮板输送机刮板链上的煤量，
[0057][0058]
式(14)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，为：
[0059][0060]
对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0061][0062]
式(17)中为时刮板输送机刮板链上的煤量，
[0063][0064]
式(17)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，
[0065][0066]
式(19)中为m综采工作面采煤机割第一刀煤时在对应的在上端部端 头清浮煤的煤量系数，为m综采工作面采煤机割第一刀煤时在对应的正常 割煤时的煤量系数；
[0067]
对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0068][0069]
式(20)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，
[0070][0071]
对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0072][0073]
式(22)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，
[0074][0075]
式(22)中为时刮板输送机刮板链上的煤量，
[0076][0077]
对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0078][0079]
式(25)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，
[0080][0081]
式(25)中为时刮板输送机刮板链上的煤量，
[0082][0083]
式(25)和式(26)中为m综采工作面采煤机割第二刀煤时在对应的 下端部端头清浮煤时的煤量系数，为m综采工作面采煤机割第二刀煤时在对应的正常割煤时的煤量系数；
[0084]
进一步的，所述对应的刮板输送机的运行总阻力为：
[0085][0086]
所述对应的刮板输送机功耗为：
[0087][0088]
式(29)中为刮板输送机电机功率备用系数，η
g
为刮板输送机传送装置 的总效率。
[0089]
进一步的，所述对应的刮板输送机能耗为：
[0090][0091]
所述m综采工作面第k生产循环对应的刮板输送机能耗为：
[0092][0093]
所述m综采工作面对应的刮板输送机能耗为：
[0094][0095]
进一步的，所述m综采工作面对应的双机系统能耗优化目标函数为：
[0096][0097]
式(33)中m为综采工作面集合，m＝{1，2，...m，m 1，...m}；
[0098]
所述m综采工作面对应的双机系统能耗优化约束条件包括速度约束，时间 约束和采煤量约束，所述速度约束包括：
[0099][0100]
[0101][0102]
式(34)中和分别为对应的采煤机牵引速度的最小值和最大值， 式(35)中和分别为对应的采煤机滚筒转速的最小值和最大值，式 (36)中和分别为对应的刮板输送机刮板链速度的最小值和最大 值；
[0103]
所述时间约束包括：
[0104][0105][0106]
式(37)中为对应的采煤机采煤时间，为m综采工作面第k生产 循环最长允许采煤时间，式(38)中为m综采工作面最长允许采煤时间；
[0107]
所述采煤量约束包括：
[0108][0109]
式(39)中为m综采工作面第k生产循环的实际采煤量，为m综采工 作面的实际采煤量，为对m综采工作面第k生产循环所要求的最小采煤量， 为对m综采工作面所要求的最小采煤量，单位均为kg。
[0110]
进一步的，当所述m综采工作面第k生产循环中采煤机双向割煤时， [0111]
与现有的技术相比，本发明有益的效果为：
[0112]
本发明基于双向割煤及运煤工艺特点，建立了采煤机采煤能耗模型和刮板 输送机运煤能耗模型，并通过优化各工艺阶段采煤机牵引速度、滚筒转速、刮 板输送机链速及各工艺阶段时间，在满足采煤量及采煤时间等生产要求的同时， 实现综采工作面相同采煤任务内能耗最优。
附图说明
[0113]
图1为采煤机双向割煤工艺流程图；
[0114]
图2为时刮板输送机运煤工艺示意图；
[0115]
图3为对应的刮板输送机运煤工艺示意图；
[0116]
图4为对应的刮板输送机运煤工艺示意图；
[0117]
图5为一个生产循环中采煤机能耗、刮板输送机能耗及总能耗的仿真结果图。
具体实施方式
[0118]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于
