淺析綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)

馬巖

（烏魯木齊煤礦技工學(xué)校 新疆烏魯木齊 831400）

淺析綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)

馬巖

（烏魯木齊煤礦技工學(xué)校 新疆烏魯木齊 831400）

煤礦綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用為煤礦生產(chǎn)的高效、安全和煤礦工人勞動(dòng)環(huán)境及形象的改變提供了條件。綜采的使用使煤礦實(shí)現(xiàn)了由手工操作向機(jī)械化的變革，而電液控制系統(tǒng)的使用使井下采煤實(shí)現(xiàn)由機(jī)械化向自動(dòng)化的變革，是煤礦21世紀(jì)的高新技術(shù)。

電液控 控制閥 液壓泵

1.電液控技術(shù)原理

電液控制系統(tǒng)對(duì)于煤礦工人來(lái)說(shuō)將不再是陌生的技術(shù)，而變?yōu)榫律a(chǎn)所必不可少的技術(shù)裝備。電液控制系統(tǒng)技術(shù)的核心是通過(guò)電液閥將過(guò)去手工控制操作變?yōu)橛捎?jì)算機(jī)程序控制的電子信號(hào)操作。液壓支架不同位置的傳感器將工作環(huán)境和不同狀態(tài)的信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將根據(jù)不同的工作狀態(tài)和工藝的要求，對(duì)電液閥發(fā)出控制信號(hào)達(dá)到對(duì)工作面設(shè)備進(jìn)行控制的目的。目前綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)已經(jīng)可以達(dá)到如下控制功能：在工作面實(shí)行自動(dòng)控制，通過(guò)在支架上安裝的PM31控制器、壓力傳感器、行程傳感器、電液控制閥，實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)移架、自動(dòng)推移輸送機(jī)、自動(dòng)放煤、自動(dòng)噴霧等成組或單架控制。

支架電液控制系統(tǒng)的最小單元稱為支架控制單元，它以支架控制器（即微型的嵌入式計(jì)算機(jī)）為核心，并完整地包含了作為自動(dòng)控制裝置必備的支架控制器裝有軟件，內(nèi)嵌操作系統(tǒng)，通過(guò)按鍵操作發(fā)出命令，執(zhí)行該支架的全部動(dòng)作和工況監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集。工作面支架是個(gè)群體，采用電液控制要求它具備先進(jìn)的功能，例如方便靈活的操作，支架控制的自動(dòng)化，可靠的安全保障，以及眾多支架間的協(xié)調(diào)配合關(guān)聯(lián)動(dòng)作等，只有通過(guò)各支架控制器的互聯(lián)才能得以實(shí)現(xiàn)。工作面所有支架控制器互聯(lián)成為一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制器間的數(shù)據(jù)通信，利用嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)任務(wù)的管理與實(shí)時(shí)調(diào)度，使電液控制系統(tǒng)在功能和性能上得到了提高。通過(guò)采煤機(jī)位置檢測(cè)裝置，對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)工作面支架的跟隨，采煤機(jī)自動(dòng)化控制。采用網(wǎng)絡(luò)變換器對(duì)工作面支架電液控制系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，實(shí)現(xiàn)工作面數(shù)據(jù)管理，將工作面數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器送到工作面巷道的主控計(jì)算機(jī)上進(jìn)行工作面支架電液控制系統(tǒng)集中監(jiān)測(cè)監(jiān)控，并可通過(guò)井下交換機(jī)將電液控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)送到地面計(jì)算機(jī)上，地面計(jì)算機(jī)將對(duì)井下工作面的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。

