煤礦液壓支架電液控制系統(tǒng)研究

摘 要：重點(diǎn)介紹了煤礦液壓支架電液控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成、工作原理，主要功能以及在煤礦液壓支架產(chǎn)品中的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：液壓支架；電液控制系統(tǒng)；應(yīng)用效果

煤礦液壓支架電液控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)煤礦高產(chǎn)高效的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備之一。目前，國外液壓支架電液控制技術(shù)已發(fā)展到相當(dāng)成熟的階段，控制功能不斷擴(kuò)大，其對工作面條件的適應(yīng)能力不斷增強(qiáng)，可靠性也得到大幅度提高。當(dāng)今國際主流的液壓支架電液控制系統(tǒng)主要有德國MARCO公司的PM31型、德國DBT公司的PM4型和美國JOY公司的RS20型三種。美國、澳大利亞、南非等國家的煤礦新裝備的綜采工作面幾乎全部采用電液控制的液壓支架。

一、電液控制系統(tǒng)核心

煤礦液壓支架電液控制系統(tǒng)即通過電液閥將過去人工控制操作變?yōu)橛捎?jì)算機(jī)程序控制的電子信號操作。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)和工藝要求，對電液閥發(fā)出控制信號，達(dá)到對工作面設(shè)備進(jìn)行控制的目的。

二、電液控制系統(tǒng)組成、原理、基本功能

（一）電液控制系統(tǒng)組成

如圖1所示：電液控制系統(tǒng)主要有電源、主控制臺、支架控制器（SCU）、液電信號轉(zhuǎn)換元件（壓力、位移傳感器），電液控制閥組、液壓系統(tǒng)等組成。

圖1 支架電液控制系統(tǒng)組成圖

（二）電液控制系統(tǒng)基本原理

（1）雙向鄰架控制系統(tǒng)。綜采工作面每一支架均配有架控箱、操作者通過支架架控箱選擇鄰架控制方式，然后根據(jù)指令發(fā)出相應(yīng)控制命令（給出電信號），使鄰架上對應(yīng)的電磁鐵或微電機(jī)動作，將電信號轉(zhuǎn)化為液壓信號，控制主控閥開啟，向支架液壓缸供液，實(shí)現(xiàn)鄰架支架相應(yīng)的動作。支架工作狀態(tài)由位移傳感器和壓力傳感器反饋回架控箱，架控箱再根據(jù)傳感器反饋信號決定支架的下一個(gè)動作。

（2）雙向成組控制系統(tǒng)。將工作面的支架編為若干組，在本組內(nèi)首架上由操作人員按動架控箱的啟動鍵，發(fā)出一個(gè)指令，鄰架就按預(yù)定程序動作，移架完成后自動發(fā)出控制信號給下一架控箱，下一架開始動作。依此類推，實(shí)現(xiàn)組內(nèi)支架的自動控制。

（3）全工作面自動控制系統(tǒng)。功能完善的電液控制系統(tǒng)設(shè)有主控制臺、紅外線裝置，能實(shí)現(xiàn)支架與采煤機(jī)聯(lián)動的全工作面自動化控制。其原理為：每一支架上的架控箱均與主控制臺聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)支架紅外線接收裝置收到采煤機(jī)紅外線發(fā)射器發(fā)出的位置信號后，反饋給主控制臺，主控制臺根據(jù)反饋信號發(fā)出指令、使相應(yīng)的支架動作。

（三）各部分主要功能

（1）電液控制器。電液控制器作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，包括信息傳輸處理、微處理器、數(shù)據(jù)接收裝置以及操作鍵盤等部分。該控制器主要包括兩大功能：其一，根據(jù)操作指令及程序，完成整個(gè)電磁閥組的開啟或關(guān)閉過程，對千斤頂、支架立柱等動作進(jìn)行優(yōu)化控制；其二，實(shí)時(shí)獲得來自支架中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對此進(jìn)行分析與判斷，合理控制支架運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)支架故障是，采取相應(yīng)措施。

（2）中心控制臺。整個(gè)系統(tǒng)是否發(fā)揮積極作用，主要通過用戶能夠認(rèn)可的工作面自動化水平來判斷。系統(tǒng)中應(yīng)用電液控制器之后，就不再需要地面中央控制室或者井下控制室，可以全面支持自動化過程。

（3）輔助設(shè)備。在液壓支架的電液控制系統(tǒng)中，可以對支架狀態(tài)進(jìn)行測定，并將液壓參數(shù)轉(zhuǎn)換為可以識別的電子信號，這些過程都是通過壓力傳感器完成。在每一臺傳感器中，都具備獨(dú)立的輸出信號，即使發(fā)生線路中斷故障，也可以準(zhǔn)確判斷位置，有針對性地采取措施。如果在系統(tǒng)中地面控制室或者井下工作面設(shè)置中心控制臺，那么出現(xiàn)故障的傳感器以及電纜線路就會在屏幕中心顯示，更便于提高故障解除的快捷性。

