探秘“液壓支架電液控制系統”走進太原理工大學電氣與動力工程學院

王小靜

“綜采工作面‘三機實驗平臺是根據實際綜采工作面地質賦存條件、綜采工藝要求、三機工作原理以及相互配套關系建立的縮小型三機模型與采煤環境，包括一臺采煤機、27臺液壓支架、液壓泵站、刮板輸送機、煤層頂板和底板。”太原理工大學電氣與動力工程學院的鄭文強同學邊說邊帶記者走到了工作室，一個氣勢磅礴的龐然大物映入眼簾。鄭文強在機器旁介紹道：“‘三機就是指液壓支架、刮板運輸機和采煤機。”說罷，鄭文強開始向記者演示著采煤機的運作，隨著機器的轟鳴聲響起，采煤機鋸齒高速旋轉，傳送帶開始運輸，這樣一系列流程下來，切割好的煤就會被運輸出綜采工作面。

5月29日，記者來到太原理工大學電氣與動力工程學院，參加“煤礦電氣設備與智能控制山西省重點實驗室公眾開放活動周”活動，該實驗室團隊通過自主創新，研制出具有我國自主知識產權的液壓支架電液控制系統，打破了該項裝備的國外壟斷局面，實現了無人值守的自動化采煤目標。2019年度，該系統獲得高等學校科學研究優秀成果技術發明二等獎。2021年，這個項目衍生的“煤礦綜采工作面支護與運輸設備自動控制關鍵技術及系統”獲山西省科學技術獎“技術發明一等獎”。

“液壓支架是綜采工作面中很重要的設備，負責綜采工作面的頂板支護任務，為工作面工人和設備提供作業空間，給刮板輸送機提供移動的動力，推動刮板輸送機沿回采方向推進；采煤機負責割煤；刮板運輸機將割落的煤塊運出綜采工作面，再經皮帶運輸機運送至地面，三機設備協同運作，從而完成采煤作業。”鄭文強使用支架控制器演示著支架功能解說道。

據鄭文強介紹，支架動作的動力來源于泵站的高壓乳化液，可通過手動或電動的方式控制液壓閥組的通斷，實現對液壓支架的動作控制。由于手動操作勞動強度大，且效率不高，目前，我國各煤礦的綜采工作面普遍采用電液控制系統對液壓支架進行控制，該技術的應用極大地減少了工作面人員數量，降低了勞動強度，提高了采煤作業的安全性，實現了高效采煤。電液控制系統一般分為多層結構，主要包括集控計算機、端頭控制器和支架控制器等，其中，支架控制器是電液控制系統核心設備，每臺液壓支架裝備一個支架控制器。

多年來，該團隊在宋建成教授、田慕琴教授帶領下，重點針對液壓支架電液控制系統研發，為保證系統更好的服務于現場和測試系統穩定性、可靠性，搭建了綜采工作面“三機”實驗平臺作為電液控制系統的測試實驗平臺。該平臺將實驗室所研發的液壓支架電液控制系統安裝與測試平臺，根據采煤工藝模擬實際采煤作業時，通過電液控制系統控制液壓支架執行相應的動作，以此驗證系統的各項控制功能。除此之外，該平臺還可以用于研究工作面直線度自動調整技術、采煤機定位技術、進行無人值守工作面重大設備智能化控制等實驗，有利于推進相關技術的研究，促進綜采工作面采煤技術智能化的發展。

鄭文強告訴記者：“由于綜采工作面環境比較惡劣、工況較為復雜，目前多為手動操作支架控制器對液壓支架進行控制。我們的系統現已應用于現場，根據現場的使用情況以及實際使用需求，我們也在進行不斷的改進，繼續研發更為先進的智能化電液控制系統。隨著數字化、信息化、網絡化技術的不斷發展，‘智慧礦山‘無人值守自動化采煤工作面等先進理念的提出，綜采工作面在向自動化、智能化方向逐步發展，這就意味著液壓支架電液控制系統也要提高自動化、智能化水平，這也是未來我們重點研究的方向。”