液壓支架電液控制系統的跟機自動化技術

文/林中沈

液壓支架電液控制系統的跟機自動化技術

文/林中沈

本文首先介紹了SAC型液壓支架電液控制系統的整體構造，其主要的功能以及在功能上與跟機自動化技術有關的一些部件。在介紹完其構造與關鍵部件之后，本文將繼續闡述這一自動化的工作原理與實現的方法，包括了其循環周期階段以及自動化技術的分類。對于這一自動化方向的研究，本文將舉出雙向跟機自動隔煤工藝作為例子，并對實際的作業中所發生的問題，進行總結和分析，進而得出對于這一領域的發展建議。

液壓支架 電液控制 跟機自動化

1 SAC型電液控制系統

1.1 系統構成

液壓支架電液控制系統集成了許多技術，包括了流體控制技術、液壓技術、網絡通信技術和自動控制技術等等。在這些技術的支持下，液壓支架電液控制系統能夠實現許多功能，是可以控制全工作面的液壓支架。其中支架控制器是這一系統的核心，一個最小的控制單元為監測環節上使用的傳感器和動作執行環節上使用的一些電磁先導閥和液控閥組等。這一支架控制器的操作系統有兩方面功能：

（1）它能夠通過指令來命令支架作業；

（2）它能監測環境數據并做記錄。

這寫支架控制的單元都是通過單線與總線技術，來實現相互之間的通訊，形成通訊系統，也就是第一個層次的通信。第二個層次是巷道的監測主機與工作面液壓支架控制系統的聯系。第三個層次是地面計算機與井下監控系統之間的信息通訊，通過交換信息與數據分析形成一個網絡的發布系統。

1.2 系統的主要功能

系統主要完成的功能包括：鄰架自動控制、成組自動控制、跟機自動控制、礦壓數據分析和工況信息數據采集等功能。其中工況信息數據采集是機器自動控制功能的基礎與依據，因為自動化首先需要對環境的數據進行采集與分析。鄰架自動控制則是作為一個初級功能的存在，在系統自動化控制中發揮基礎作用。稍微高級點的成組自動控制實現的是中級功能。而系統自動化的高級功能，則是能夠實現全工作面的跟機自動化控制功能。除了上述的一些自動化控制功能從低級到高級的基本內容，還有一些能夠在工作面安全上起到保障作用的重要功能，比如緊急停止的功能、自動移架和自動補壓、閉鎖功能和動作預警報功能?；镜淖詣踊δ芘c安全措施功能結合，形成一個完整的控制系統功能。

2 跟機自動化的關鍵元部件

2.1 傳感器

傳感器能夠收集許多自動化控制所需要的基本數據信息，比如支架的工作阻力、行程以及支架所處的姿態。在對支架進行監測的基礎上，來實現自動化的閉環控制，而傳感器包括：

2.1.1 壓力傳感器

這一傳感器的主要功能是監測支架下腔的壓力，也就是工作的阻力，能夠為自動化控制過程中，提供實時的頂板壓力，從而實現液壓支架的自動化系統功能的閉環控制。

2.1.2 傾角傳感器

這一傳感器位于液壓支架的不同地方，比如底座、四連桿和頂梁，主要是為了實現傾角和液壓支架高度等支架姿態的參數采集，進而實現自動化控制中的姿態實施調整。

2.1.3 形程傳感器

其主要的功能是為液壓支架的自動移動功能提供數據的支撐，能夠分析出合理的移動行程。

2.2 支架控制器

這個控制器是支架電液控制系統的核心部件，更是腦補中樞，控制每一個最小支架的控制單元。支架控制器具有的功能包括：

（1）通過采集到的數據對支架的動作進行控制，控制的過程是在開啟小液孔驅動電液控轉換向閥的高液壓，進入到特殊的油缸千斤頂中去，進而完成控制。

（2）通過與巷道主機連接的主線，傳送采集到的工作阻力、支架姿態及行程等數據信息。

（3）在支架之間的連接中實現數據與信息的傳送，并且在儲存電液控制系統的程序和相關參數。

3 跟機自動化技術

3.1 跟機自動化技術概念

跟機自動化技術是一整套流程，在采集了采煤機的位置信息后，依據特定的回采工業和作業流程，對采煤機的位置或者前后距離等等姿態進行設定，使之能夠自動化地完成一些開采動作、自動行走、自動噴霧、自動伸縮護幫板等功能。最后達到的效果是，在采煤機行走時，自動守護幫板功能可以在采煤機運行方向實現，運行后有液壓支架控制系統能夠完成剩下的伸護幫板、推溜和自動移架等功能，最后實現綜合的自動化作業。

3.2 跟機自動化割煤工藝技術

根據不同的分類標準的細分，以及跟機自動化割煤工藝具有的多樣性，加上由于不同的作業環境和工作面上的管理規定，可以把割煤分為單向跟機自動化割煤工藝和雙向跟機自動化割煤工藝。而全截深跟機自動割煤工藝與半截深跟機自動化割煤工藝是按照工作面三角區段所運用的工藝不同。除此之外，按照自動推溜與自動移架這兩個功能的先后順序，還能分為先移架后推溜和先推溜后移架模式。這兩種模式所適合的情況也有所不同：先移架后推溜模式適合在頂板較好的工作面下實施，因為這一模式的特點是采煤機通過之后空頂的面積很大，能夠過人的通道很寬，適合行人通行。而先推溜后移架的模式則因為其需要及時支護頂板，空頂面積比較小導致過人通道窄，適合于頂板比較松軟的地區。

4 總結

目前基于SAC型液壓支架電液控制系統的跟機自動化技術在我國已經得到了廣泛的應用，覆蓋到范圍廣，達到了70余個工作面。國家安監總局的有關領導對于這一自動化工作面評價極高。雖然我國在SAC型液壓支架電液控制系統的跟機自動化技術已經有了很大的發展與進步，在自動化程度方面仍然需要進一步的改善和提高。在與其他設備的配合方面、向無人跟機自動化方向發展方面，都需要繼續進行研究。

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作者單位 中國船舶重工集團公司第七一五研究所 浙江省杭州市 310023