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采煤机滚筒高度测量传感器工作环境磁场仿真与屏蔽研究

Study on magnetic field simulation and shielding design of shearer drum height measurement sensor working environment

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为实现煤矿井下综采工作面复杂电磁环境下采煤机滚筒高度的测量,保证工况条件下传感器的可靠性,在分析滚筒式采煤机摇臂结构和工作原理的基础上,利用TLE5012B磁敏感角度传感元件设计了采煤机滚筒高度传感器.传感器通过安装于摇臂销轴处的摇杆—旋转装置获取摇臂摆角,由角度计算获得采煤机滚筒高度.依据现有煤矿井下工况条件、设备分布以及传感器安装位置,分析确定滚筒高度传感器在井下工作环境中的主要磁场干扰源为采煤机的截割电机、破碎电机、牵引电机以及采煤机供电电缆和巷道铺设电缆.采用SolidWorks三维建模软件,以Eickhoff公司的SL1000型采煤机为参照,建立相关电缆、电动机、采煤机摇臂及周边部分等干扰源模型.采用COMSOL Multiphysics仿真软件,求解各干扰源模型的磁场分布,并对采煤机滚筒高度传感器工作位置的磁场环境进行了定量分析.仿真结果表明:截割电机及巷道铺设电缆处的磁感应强度较大,是影响传感器工作的主要电磁干扰源.采煤机摇臂及周边部位和传感器安装部位的磁感应强度为1～4 T,超出了TLE5012B的30～50 mT正常工作范围.为减小电磁干扰对传感器的影响,基于低频磁屏蔽原理及传感器结构,以硅钢片为屏蔽材料设计了磁屏蔽装置,该装置可有效屏蔽99％的磁场干扰,屏蔽后传感器周围磁感应强度为10～45 mT.

李曼、郑思雨、刘浩东、王志鹏

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西安科技大学 机械工程学院,陕西 西安 710054

陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室,陕西 西安 710054

传感器 滚筒高度 电磁干扰 磁屏蔽 采煤机

518754512018GY-039

2022

10.13199/j.cnki.cst.2020-1242

煤炭科学技术
煤炭科学研究总院

煤炭科学技术

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.095
ISSN：0253-2336
年,卷(期)：2022.50(8)
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