綜采液壓支架安裝電液控制系統技術

文/王思威

液壓支架安裝移動中基本移架速度對綜合工作面生產具有較大限制作用，液壓支架電液控制系統應用能全面提升煤礦生產效率。支架電液控制系統就是將計算機控制技術、電子技術、液壓技術進行融合，逐步形成綜合性應用技術。在新時期煤礦生產開發過程中支架電液控制系統是重要應用標志，我國自主研發的支架電液控制系統近年來發展較快，電液控制系統開始發展完善。

1 綜采液壓支架電液控制系統組成與運行原理

在支架電液控制系統組成中，構成內容較多，主要有人機操作界面、行程傳感器、壓力傳感器、支架控制器、紅外傳感器、電源箱、連接器、主閥、網絡變化器、計算機、數據轉換器、地面計算機等，如圖1所示。在支架電液控制系統中最小組成單元就是支架控制單元，主要是以支架控制器為基本組成核心，其中主要是融入了自動控制裝置中重要應用環節，分別是傳感器檢測以及動作執行環節。支架控制器中裝有相應軟件以及操作系統，技術人員通過按鍵實施相應命令，通過此支架動作以及相應工況監控采集。工作面支架屬于一個完整整體，通過電液控制能提升其應用功能，比如操作更為便捷，能確保支架控制實現自動化運轉，提升安全保障作用，促使各個支架之間進行有效協調運轉，發揮出支架控制器互聯作用。將工作面中各個支架控制器進行連接，組成更為完整的通信網絡系統。發揮總線技術應用價值，對控制器之間數據有效傳遞。發揮嵌入式操作系統任務管理作用與實時調度作用，促使電液控制系統應用功能可以全面提升。建立采煤機位置檢測應用裝置，對采煤機進行精確化定位，保障工作面支架能穩定跟隨，實施自動化控制。在綜采支架電液控制系統網絡管理中發揮出網絡變換器應用作用，對工作面中相應數據進行管理，數據轉換器將工作面中具體情況傳遞到巷道主控計算機中，能實現綜合監控管理。

2 液壓支架電液控制系統優越性概述

液壓支架電液控制系統能對液壓支架進行自動化控制，還能促使鄰架以及遠程控制液壓支架，對液壓支架進行全面監控，促使液壓支架與采煤設備能配合應用，提升綜合采煤成效。液壓支架電液控制系統在應用中具有諸多應用作用，比如能保障液壓支架實現自動循環控制，提升移架速度，能在大功率機采設備綜合工作面進行應用。此系統自動化控制作用突出，能有效減緩技術人員操作強度，對運行環境進行控制。還能實現臨時性支護，通過支護能實現對頂板的最佳支護。通過系統能對采煤機以及支架進行動態化監控，有助于在煤礦生產中，對礦井采取自動化管理。依照頂板基本條件以及支架結構劃分發揮出多種控制模式應用價值，在工作面中進行無人控制，可以在薄煤層進行應用開采。

表1：國內外電液控制系統技術性能指標

圖1：支架電液控制系統結構

3 液壓支架電液控制系統主要元部件組成

3.1 支架控制器與隔離耦合器

我國國產支架控制器在結構中主要是選取一件式與兩件式結構，其中一件式控制器就是將傳感器數據、人機操作界面、電磁驅動等全面融為一體，此類結構較為簡單，在操作過程中安裝較為便捷。但是在應用過程中缺點即是主閥與控制器在安裝過程中相隔位置較遠，電磁先導閥連接器線纜長度較大不便于維護。當操作鍵盤在運行過程中產生故障問題之后，不會對支架動作控制產生影響。當人機界面運行中產生故障問題之后，對左右鄰架合理調控，不會對支架動作產生較大影響。從控制器中分離電磁驅動，能對驅動器合理安裝布設，對電磁先導閥與驅動器之間的連線合理控制，能促使系統應用功能全面擴散。隔離耦合器應用中要對支架控制器電源組有效隔離以及信號耦合。耦合器電路在構成中主要是以單片機為主要部件，在耦合器中裝配能耗檢測專用芯片，對電液控制系統電源消耗進行全面控制。

3.2 傳感器

傳感器應用對支架電液控制動作進行有效感知，能對支架動作進行閉環控制。其中壓力傳感器在煤礦生產井中采煤工作面液壓支架上，主要是對各類腔體壓力進行監控，為支架控制器動作提供基本依據，保障支架電液控制系統能實現閉環控制。在行程傳感器安裝中將其裝配在井下采煤工作面液壓支架中，對千斤頂形成進行有效檢測，保障系統實現閉環控制。角度傳感器應用中對高度控制與姿態控制，促使支架平衡千斤頂動作中進行高度控制與閉環控制。

3.3 采煤機位置檢測

在采煤機運行過程中對其位置進行精確化檢測能保障支架與采煤機跟隨進行自動控制。采煤機在位置檢測過程中主要是分為兩種，首先是選取無線射頻方式，在工作面中間隔40至50架建立一臺接收器，此類方式整體消耗成本較低，便于維護操作。其次是選取紅外線方式，在每架中安裝天一臺接收器，此項技術更為穩定，大多數國外支架電液控制系統都是選取此類方式。

4 綜采液壓支架安裝電液控制系統關鍵技術

4.1 電液閥電液匹配問題

電液控制閥電磁先導閥應用中能選取較小電壓與電流能將電液主閥全面開啟，所以電液控制系統不能滿足安裝應用要求，不能選取煤礦井下應用作用。電液閥主閥在開啟過程中要應用較大的力，電磁鐵產生較大的力會產生較大電流，不能與100mA電流應用要求。電磁力能建立先導閥閥芯，能對主閥進行有效控制與開啟，但是電磁鐵銜鐵形成較長，電磁力穩定性難以控制。

4.2 壓力損失問題

電液控制系統運行中動態性能對電液閥動態性能影響較大，還會受到油液壓力影響。其中在油液壓力損失表現中，主要存在于油液泄漏問題、在短時間移架過程中油源壓力不能滿足規定要求，將對液壓系統短時響應產生較大影響。

4.3 非線性要素對系統動態性能的影響

對液壓支架電壓控制系統產生影響的要素較多，主要有負載慣性、頂板下壓過程中閥芯開啟壓力不穩定、摩擦死區等要素。上述各項要素是支架電壓控制系統動態化技術，是支架電液控制系統發展中要集中解決的問題。

5 國內外產品對比與發展趨勢

我國生產的支架電液控制系統主要是選取應用技術較強的嵌入式技術與CPU設計等，系統運行速度較快、抗外部干擾作用較強。通過對國內外相同產品在電液控制系統設計中優缺點進行深入分析能總結相應知識。對電液控制系統現場應用現狀進行分析，能創新諸多技術發明，促使我國自主研發的電液控制系統元件技術與國外能保持平衡。國產支架電液控制系統在應用穩定性以及軟件設計中與國外相同產品之間具有較大差距，其中國外各項技術應用更為完善。在中厚煤層中推廣應用國產支架電液控制系統，能推動系統全面發展，促使支架電液控制系統應用范圍逐步擴大。國內外電液控制系統技術性能指標如表1所示。

6 結語

近年來隨著我國多項技術全面發展，我國應用的液壓支架電液控制技術與西方國家之間的應用差距在逐步縮小，此項目研發對推動我國煤礦現代化發展以及推動社會經濟發展具有重要作用。當前各個煤礦管理部門要注重合作，提升我國液壓支架控制技術，對各項核心技術合理應用。