发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
[0119]
一种综采工作面关键设备能耗建模和协同优化控制方法，所述综采工作面 关键设备包括采煤机和刮板输送机，该协同优化控制方法是基于对所述采煤机 和刮板输送机建立的能耗模型，分析所述采煤机在各工艺阶段中的能耗与采煤 机运行参数之间的关系，以及分析所述刮板输送机在各工艺阶段中的能耗与采 煤机运行参数及刮板输送机运行参数之间的关系，并对所述采煤机和刮板输送 机在综采工作面中的能耗进行优化，所述综采工作面关键设备能耗建模和协同 优化控制方法具体包括以下步骤：
[0120]
s1：分析采煤机采煤过程中对应的滚筒瞬时平均截割阻力和对应 的牵引阻力分别建立对应的采煤机截割阻力数学模型和对应的采煤 机牵引阻力数学模型，所述为m综采工作面第k生产循环第i工艺阶段；
[0121]
s2：基于s1中对应的采煤机截割阻力数学模型，建立对应的采煤机 截割功耗数学模型；
[0122]
s3：基于s1中对应的采煤机牵引阻力数学模型，建立对应的采煤机 牵引功耗数学模型；
[0123]
s4：基于s2中对应的采煤机截割功耗数学模型和s3中对应的采煤 机牵引功耗数学模型，得到对应的采煤机总功耗数学模型，从而建立对应的采煤机能耗数学模型，进一步建立m综采工作面第k生产循环对应的 采煤机能耗数学模型以及m综采工作面对应的采煤机能耗数学模型；
[0124]
s5：分析刮板输送机运煤过程中对应的刮板输送机承载侧瞬时阻力建立对应的刮板输送机承载侧瞬时阻力数学模型；
[0125]
s6：基于s5中对应的刮板输送机承载侧瞬时阻力数学模型，得到对应的刮板输送机的运行总阻力数学模型，从而建立对应的刮板输送机 功耗数学模型；
[0126]
s7：基于s6中对应的刮板输送机功耗数学模型，建立对应的刮板 输送机能耗数学模型，进一步建立m综采工作面第k生产循环对应的刮板输 送机能耗数学模型以及m综采工作面对应的刮板输送机能耗数学模型；
[0127]
s8：基于s4中m综采工作面对应的采煤机能耗数学模型和s7中m综采 工作面对应的刮板输送机能耗数学模型，建立m综采工作面对应的采煤机和 刮板输送机双机系统能耗优化模型，所述m综采工作面对应的采煤机和刮板输 送机双机系统能耗优化模型包括m综采工作面对应的双机系统能耗优化目标函 数和m综采工作面对应的双机系统能耗优化约束条件。
[0128]
所述对应的滚筒瞬时平均截割阻力为：
[0129][0130]
式(1)中：
[0131]
k
m
为采煤机滚筒的截线数，为采煤机滚筒的第i条截线上的 截齿数，a
m
为煤层平均截割阻抗，b
m
为采煤机滚筒上截齿的截刃宽度，b
m
为m 综采工作面煤的脆性程度系数，为对应的采煤机牵引速度，为对应 的采煤机滚筒转速，为采煤机滚筒上第i条截线上的截齿截距的平均值，为 外漏自由表面系数，为截角的影响系数，为截齿前刀面的形状影响系数，为采煤机滚筒上第i条截线上的截齿排列方式系数，为地压对综采工作面煤壁 的影响系数，为采煤机滚筒上第i条截线上的截齿相对于采煤机牵引方向的偏 转角，f
m
为m综采工作面煤岩坚固性系数，f
m
′
为抗切削阻力系数，为截齿磨 损面积，为矿体应力状态体积系数；
[0132]
所述对应的牵引阻力为：
[0133][0134]
式(2)中：
[0135]
为驱动采煤机单截割部电机的额定功率，kw，为截割部的传动效率， h
m
为采煤机设计采高，单位为米，为采煤机后滚筒工作条件系数， g
m
为采煤机自重，单位为kg，为采煤机的滚筒直径，单位为米，α
m
为综采 工作面煤层倾角。
[0136]
所述对应的采煤机截割功耗为：
[0137][0138]
式(3)中为采煤机滚筒截割部的传动效率；
[0139]
所述对应的采煤机牵引功耗为：
[0140][0141]
式(4)中为采煤机牵引部的传动效率；
[0142]
所述对应的采煤机总功耗为：
[0143][0144]
所述m综采工作面第k生产循环对应的采煤机能耗为：
[0145][0146]
式(6)中i为m综采工作面第k生产循环对应的工艺阶段数，k为综采工 作面生产循
环集合，k＝{1，2，...k，k 1，...k}；
[0147]
所述m综采工作面对应的采煤机能耗为：
[0148][0149]
所述对应的刮板输送机承载侧瞬时阻力为：
[0150][0151]
式(8)中为对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量，为煤在 刮板输送机溜槽中的运行阻力系数，为刮板链在刮板输送机溜槽中的运行阻 力系数，为m综采工作面刮板输送机刮板链的单位长度质量，单位为kg/m， β
m
为刮板输送机的铺设倾角；
[0152]
所述对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0153][0154]
