礦山液壓支架電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

化澤建

摘 要：下文立足于我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展實(shí)際情況，首先系統(tǒng)分析了液壓支架電液控制系統(tǒng)的構(gòu)成以及基本原理，然后簡(jiǎn)要闡述了我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)未來(lái)可預(yù)見(jiàn)一段時(shí)間內(nèi)液壓支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了粗略的探究。

關(guān)鍵詞：采礦生產(chǎn);電液支架;控制系統(tǒng)

煤炭在我國(guó)能源體系中占據(jù)著極其重要的位置，但伴隨時(shí)代不斷發(fā)展、社會(huì)不斷發(fā)展，我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)也在持續(xù)革新，各地煤炭生產(chǎn)進(jìn)入了“去產(chǎn)能、優(yōu)質(zhì)化”的發(fā)展階段。液壓支架電液控制系統(tǒng)在煤炭生產(chǎn)體系中有著重要作用，在當(dāng)前的現(xiàn)代化礦井中，液壓支架是為綜合機(jī)械化采煤體系的主要配套設(shè)備，關(guān)系著煤礦是否能夠高效、穩(wěn)定、安全開展生產(chǎn)工作。液壓支架電液控制系統(tǒng)集合液壓、機(jī)械、計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體，現(xiàn)代化特征顯著，技術(shù)含量極高，為保障我國(guó)煤炭生產(chǎn)行業(yè)良性發(fā)展并持續(xù)推進(jìn)現(xiàn)代化改革，就有必要對(duì)液壓支架電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用情況以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行系統(tǒng)梳理。

1 液壓支架電液控制系統(tǒng)的構(gòu)成以及基本原理

如圖1所示，液壓支架電液控制系統(tǒng)由地面計(jì)算機(jī)、地下交換機(jī)、支架控制箱、傳感器、電液控制器閥組、支架立柱、千斤頂、乳化液泵站等構(gòu)成，液壓支架電液控制系統(tǒng)運(yùn)作由液壓支架控制器發(fā)出控制信號(hào)，電磁先導(dǎo)閥接受信號(hào)然后開始動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)各個(gè)液控制主閥動(dòng)作，系統(tǒng)中的傾角傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等直接反饋支架的實(shí)際工作情況，根據(jù)數(shù)據(jù)，控制器進(jìn)行有效處理，然后工作人員可對(duì)支架進(jìn)行合理控制。

在技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員也持續(xù)在對(duì)液壓支架電液控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，先后在液壓支架電液控制系統(tǒng)中增加了紅外傳感器、隔離耦合器、網(wǎng)絡(luò)變換器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等（可見(jiàn)圖2），液壓支架電液控制系統(tǒng)的功能也越發(fā)完善，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中作用越發(fā)突出。

1.1 支架控制器

支架控制器控制系統(tǒng)的核心部分，國(guó)內(nèi)各礦區(qū)目前使用的液壓支架電液控制系統(tǒng)多采用環(huán)氧樹脂全密封等措施，控制部分能夠在惡劣環(huán)境下工作，防護(hù)等級(jí)在IP68左右，支架控制器有防塵、防水、防潮能力。比如，Z80、ARM等，采用嵌入式技術(shù)，支持內(nèi)嵌操作系統(tǒng)運(yùn)作，系統(tǒng)運(yùn)作效率極高，且接口豐富。各礦區(qū)使用的國(guó)產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)多分為兩件式、一件式兩種結(jié)構(gòu)形式，其中一件式主要是指將傳感器、人際交互界面、電磁驅(qū)動(dòng)模塊等整合為一體，一件式液壓支架電液控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、安裝方面，成本相對(duì)較低，但是后期維護(hù)相對(duì)繁瑣，且易損度較高;兩件式液壓支架電液控制系統(tǒng)，主要是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，在一件式液壓支架電液控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，將人機(jī)交互界面或者其他部分從控制器中剝離出來(lái)，以提高液壓支架電液控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性[1-2]。

