淺議煤礦液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

奧 凱（陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 榆林 719300）

淺議煤礦液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

奧 凱
（陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 榆林 719300）

摘 要：作為現(xiàn)今煤礦企業(yè)最先進(jìn)的井下支護(hù)設(shè)備，液壓支架電液控制系統(tǒng)集機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、液壓等技術(shù)于一身，實(shí)現(xiàn)了液壓支架的自動(dòng)控制，提高了開采效率，有效提高了煤炭企業(yè)的生產(chǎn)安全。本文結(jié)合煤礦生產(chǎn)，闡述一下煤礦液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦生產(chǎn)；液壓支架；自動(dòng)化系統(tǒng)；應(yīng)用

一、引言

綜合機(jī)械化采煤技術(shù)在我國(guó)的煤炭開采中的應(yīng)用比較普遍，已經(jīng)接近了世界先進(jìn)水平。隨著計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械化采煤與自動(dòng)化管理實(shí)現(xiàn)了有效的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了采煤自動(dòng)化。液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)采煤自動(dòng)化的重要設(shè)備，在礦井中起著支撐煤層和控制工作面頂板的作用，隔離了作業(yè)區(qū)與采空區(qū)，保證了煤炭自動(dòng)化開采的安全性與高效性。

煤礦液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)的研制與應(yīng)用，起始于20世紀(jì)70年代，到90年代初期，在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)了成熟，同時(shí)期我國(guó)開始了煤礦液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)工作，到21世紀(jì)初，隨著集成計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)的研發(fā)成功，我國(guó)開始在煤炭開采中逐步應(yīng)用煤礦液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)，與國(guó)外同類系統(tǒng)相比，我國(guó)產(chǎn)品在性價(jià)比方面還存在著一定的差距。

二、液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)綜述

液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)由主機(jī)、支架控制器和CAN總線網(wǎng)絡(luò)組成。支架控制器上的傳感器監(jiān)測(cè)并感應(yīng)液壓支架的工作狀態(tài)，通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息與指令的往返傳遞，主機(jī)對(duì)信息加以分析處理，實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)化控制。

液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)主要由支架控制器、人機(jī)操作界面、傳感器（壓力、位置、行程等傳感器）、電液閥組、電源箱、隔離耦合器、網(wǎng)絡(luò)變換器、監(jiān)控主機(jī)等裝置構(gòu)成。通過這些元器件的綜合作用，實(shí)現(xiàn)開采速度、設(shè)備姿態(tài)、技術(shù)參數(shù)等數(shù)據(jù)的匯總與處理，完成液壓支架的移動(dòng)、輸送機(jī)的前后推動(dòng)等動(dòng)作的調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)采煤自動(dòng)化。

1 支架控制器。支架控制器是液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)最核心部件，支架控制器相當(dāng)于一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，能夠依據(jù)事先存儲(chǔ)的控制軟件對(duì)各種指令進(jìn)行接受、譯碼、執(zhí)行、控制等操作任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架的20個(gè)動(dòng)作的有效控制。

2 人機(jī)操作界面。人機(jī)操作界面是顯示與接收操作者指令的工作界面，可以將參數(shù)設(shè)置值、故障信息、狀態(tài)信號(hào)等多種信息顯示為漢字、數(shù)字等操作者可讀的狀態(tài)，操作者可以對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)溝通。

3 傳感器。傳感器的作用類似人體的神經(jīng)系統(tǒng)。各種各樣的傳感器在液壓支架、采煤機(jī)等機(jī)械設(shè)備的不同位置，監(jiān)測(cè)各種動(dòng)作和各類情況，及時(shí)將壓力、行程、位置等信息上傳至支架控制器，為控制器分析處理相關(guān)信息提供最真實(shí)的素材，為實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的自動(dòng)化控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 電液閥組。電液閥以組合的形式出現(xiàn)，稱作電液閥組，每一套電液閥組都包括液控?fù)Q向閥和電磁先導(dǎo)閥，根據(jù)電感原理與電磁現(xiàn)象，利用電磁吸力推動(dòng)電磁先導(dǎo)閥，產(chǎn)生不同的控制動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架的有效控制。為了增加安全防范性，一般都另外設(shè)置了手動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作。