式(9)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，kg/m，为对应的采煤机到刮板输送机机头卸煤处的实时距离；
[0155]
当采煤机在刮板输送机上从机尾到机头运行时，
[0156][0157]
当采煤机在刮板输送机上从机头到机尾运行时，
[0158][0159]
式(10)和式(11)中为采煤机在运行单位长度时的采煤量，单位为kg， 为m综采工作面对应的割煤量系数，h
m
为m号综采工作 面采煤机的一次采高，s
m
为m综采工作面采煤机的截深，为m综采工作面第k 工作循环时的煤密度，c
m
为m号综采工作面回采率，为对应的刮板输送 机刮板链速度。
[0160]
如图1所示为采煤机双向割煤工艺流程，当所述m综采工作面第k生产循环 中采煤机双向割煤时，所述m综采工作面第k生产循环对应的工艺阶段数i为6， 所述m综采工作面第k生产循环中采煤机在和割第一刀煤，所述m综 采工作面第k生产循环中采煤机在和割第二刀煤，所述对应的刮 板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0161][0162]
式(12)中：为m综采工作面第k工作循环采煤机进入 煤层后的运行时间，为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度 为对应的刮板输送机开始卸煤的时间，和分别为对应的 采煤机采煤的开始和结束时间，图1中和分别为m综采工作面第k工作循 环采煤机采煤的开始和结束时间；
[0163]
如图2所示为时刮板输送机运煤工艺示意图；
[0164]
为对应的刮板输送机开始卸煤的时间，和分别为对应的采煤 机采煤的开始和结束时间，所述对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度 为：
[0165][0166]
式(13)中l
m
为m综采工作面的长壁长度，为m综采工作面采煤机长度，为 m综采工作面第k生产循环中端部斜切进刀割三角煤长度，l
m
，单位均 为米；
[0167]
如图3所示为对应的刮板输送机运煤工艺示意图，对应的刮板输送 机刮板链上的实时煤流量为：
[0168][0169]
式(14)中为时刮板输送机刮板链上的煤量，
[0170][0171]
式(14)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，为：
[0172][0173]
如图4所示为对应的刮板输送机运煤工艺示意图，对应的刮板输送 机刮板链上的实时煤流量为：
[0174][0175]
式(17)中为时刮板输送机刮板链上的煤量，
[0176][0177]
式(17)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，
[0178][0179]
式(19)中为m综采工作面采煤机割第一刀煤时在对应的在上端部端 头清浮煤的煤量系数，为m综采工作面采煤机割第一刀煤时在对应的正常 割煤时的煤量系
数；
[0180]
对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0181][0182]
式(20)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，
[0183][0184]
对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0185][0186]
式(22)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，
[0187][0188]
式(22)中为时刮板输送机刮板链上的煤量，
[0189][0190]
对应的刮板输送机刮板链上的实时煤流量为：
[0191][0192]
式(25)中为对应的刮板输送机刮板链上的煤量线密度，
[0193][0194]
式(25)中为时刮板输送机刮板链上的煤量，
[0195][0196]
式(25)和式(26)中为m综采工作面采煤机割第二刀煤时在对应的 下端部端头清浮煤时的煤量系数，为m综采工作面采煤机割第二刀煤时在对应的正常割煤时的煤量系数；
[0197]
所述对应的刮板输送机的运行总阻力为：
[0198][0199]
所述对应的刮板输送机功耗为：
[0200][0201]
式(29)中为刮板输送机电机功率备用系数，η
g
为刮板输送机传送装置 的总效率。
[0202]
所述对应的刮板输送机能耗为：
[0203][0204]
所述m综采工作面第k生产循环对应的刮板输送机能耗为：
[0205][0206]
所述m综采工作面对应的刮板输送机能耗为：