1.2 隔離耦合器

隔離耦合器的主要作用是確保液壓支架電液控制系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行信號(hào)耦合以及電源組隔離，耦合器電路主要以單片機(jī)作為核心元件，選擇高速光電耦合設(shè)備實(shí)現(xiàn)兩組不同信號(hào)的有效耦合，同時(shí)具備檢驗(yàn)功耗的作用[3]。

1.3 傳感器

傳感器的作用主要是對(duì)液壓支架的實(shí)際動(dòng)作情況進(jìn)行感知，根據(jù)感知到的實(shí)際數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)可靠、有效、科學(xué)的液壓支架閉環(huán)控制。比如，壓力傳感器就在液壓支架電液控制系統(tǒng)中用作感知液壓支架相關(guān)腔體內(nèi)的壓力，形成傳感器就用于感知液壓支架電液控制系統(tǒng)中千斤頂?shù)男纬桑夹g(shù)人員可根據(jù)形成變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的有效調(diào)整、控制。

2 液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展情況

液壓支架電液控制系統(tǒng)自上世紀(jì)八十年代起開始在我國(guó)得到研究，九十年代開始正式投入應(yīng)用，且先后開發(fā)出BMJ-I、DYZK-I（可見(jiàn)圖3）等液壓支架電液控制系統(tǒng)，2008年，國(guó)內(nèi)液壓支架電液控制系統(tǒng)研究有了大幅度進(jìn)展，先后在主閥、輔閥、電控系統(tǒng)方面取得重大突破，且自主研發(fā)的關(guān)鍵元件也先后通過(guò)了國(guó)家檢測(cè)。我國(guó)研究的PM31液壓支架電液控制系統(tǒng)雖然是在德國(guó)MARCO公司提供的技術(shù)體系基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的，但是在國(guó)內(nèi)卻得到廣泛應(yīng)用，且應(yīng)用效果良好[4-5]。

目前，國(guó)內(nèi)主要廣泛研究液壓支架電液控制系統(tǒng)相關(guān)的電液匹配問(wèn)題、壓力損失問(wèn)題、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能問(wèn)題。從客觀角度看，我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展和國(guó)外液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展仍舊存在較大差異，控制元件可靠性亟待及進(jìn)一步提升，尤其是在控制電路板方面，部分國(guó)產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)仍舊需要依靠進(jìn)口電路板。

3 液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

目前，在大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，國(guó)產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)也有了新的發(fā)展路徑。比如嵌入式CPU技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制液壓支架電液控制系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的自診斷液壓支架電液控制系統(tǒng)等。從客觀角度看，我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)三十余年的研究發(fā)展，國(guó)產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)和發(fā)達(dá)國(guó)家出產(chǎn)的液壓支架電液控制系統(tǒng)差距在不斷縮小，作為一個(gè)關(guān)系煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要素，未來(lái)必須要緊抓高新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，集中各方面優(yōu)勢(shì)，持續(xù)推進(jìn)核心技術(shù)研究，并進(jìn)一步提高液壓支架電液控制系統(tǒng)主要元件的制造水準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，液壓支架電液控制系統(tǒng)對(duì)于我國(guó)煤礦生產(chǎn)有著重要作用，總體而言，經(jīng)過(guò)三十余年發(fā)展，我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)研究取得一定成果，相關(guān)技術(shù)逐步成熟，國(guó)產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)也在市場(chǎng)上廣泛普及，為我國(guó)煤礦行業(yè)發(fā)展提供了推力。但是，國(guó)內(nèi)外目前在技術(shù)方面仍舊存在一定差異，當(dāng)下應(yīng)找到煤礦生產(chǎn)的主要需求，找到我國(guó)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)大力發(fā)展大數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，廣大從業(yè)者對(duì)此應(yīng)有足夠的認(rèn)識(shí)，并在實(shí)踐中不斷總結(jié)。

參考文獻(xiàn)：

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