SAC綜采電液控自動化在黃陵一號煤礦的應(yīng)用

袁建平

（黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦，陜西 黃陵 727307）

支架電液控制是計算機(jī)及控制技術(shù)、檢測技術(shù)和液壓技術(shù)綜合一體化的新技術(shù)。實施電液控制將加快支架動作速度，提升自動化程度，減少操作勞動量，提高效率，加強(qiáng)安全保障，增加支架工況和控制過程的信息化和監(jiān)視功能。電液控制取代手動操縱閥控制將減少人工控制的隨意性和不準(zhǔn)確性，提高控制質(zhì)量。電液控制提供的控制方式和過程的可調(diào)節(jié)性使支架的動作更合理，更能滿足實際需求，對工作面條件的適應(yīng)性更強(qiáng)，在支架應(yīng)用的各個方面可望獲得較佳的效果。

1 SAC綜采電液控制系統(tǒng)的配置及構(gòu)成

SAC型電液控制系統(tǒng)配置及構(gòu)成如下：

（1）支架控制器和所連接的人機(jī)操作界面、傳感器及電液閥組等為每支架一套。傳感器包括壓力傳感器（測支柱下腔或其他液壓缸內(nèi)的液壓力），行程傳感器（測推移或其他千斤頂活塞桿的行程），檢測采煤機(jī)運行位置的裝置，根據(jù)需要還可配備其他傳感器，如傾角傳感器等。電液閥組為單元組合形式，同一個單元的兩個主控閥一般分別用來控制同一液壓缸的伸和縮，也可控制其他不同的功能。閥組一共集成多少個單元，取決于被控對象和功能的多少［1］。

（2）工作面的支架控制器等所有裝置部件需要專用電源裝置（電源箱）供電，并非每架一個電源。一路獨立電源為相鄰的4個支架控制單元供電，因此控制器基于供電關(guān)系而被分組。分組的標(biāo)志是每（同一電源）組兩端都有一個隔離耦合器，隔斷了組與組間的電氣連接又通過光電耦合器溝通數(shù)據(jù)信號，此外還為電源引入本組提供通道。這種方式是為實現(xiàn)安全所采取的措施之一。

（3）信號轉(zhuǎn)換器作為工作面支架控制器的數(shù)據(jù)聚集層，匯集工作面?zhèn)鞲衅鳌⒅Ъ軇幼饕约肮ぷ鳡顟B(tài)等數(shù)據(jù)；作為采煤機(jī)位置信號匯集與位置識別裝置，進(jìn)行采煤機(jī)位置信號分析處理，確定采煤機(jī)位置；進(jìn)行工作面支架控制器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信狀況及其通訊系統(tǒng)完整性檢測；作為數(shù)據(jù)緩沖器，可以將未上傳的數(shù)據(jù)暫存到信號轉(zhuǎn)換器中，在空閑時，將數(shù)據(jù)上報到井下主控計算機(jī)上，并將主控計算機(jī)修改的參數(shù)或控制命令發(fā)送到工作面控制器；作為跟機(jī)控制器，可以實現(xiàn)工作面支架跟機(jī)自動化控制。

（4）系統(tǒng)可選擇配置采煤機(jī)位置檢測裝置和以采煤機(jī)位置為依據(jù)的支架自動控制功能。

（5）位于順槽巷道中的主控計算機(jī)通過一條與架間一樣的干線電纜連接器與工作面端頭的信號轉(zhuǎn)換器聯(lián)通。主控計算機(jī)有接口可與采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的計算機(jī)通信。主控計算機(jī)還備有與地面監(jiān)控主機(jī)或其他計算機(jī)通信的接口。

（6）所有支架控制器之間按順序互聯(lián)，在分組界點經(jīng)隔離耦合器中介，再與信號轉(zhuǎn)換器連接，直至連接到主控計算機(jī)，形成完整網(wǎng)絡(luò)，都是靠干線電纜連接器。每個支架控制器都有地址編號，地址號是按順序連續(xù)的。

（7）SAC系統(tǒng)除電源箱為隔爆兼本質(zhì)安全型外，其他均為本質(zhì)安全型。

2 液壓系統(tǒng)技術(shù)特征和參數(shù)

（1）工作面采用雙進(jìn)雙回環(huán)形供液系統(tǒng)，輸送機(jī)電纜槽內(nèi)安置一路主進(jìn)、回液管路。

（2）順槽供液系統(tǒng)需配備的膠管數(shù)量：DN40 主供液管700m，工作壓力31.5MPa；DN50 主回液管700m，工作壓力不低于14MPa；DN32主回液管700m，DN19冷卻供液管700m。

（3）電纜槽內(nèi)主供、回液管規(guī)格和架間主供、回液管相同。架間高壓供液管公稱直徑DN40mm，回液管公稱直徑DN50mm。架間噴霧系統(tǒng)管公稱直徑DN25mm。