[0207][0208]
所述m综采工作面对应的双机系统能耗优化目标函数为：
[0209][0210]
式(33)中m为综采工作面集合，m＝{1，2，...m，m 1，...m}；
[0211]
所述m综采工作面对应的双机系统能耗优化约束条件包括速度约束，时间 约束和采煤量约束，所述速度约束包括：
[0212][0213][0214][0215]
式(34)中和分别为对应的采煤机牵引速度的最小值和最大值， 式(35)中和分别为对应的采煤机滚筒转速的最小值和最大值，式 (36)中和分别为对应的刮板输送机刮板链速度的最小值和最大 值；
[0216]
所述时间约束包括：
[0217][0218][0219]
式(37)中为对应的采煤机采煤时间，为m综采工作面第k生产 循环最长允许采煤时间，式(38)中为m综采工作面最长允许采煤时间；
[0220]
所述采煤量约束包括：
[0221][0222]
式(39)中为m综采工作面第k生产循环的实际采煤量，为m综采工 作面的实际采煤量，为对m综采工作面第k生产循环所要求的最小采煤量， 为对m综采工作面所要求的最小采煤量，单位均为kg。
[0223]
当所述m综采工作面第k生产循环中采煤机双向割煤时，
[0224]
本发明参考山西某煤矿某综采工作面中采煤机和刮板输送机实际运行情 况，基于本发明建立的采煤机采煤能耗模型和刮板输送机运煤能耗模型，对采 煤机和刮板输送机双向采煤时在不同速度配合下的能耗进行分析，优化各工艺 阶段采煤机牵引速度、滚筒转速、刮板输送机链速及各工艺阶段时间。
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如表1所示为综采工作面、采煤机和刮板输送机的相关参数，如表2所示 为采煤机牵引速度、滚筒转速和刮板输送机刮板链速度在一个生产循环6个工 艺阶段中的参考值。
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表1 综采工作面、采煤机、刮板输送机相关技术参数
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表2 采煤机牵引速度、滚筒转速和刮板输送机刮板链速度参考值
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在相同的生产循环中，根据本发明建立的采煤机能耗数学模型、刮板输送 机能耗数学模型以及能耗优化模型，在matlab r2017b仿真平台上进行编程仿 真，分别对双向采煤时采煤机和刮板输送机各个生产循环中各工艺阶段的牵引 速度、滚筒转速和刮板链速度以及各阶段运行时间进行优化，如表3所示为采 煤机牵引速度、滚筒转速和刮板输送机刮板链速度在6个工艺阶段中的优化值 分别与表2中对应参考值相比的比率。
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表3 采煤机牵引速度、滚筒转速和刮板输送机刮板链速度优化值比率
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阶段123456牵引速度比率1.0681.0930.9560.8441.0931.034滚筒转速比率0.880.880.8670.880.880.867刮板链速度比率0.80.8180.850.80.8180.875
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在一个生产循环中采煤机能耗、刮板输送机能耗及总能耗的仿真结果如图5 所示，图5中横坐标速度比率组合中参考值比率(1，1)表示采煤机牵引速度比率1， 滚筒转速比率1，刮板链速度比率1，速度比率组合(0.844，0.8)表示采煤机牵 引速度比率0.844，滚筒转速比率0.8，刮板链速度比率0.8，以上比率均是与表 2中所示参考值进行比较后的值。
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由图5可以看出，按优化比率组合中对应的速度值对采煤机牵引速度、滚 筒转速、刮板输送机刮板链速度等相关运行参数进行协同控制，能使采煤机和 刮板输送机的能耗均实现最优化，从以上分析结果看，在满足生产要求以及保 证生产任务按时完成的情况
下，采煤机和刮板输送机的能耗均降低明显，能耗 优化效果较好。
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最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领 域技术人员应当理解，可参考综采工作面采煤机和刮板输送机等相关设备实际 运行情况在形式上和细节上做改变，而不偏离本发明权利要求所限定的范围。