2.電液控系統(tǒng)中主要閥組

液控主閥是液壓支架電液控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，主流產(chǎn)品均采用整體插裝式結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)和更換，所有金屬零件均采用不銹鋼或銅合金等防銹耐腐蝕材料。各國(guó)主要制造商分別開(kāi)發(fā)出多種結(jié)構(gòu)的液控主閥產(chǎn)品：金屬-塑料密封、浮動(dòng)回液閥座結(jié)構(gòu)主閥，金屬-塑料密封具有差動(dòng)功能的插裝式主閥，金屬-塑料軟密封滑閥結(jié)構(gòu)的插裝式直動(dòng)控制主閥以及金屬-金屬硬密封對(duì)頂結(jié)構(gòu)的插裝式主閥，以上4種典型結(jié)構(gòu)的液控主閥均已得到廣泛應(yīng)用，性能穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)不斷創(chuàng)新，根據(jù)不同的使用要求研發(fā)出了500L/min大流量整體插裝式主閥和集控制器、支架過(guò)濾器、先導(dǎo)閥過(guò)濾器、主閥于一體的高集成超薄型主閥等系列化產(chǎn)品，分別解決了大采高、高工作阻力液壓支架要求液控主閥強(qiáng)過(guò)液能力和薄煤層液壓支架安裝空間小的難題。 液控主閥的主要技術(shù)指標(biāo)如下：公稱壓力為3115MPa，最高工作壓力為35MPa，公稱流量為320～500L/min，采用液壓控制方式，使用壽命超過(guò)30000次。電磁先導(dǎo)閥是電液控制系統(tǒng)的核心元件，屬本質(zhì)安全型高水基介質(zhì)閥。它在電液控制系統(tǒng)中的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為液信號(hào)，從而通過(guò)液控?fù)Q向閥來(lái)控制液壓支架油缸，實(shí)現(xiàn)液壓支架有序動(dòng)作。由于受液壓支架電液控制系統(tǒng)和本質(zhì)安全型條件的約束，給電磁先導(dǎo)閥的研制帶來(lái)了困難。體現(xiàn)在小功率（小于115W）驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)高水基介質(zhì)高壓閥的可靠密封、動(dòng)作靈活、響應(yīng)及時(shí)和高耐久性。為此，要解決正壓力小和水基介質(zhì)下耐久可靠密封結(jié)構(gòu)需要高比壓的矛盾，以及電磁鐵保持吸力滿足要求時(shí)有效行程盡可能大的2個(gè)基本矛盾。影響這2個(gè)基本矛盾的因素很復(fù)雜，各國(guó)主要制造商通過(guò)多年研究，開(kāi)發(fā)出滿足規(guī)模生產(chǎn)要求的電磁先導(dǎo)閥。我國(guó)由于受研究測(cè)試手段和機(jī)械加工的限制，電磁先導(dǎo)閥的開(kāi)發(fā)比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家稍晚一些。電磁先導(dǎo)閥的主要技術(shù)指標(biāo)如下：公稱壓力為3115MPa，公稱流量為014～110L/min，工作電壓為DC10～12V，工作電流為40～180mA，單個(gè)電磁鐵電阻值為56～110Ω，響應(yīng)時(shí)間為90～150ms。

3.電液控制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析

綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)使用后，將使煤礦井下工作面的生產(chǎn)和管理產(chǎn)生根本的變化。自動(dòng)化工作面的成功應(yīng)用帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 節(jié)省人力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。人工操作時(shí)，工作面正常作業(yè)人員至少需要11人（2名煤機(jī)司機(jī)，8名支架工，1名班長(zhǎng)），而且每個(gè)人的勞動(dòng)量都很大。而使用跟機(jī)自動(dòng)控制，僅需3人（1名支架工，1名煤機(jī)司機(jī)，1名班長(zhǎng)），這些人只是監(jiān)護(hù)設(shè)備運(yùn)行，不需要做任何操作，所有動(dòng)作自動(dòng)完成。

3.2 簡(jiǎn)化了操作工序，提高了系統(tǒng)自動(dòng)化程度。所有動(dòng)作系統(tǒng)自動(dòng)完成，無(wú)需人員干涉，讓采煤這個(gè)復(fù)雜的工序變得簡(jiǎn)單易行。

3.3 保護(hù)設(shè)備，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。首先，控制器使用頻率大大降低了。鄰架控制拉一臺(tái)支架平均需要切換10次按鍵，且都是按dead鍵，要持續(xù)按十幾秒鐘，這對(duì)控制器的損害很大。采用自動(dòng)控制，無(wú)需按控制器，延長(zhǎng)了控制器的使用壽命。其次，延長(zhǎng)電磁先導(dǎo)閥的壽命。鄰架控制由于頻繁切換按鍵，電磁先導(dǎo)閥動(dòng)作斷斷續(xù)續(xù)，跳動(dòng)厲害，沒(méi)有規(guī)律，而成組自動(dòng)控制，由程序自動(dòng)驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)閥，先導(dǎo)閥的動(dòng)作平穩(wěn)有序，損壞率大大降低。再次，采煤機(jī)遙控器的使用頻率大大降低，減少材料配件的損耗。

3.4 保障作業(yè)場(chǎng)所的人員安全。自動(dòng)化的應(yīng)用，將大批現(xiàn)場(chǎng)操作人員從工作面惡劣的工作環(huán)境中撤離出來(lái)，大大降低了工作面人身事故率，保障了職工的生命安全。

3.5 提高了生產(chǎn)效率。減少了人員主觀因素導(dǎo)致的反復(fù)開(kāi)停車耽誤時(shí)間，使得整個(gè)采煤過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)綜采面的高產(chǎn)高效。

［1］周磊，張磊.液壓技術(shù)與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2010

［2］張業(yè)績(jī).電液控系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998.

［3］王天倫.液壓機(jī)械工程手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004