（4）供液管路在進(jìn)入工作面前設(shè)有自動反沖式高壓過濾站，過濾精度不大于25μm，流量不小于2000L/min。

（5）支架液壓系統(tǒng)配置流量不小于320L/min 電磁換向閥、配備自動噴霧系統(tǒng)，并由電液系統(tǒng)編程，電磁閥單獨控制，保證煤機(jī)割煤后滅塵。

（6）順槽供液管路應(yīng)給運輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和膠帶機(jī)尾留有供回液接口。

（7）每臺支架的進(jìn)液管上安裝自動反沖式過濾器，過濾精度小于25μm，流量不小于800L/min。

（8）推移千斤頂推溜控制回路設(shè)液壓閉鎖裝置，防止運輸機(jī)倒拉，安裝1個安全閥，流量不小于200L/min。

（9）立柱的平衡千斤頂安雙向液壓鎖，安全閥流量不小于200L/min。

（10）立柱非傳感器側(cè)的單向鎖安有雙針高壓防震壓力表（量程80MPa），而且立柱都安裝1個大流量安全閥，流量不小于500L/min，1個安全閥，流量不小于250L/min［2］。

3 液壓支架的自動化

在支架電液控制系統(tǒng)標(biāo)配基礎(chǔ)上，通過增加接近傳感器、傾角傳感器等以實現(xiàn)液壓支架的自動化控制。

圖1 SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)圖

1001智能化綜采工作面每個液壓支架上配置有一套支架控制單元，支架控制單元以26功能支架控制器為核心控制部件，支架控制單元包含1個電磁驅(qū)動器、1個支架控制器、1個推移千斤頂行程傳感器、1個電液控?fù)Q向閥、1個護(hù)幫板動作感知接近傳感器、1個監(jiān)測支架頂板壓力的立柱壓力傳感器、1個監(jiān)測采煤機(jī)運行位置及方向的紅外線接收器、1個頂梁姿態(tài)檢測角度傳感器及連接安裝設(shè)備所需的附件等［3］。

3.1 中部跟機(jī)自動化

圖2 中部跟機(jī)自動化示意圖

3.2 操作臺遠(yuǎn)程控制功能

以往的遠(yuǎn)程操作基本就是將電液控的控制器延伸到監(jiān)控中心來，實現(xiàn)基本的單架控制、成組控制以及跟機(jī)控制。這種方法可以滿足一般工作面的需要，但是對于陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦的工作面來說，就無法進(jìn)行及時有效的人工干預(yù)。因此在原有遠(yuǎn)程控制方式的基礎(chǔ)上，天瑪公司開發(fā)了一套新型的液壓支架操作臺［4］。

1001 智能化工作面跟機(jī)自動化開啟后，由于部件損壞、液壓故障等原因?qū)е碌囊簤褐Ъ軇幼鞑坏轿换蚵┘艿痊F(xiàn)象，需要工人進(jìn)行遠(yuǎn)程人工干預(yù)。而陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦的工作面較大，必須要求操作臺在開采過程中能迅速地發(fā)出指令，以往的操作方式通過輸入支架號、成組功能、動作方向再啟動動作時，采煤機(jī)已經(jīng)運行了幾個支架。

圖3 液壓支架遠(yuǎn)程操作臺

因此設(shè)計該工作面開采過程中必須使用的三個跟機(jī)功能：三角煤跟機(jī)、中部架跟機(jī)移架以及跟機(jī)推溜，隨動控制功能通過簡單的三五次按鍵，即可快捷地實現(xiàn)對液壓支架的人工干預(yù)，滿足了煤礦多產(chǎn)高效的需要［5］。

4 常見故障及處理方法

4.1通訊故障

①工作面人機(jī)操作界面顯示“XXX 號支架左鄰架通訊故障”

原因：與左鄰架通訊故障。可能是鄰架連接器、控制器C1口、左鄰架控制器C7口三者之一或者幾個有問題，也有可能是控制器CAN通訊有問題。

處理方法：用替代品逐一排除，是哪件的問題更換哪件。

②工作面人機(jī)操作界面顯示“XXX 號支架網(wǎng)絡(luò)編號重復(fù)”

處理方法：重新編號。

③工作面人機(jī)操作界面顯示“XXX 號支架右鄰架通訊故障”

原因：與右鄰架通訊故障。可能是鄰架連接器、控制器C7口、右鄰架控制器C1口三者之一或者幾個有問題，也有可能是控制器CAN通訊有問題。

處理方法：用替代品逐一排除，是哪件的問題更換哪件。

④工作面人機(jī)操作界面顯示“XXX 號支架網(wǎng)絡(luò)編號錯誤”

處理方法：重新編號。

⑤工作面人機(jī)操作界面顯示“XXX 號支架總線通訊故障”

