运煤敞车的粘煤附着现象给煤矿的生产和运输带来了诸多不便,严重影响了煤炭企业、用煤企业的生产和效益,寻求一种安全高效、成本低廉、实时智能的方法来解决运煤敞车卸煤中的粘附问题成为煤炭运输行业亟待解决的关键问题。目前国内外对敞车卸煤存在的余煤残留问题主要的处理方式为人工清理或使用振动器进行清理,前者耗时耗力,清理效率很低;后者虽然能做到实时清理,但清理时噪音很大,且振动力量无法实时控制,容易对运煤车厢造成损坏。针对粘煤清理存在的问题,本课题研究一套采用高压水射流技术的智能余煤清理系统,旨在实现敞车卸煤的自动同步清理,提高卸煤效率。主要研究内容如下:在余煤清理系统整体方案设计方面,根据对敞车粘煤余留原理的分析,确定余煤清理系统的功能和技术要求,完成对敞车智能余煤清理系统的方案设计,系统主要由主控制系统、喷枪执行机构运动控制系统、供水控制系统、上位机监视系统及人机交互界面五部分组成。智能余煤清理系统整体采用基于PROFINET通信协议的三层控制结构,其安装简单、维护方便且系统具有较高的准确性、可靠性和易于扩展性。针对高压水射流清理方法控制参数众多且参数间耦合作用强的特点对高压水射流清洗工艺中涉及的参数进行了分析,利用Fluent仿真对清洗工艺参数进行数值模拟分析,并采用实验对仿真数值模拟结果进行验证,得到清洗喷嘴直径、射流压力和射流打击力、射流清洗宽度、射流最佳清洗距离之间的关系,其能够为敞车余煤清理系统清洗工艺多目标参数优化提供设计变量的最佳取值区间。采用Fluent仿真数值模拟对余煤清洗工艺参数进行匹配研究无法达到清洗工艺参数优化的目的,所以综合应用拉丁超立方抽样设计、用粒子群改进的BP神经网络代理模型技术、多目标优化方法对余煤清洗系统中涉及的设计参数进行优化,得到余煤清理系统最佳清洗效果下的设计变量,利用优化得到的设计变量参数来拟合清洗时间与清洗效率的关系,以此优化所得到的设计参数对余煤清理系统的实现提供指导。在利用多目标优化及实验拟合得到余煤清理系统最佳设计参数的基础上,对翻车机敞车智能余煤清理系统进行实现,采用西门子公司S7-1200PLC作为主控制器对系统进行整体控制,通过控制变频器的频率来控制高压变频泵的电机转速,从而实现对高压变频泵的压力、流量和消耗的电功率进行控制;通过控制喷枪执行机构的伺服电机来实现对车厢内残余粘煤的清洗,使用激光雷达传感器对车厢内残余粘煤的厚度进行检测,对于难清理部位可控制电机使喷枪短暂停留,对于残余粘煤量比较少的地方可加快喷枪移动速度,减少清洗时间,实现余煤清理系统的高效、智能清洗。对于上位机监控系统的设计,采用博图软件来对其界面进行开发,上位机界面具有残余粘煤信息监测,高压变频泵和变频器运行监测、运动控制系统监测及参数设置和显示等功能;另外采用西门子公司精简系列面板KTP1000 Basic系列面板作为触摸屏进行现场人机交互。最后对智能余煤清理系统各个组成部分进行调试和试验,将整套系统用于山东日照港敞车卸煤的余煤清理,结果表明,智能余煤清理系统能够自动识别车厢中残余粘煤并对其进行高效、智能清理,完成了整套系统试验并取得较好的效果。