三、電液控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）、保證支架額定初撐力。電液控制系統(tǒng)可通過壓力傳感器反饋信號或延長控制電磁先導(dǎo)閥的供電時(shí)間實(shí)現(xiàn)支架初撐力自保。保證額定初撐力。減少了立柱的增阻所需時(shí)間，提高了支護(hù)效率。且全工作面支架初撐力均勻一致，改善了頂板控制。

（2）帶壓移架。采用電液控制系統(tǒng)。在移架過程中，易于實(shí)現(xiàn)帶壓移架，減少了工作面頂板對液壓支架產(chǎn)生頻繁的沖擊載荷，保護(hù)頂板圍巖的穩(wěn)定，延長液壓支架的使用壽命。

（3）、改善采煤機(jī)和刮板機(jī)的工況。與手動操作相比，絕大多數(shù)電液控制支架都是推進(jìn)式的。這就意味著輸送機(jī)的拉回現(xiàn)象較少，以最大的位移量使所有支架緊靠在工作面輸送機(jī)的鎧裝電纜一側(cè)，保持一個(gè)較直的工作面。移架步距準(zhǔn)確，切頂線整齊，改善了支護(hù)效果，并且使刮板輸送機(jī)和整個(gè)工作面直線性好，采煤機(jī)截深準(zhǔn)確。改善了刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)的工況。另外多架同時(shí)推溜，使刮板機(jī)緩慢彎曲，避免溜溜槽連接處產(chǎn)生過大的應(yīng)力。

四、電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果

（一）發(fā)揮設(shè)備的良好效用

從煤礦開采企業(yè)應(yīng)用該系統(tǒng)的實(shí)際情況來看，液壓支架電液控制系統(tǒng)可節(jié)約極大的人力、物力，且適用范圍廣泛，可有效避免設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的重大故障問題；利用計(jì)算機(jī)程序?qū)Σ擅旱墓ば蜻M(jìn)行合理安排，確保發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的最大效用，提高支架使用性能，并支持若干支架的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

（二）保障工作面的安全生產(chǎn)

在煤礦開采中應(yīng)用液壓支架電液控制系統(tǒng)，可有效保障生產(chǎn)有安全性，并且支持帶壓擦頂移架以及液壓支架中初撐力的有效運(yùn)行。在電壓控制系統(tǒng)中，集監(jiān)測、控制于一體，可有效改善工作面支護(hù)或者液壓支架初撐力以實(shí)現(xiàn)額定阻力、帶壓移架等問題，更好地維護(hù)工作面，改善運(yùn)行環(huán)境，避免發(fā)生頂板事故。另外，操作人員可以遠(yuǎn)離工作面，有效避免受到粉塵、沖擊地壓等災(zāi)害影響，確保作業(yè)人員安全。另外，電液控制系統(tǒng)的運(yùn)用，更好地支持井下無人作業(yè)面，真正推動煤礦生產(chǎn)的自動化發(fā)展。

（三）提高勞動生產(chǎn)效率

在煤礦開采中應(yīng)用液壓支架電液控制系統(tǒng)，可減少人工操作過程中浪費(fèi)的輔助時(shí)間，極大提高反應(yīng)速度，通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，合理調(diào)整采煤工序，以此調(diào)動機(jī)械設(shè)備的動力最大化。同時(shí)還可編組運(yùn)行支架，完成若干個(gè)支架的同時(shí)操作；因此，通過應(yīng)用該系統(tǒng)，極大提高采煤的效率與質(zhì)量水平，尤其在較薄煤層的工作面中，電液控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動移架與跟機(jī)定量推溜過程；在工作面的順槽推動遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)井下無人作業(yè)，改善井下工人的勞動條件。

總之，隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化控制技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，煤礦開采的自動化技術(shù)必將成為未來趨勢，而液壓支架電液控制系統(tǒng)也將成為重要設(shè)備，發(fā)揮一定作用。通過應(yīng)用煤礦開采液壓支架電液控制系統(tǒng)，未來井下采煤作業(yè)生產(chǎn)效率將會大幅度地提高，自動化生產(chǎn)的水平將上一個(gè)新的臺階。

參考文獻(xiàn)

[1]劉溫暖.液壓支架電液控制系統(tǒng)[J].煤炭技術(shù).2004，28（4）：6-7.

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

[3]李保朝.液壓支架電液控制技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中州煤炭.2006，2（2）：7-9.

[4]劉培云，戴智.電液控制系統(tǒng)在液壓支架中的應(yīng)用[J].礦業(yè)快報(bào).2005，22（2）：39-40.

[5]李軍，張愛玲.電液比例技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].機(jī)械工程與自動化.2008，22（8）：19-22.

作者簡介：王晉麗（1973—），女， 2005年畢業(yè)于太原理工大學(xué)計(jì)算機(jī)信息管理專業(yè)，現(xiàn)在金鼎金晟公司從事煤礦機(jī)電工作。