原因：本架總線通訊故障。可能是本架靠近信號轉(zhuǎn)換器一端連接器的問題，也有可能是控制器CAN通訊有問題。

處理方法：用替代品逐一排除，是哪件的問題更換哪件［6］。

4.2 電磁閥不動作

處理方法：用“系統(tǒng)檢測”菜單列中的對應(yīng)電磁閥來進(jìn)行檢測，若顯示“未安裝”則用排除法判斷是控制器輸出口、連接線、電磁閥口哪里有問題，然后更換。

4.3 人機(jī)操作界面故障

人機(jī)操作界面黑屏、連續(xù)復(fù)位、按鍵不動或沒響應(yīng)。

處理方法：換人機(jī)操作界面。

4.4 推溜行程傳感器故障

①顯示****，傳感器測量值超出量程，或明顯與實際不符的，或損壞。

原因及處理方法：

原 因傳感器插座與傳感器線的連接處接線端子被壓壞，產(chǎn)生漏電個別傳感器在下井之前的測試不完全、方法不正確或測量用電池電壓低造成測量結(jié)果不真實傳感器在下井后沒有及時安裝，導(dǎo)致千斤頂進(jìn)水或千斤頂本身有裂隙，造成進(jìn)水，發(fā)生漏電本架或同一電源組內(nèi)的其他傳感器或電纜損傷導(dǎo)致漏電、短路電流干擾對本傳感器測量值產(chǎn)生干擾由于傳感器本身的干簧管位置差異，導(dǎo)致過推現(xiàn)象的產(chǎn)生，即千斤頂?shù)耐瞥鑫恢脤?dǎo)致小磁環(huán)超出了傳感器電路的測量范圍傳感器線損傷、未接線導(dǎo)致線頭外露，從而與千斤頂外殼、大地短路、漏電傳感器本身出現(xiàn)故障處理方法換接線端子換成套千斤頂?shù)降孛妫瑩Q傳感器換千斤頂?shù)降孛嬲{(diào)試找出漏電處，換有關(guān)設(shè)備如誤差小于50mm不用處理換線換千斤頂?shù)降孛妫瑩Q傳感器

②顯示####。

原因：傳感器關(guān)閉。

處理方法：修改參數(shù)打開傳感器。

③顯示vvvv。

原因及處理方法：

原 因傳感器本身出現(xiàn)故障連接器損壞控制器的C3端口有問題處理方法換傳感器更換連接器更換控制器

4.5 壓力傳感器

①顯示****或與實際值明顯不符或隨支架的升降保持恒值、無輸出或機(jī)械損傷。

原因：傳感器壞或控制器檢測口已壞，控制器與傳感器的連接電纜已壞。

處理方法：換傳感器或控制器或電纜。

②顯示####。

原因：傳感器關(guān)閉。

處理方法：修改參數(shù)打開傳感器。

③顯示vvvv。

原因：控制器未采集到傳感器的值。

處理方法：

原 因傳感器本身出現(xiàn)故障連接器損壞控制器的C4端口有問題處理方法換傳感器更換連接器更換控制器

4.6 耦合器故障

通訊信號（中間的兩個燈閃爍表示正常，一個表示鄰架通訊，一個表示總線通訊）在此耦合器處中斷，而且相連的電纜完好。

處理方法：換耦合器［7］。

4.7 電源故障

①電源箱提供的一路12V 直流電不正常，使本電源組內(nèi)的控制器不能啟動。

原因：電源模塊或電源線損壞

處理方法：換模塊或電源線

②電源箱提供的直流電是正常的，但本電源組內(nèi)的控制器不能啟動或反復(fù)復(fù)位，同時電源的指示燈變紅，而不是正常時的綠色。

原因：本電源組內(nèi)存在漏電的地方。

處理方法：先使電源只接一個控制器，看控制器能否啟動，如不能正常啟動，此控制器或它的電纜存在漏電地方。如能正常啟動，再接一個控制器看效果。通過這種方式，判斷漏電是在哪一個控制器。只插此控制器的架間電纜，看效果，然后一根一根的插它后面的電纜，確定是哪一根電纜的故障，最終找到故障點。

［1］寧宇.綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)設(shè)計［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2009，37（1）:1-3.

［2］郭周克.薄煤層綜采自動化配套裝備開采技術(shù)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2013，41（4）:24-27.

［3］王巨光.薄煤層綜采數(shù)字化無人工作面技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，40（7）:72-75.

［4］高士崗.薄煤層自動化無人工作面開采［J］.科技信息，2009，（33）：355.

［5］劉溫暖.液壓支架電液控制系統(tǒng)［J］.煤炭技術(shù)，2009，28（4）:6-7.

［6］馬鑫，張東來，秦海亮，等.液壓支架電液控制系統(tǒng)的設(shè)計［M］.煤礦機(jī)械，2007，28（2）:1-3.

［7］張命林，羅躍勇.液壓支架電液控制系統(tǒng)使用中的問題及對策［J］.煤炭科術(shù)，2008，36（9）:57-58.