5 電源箱。自動(dòng)化系統(tǒng)必須選用防爆型電源箱，輸入127V交流電，經(jīng)過變壓裝置，降壓為12V電壓輸出給支架控制器。

6 隔離耦合器。隔離耦合器的作用是實(shí)現(xiàn)相鄰支架控制器的電氣隔離，需要注意的是，隔離耦合器與被隔離的支架控制器不能使用同一電源；在隔離耦合器內(nèi)部，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的雙向傳輸，需要設(shè)置4個(gè)光電耦合器。

7 網(wǎng)絡(luò)變換器。網(wǎng)絡(luò)變換器的功能是通過收集與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，達(dá)到控制整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的完整檢查，比如：監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的上傳下達(dá)；監(jiān)控支架控制單元以及傳感器等設(shè)備的動(dòng)作狀態(tài)；監(jiān)控采煤機(jī)位置信號(hào)；監(jiān)控參數(shù)調(diào)整、跟機(jī)控制指令等是否到位，

8 監(jiān)控主機(jī)。監(jiān)控主機(jī)安裝在運(yùn)輸巷控制中心，匯集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過向位置檢測(cè)系統(tǒng)輸入?yún)?shù)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)位置的位置監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制。

9 乳化液。液壓支架離不開乳化液，乳化液的質(zhì)量直接關(guān)乎到液壓支架的支撐效果和生產(chǎn)安全性。所以在此說說乳化液的注意事項(xiàng)：①必須選用有國(guó)家檢測(cè)部門檢測(cè)報(bào)告和煤礦安全標(biāo)志證書的乳化液。②必須嚴(yán)格按規(guī)定比例配制乳化液，必須混合充分，嚴(yán)禁出現(xiàn)濃縮液結(jié)塊現(xiàn)象；所用清水的質(zhì)量必須符合MT76—2002標(biāo)準(zhǔn)，每月做一次水質(zhì)檢測(cè)。③在實(shí)驗(yàn)室條件下，按照MT76—2002標(biāo)準(zhǔn)，每周做一次乳化液檢測(cè)，每天用手持式折射儀對(duì)使用中的乳化液進(jìn)行檢測(cè)；④乳化液的PH值必須保持在7—10之間，每周檢測(cè)一次，對(duì)于pH值不合格的乳化液，需及時(shí)更換。

三、液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用效果

1 可以有效提高開采效率，改善工作條件。自動(dòng)化系統(tǒng)可以有效減輕工人的勞力付出，可以縮短持續(xù)勞動(dòng)時(shí)間，可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度。計(jì)算機(jī)控制下的自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠自動(dòng)鏈接各個(gè)相關(guān)工序，可以實(shí)現(xiàn)若干液壓支架的協(xié)同，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。所以，該自動(dòng)化系統(tǒng)可以有效提高開采效率，改善工作條件。

2 可以強(qiáng)化開采面的支護(hù)條件，提高安全系數(shù)。自動(dòng)化系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)開采作業(yè)面的監(jiān)測(cè)，可以隨時(shí)感應(yīng)到作業(yè)面頂板的壓力變化情況，可以隨時(shí)自動(dòng)調(diào)整支護(hù)力，這樣就可以有效防止片幫冒頂?shù)仁鹿实陌l(fā)生。另外，遠(yuǎn)程操控可以有效避免粉塵、坍塌等危險(xiǎn)事故的不良影響，有效提高安全生產(chǎn)系數(shù)

3 有效提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，可以有效減少人員密集型生產(chǎn)格局，有效節(jié)約人工勞務(wù)費(fèi)、培訓(xùn)費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)等支出，可以通過減員增效提高經(jīng)濟(jì)效益。另外，自動(dòng)化系統(tǒng)可以有效避免人工手動(dòng)的隨意性和不確定性，可以有效降低煤礦設(shè)備的不必要的磨損和消耗，可以有效減少維護(hù)支出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

4 有效提升煤礦企業(yè)的社會(huì)效益。自動(dòng)化系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，可靠性高，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)的有效融合，最大限度地保證了高產(chǎn)的安全性，有效提升了生產(chǎn)安全系數(shù)，級(jí)大地降低了煤礦生產(chǎn)事故和人員傷亡事故的發(fā)生，從而提升煤礦企業(yè)的社會(huì)效益。

結(jié)語(yǔ)

總之，煤礦液壓支架電液自動(dòng)化系統(tǒng)可以有效保證煤礦生產(chǎn)的高效與安全，改善煤礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)環(huán)境，提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：TD353

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