汪波

摘 要：作為影響煤礦生產(chǎn)安全、效率及成本的關(guān)鍵設(shè)備，液壓支架電液控制系統(tǒng)具有可控性高、穩(wěn)定性強(qiáng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能促使綜采工作面液壓支架與其他設(shè)備相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其的在線監(jiān)測(cè)與控制，從而提高綜采的效率與產(chǎn)量。本文從液壓支架電液控制系統(tǒng)的組成及其原理出發(fā)，討論應(yīng)用該系統(tǒng)必須掌握的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，并對(duì)我國(guó)應(yīng)用液壓支架電液控制技術(shù)的現(xiàn)狀與前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：液壓支架電液控制技術(shù)應(yīng)用展望

中圖分類號(hào)：TD4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-198X(2012)06(b)-0017-01

1 引言

隨著國(guó)家能源需求的不斷增加，煤炭產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位越來越得到社會(huì)各界的矚目，而支護(hù)架作為綜合機(jī)械化采煤作業(yè)中重要的配套設(shè)備，不但對(duì)煤礦生產(chǎn)的安全、效率及產(chǎn)量都具有重要影響，其成本投入也占到了綜采裝備總資金的70%以上。近年來開始應(yīng)用于礦井生產(chǎn)的液壓支架電液控制系統(tǒng)是一項(xiàng)集通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、傳感、電子、機(jī)械、控制于一身的高科技技術(shù)產(chǎn)品，是促使綜采工作面液壓支架與其他設(shè)備相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)與控制，從而提高綜采效率與產(chǎn)量的關(guān)鍵。

2 液壓支架電液控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及其關(guān)鍵技術(shù)

2.1 液壓支架電液控制系統(tǒng)的組成與原理

液壓支架電液控制系統(tǒng)主要由液壓支架、立柱、推移千斤頂、主閥與電磁先導(dǎo)閥等電液閥、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及驅(qū)動(dòng)器、控制器、傳感器等部分組成。液壓支架控制器首先向各個(gè)電磁先導(dǎo)閥發(fā)出電信號(hào)，先導(dǎo)閥得到這個(gè)信號(hào)后驅(qū)動(dòng)主閥動(dòng)作。系統(tǒng)中裝有壓力、傾角、位移等三種傳感器，用于反饋支架的工作狀態(tài)參數(shù)，控制器則負(fù)責(zé)接收到反饋數(shù)據(jù)信息后的加工和處理，從而對(duì)其下一步的動(dòng)作做出指示。

2.2 液壓支架電液控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

液壓支架電液控制系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)支架動(dòng)作的自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制，以各設(shè)備間的協(xié)調(diào)配合實(shí)現(xiàn)綜采高效、安全、便捷的生產(chǎn)。其具體優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：在高產(chǎn)高效的大功率綜采工作面環(huán)境下，液壓支架電液控制系統(tǒng)的自動(dòng)循環(huán)控制提高了移架速度，減少了人力操作，大大提高了機(jī)采速度，并有效降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。系統(tǒng)通過對(duì)頂板的擦頂移架和及時(shí)支護(hù)，以及初撐力自保的實(shí)現(xiàn)，顯著提高了頂板的安全性。為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)的自動(dòng)化管理，系統(tǒng)具備對(duì)支架及其他綜采設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)和控制能力，并可依據(jù)工作面的具體條件與支架結(jié)構(gòu)設(shè)定不同種類的控制模式，實(shí)現(xiàn)了礦井管理的智能化。

2.3 液壓支架電液控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.3.1 電液控制閥的功能及其問題

作為液壓支架電液控制系統(tǒng)的核心，電液控制閥取代了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)中的控制操操作閥，以電控元件的優(yōu)質(zhì)性能保證系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。以德國(guó)MARCO公司生產(chǎn)的閥組為例，其主控閥組采用整體插裝結(jié)構(gòu)，由電液先導(dǎo)閥、電磁線圈驅(qū)動(dòng)器、回液安全閥、二位三通閥芯組件、及主閥體等組成。但在實(shí)際應(yīng)用中，電液控制閥的質(zhì)量卻存在一些常見的問題，影響了系統(tǒng)的可靠性。首先，一些系統(tǒng)中使用電磁鐵代替電磁先導(dǎo)閥，從而使系統(tǒng)產(chǎn)生了電液匹配問題。其原因是電磁鐵對(duì)主閥的開啟不像電磁先導(dǎo)閥僅利用較小的電流和電壓，而需要很大電量，因此在電磁鐵銜鐵行程較長(zhǎng)的情況下，電磁力的穩(wěn)定性通常會(huì)受到一定的影響。其次，由于油液壓力對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能存在較大的影響，因此當(dāng)油液存在泄漏或移架中油源壓力不足等壓力損失問題時(shí)，常常會(huì)影響系統(tǒng)的快速響應(yīng)，甚至可能縮短系統(tǒng)的使用壽命。此外，負(fù)載慣性、摩擦死區(qū)、頂板下壓時(shí)閥芯開啟壓力不穩(wěn)定等非線性因素也會(huì)影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，因此必須在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中，注意對(duì)這些因素的排除和克服。

2.3.2 主控計(jì)算機(jī)的研究與開發(fā)

井下主控計(jì)算機(jī)是電液控制系統(tǒng)的核心控制部分，通過網(wǎng)絡(luò)與每個(gè)支架控制器建立聯(lián)系。相對(duì)于工作面而言作為支架控制器的上一級(jí)控制機(jī)，井下主控計(jì)算機(jī)的主要功能是：可以方便地監(jiān)控、查看井下工作面的支架、輸送機(jī)和采煤機(jī)等一系列設(shè)備的工作運(yùn)行情況；匯集并存入工作面支架控制器傳來的數(shù)據(jù)，可在屏幕上顯示這些信息，并能設(shè)置輸入控制參數(shù)，發(fā)出命令控制工作面支架，緊急停止支架的動(dòng)作；配合支架控制器實(shí)現(xiàn)支架方便的操作、可靠的安全保障、支架控制的自動(dòng)化、眾多支架間的協(xié)調(diào)配合關(guān)聯(lián)動(dòng)作。地面主控計(jì)算機(jī)是比井下主控計(jì)算機(jī)更高一級(jí)的控制機(jī)，通過與井下主控計(jì)算機(jī)互傳數(shù)據(jù)信息，在地面可監(jiān)視工作面支架的狀況，存儲(chǔ)信息資料，參與支架的控制。主控制器可設(shè)置和輸入控制參數(shù)發(fā)出控制命令，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)位置檢測(cè)并以采煤機(jī)運(yùn)行位置為依據(jù)的支架自控，還可以承擔(dān)工作面區(qū)域內(nèi)的其他測(cè)控任務(wù)。

3 當(dāng)前我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 液壓支架電液控制系統(tǒng)在我國(guó)的發(fā)展

我國(guó)自20世紀(jì)90年代以來對(duì)液壓支架電液控制系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的工業(yè)性試驗(yàn)與改進(jìn)，于2008年取得了液壓支架計(jì)算機(jī)電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)的成功，并開始轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。但多年來的地面試驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用證明，我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)的推廣仍需一段時(shí)間，與國(guó)外先進(jìn)工藝相比，我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)的主要問題仍在于系統(tǒng)原配件的可靠性與適應(yīng)性，尤其是在干擾強(qiáng)、粉塵大的惡劣礦井環(huán)境下，國(guó)產(chǎn)控制器的性能的穩(wěn)定性仍存在著不小的差距。因此在今后的一段時(shí)間里，科研單位應(yīng)進(jìn)行資金和技術(shù)的整合，集中攻關(guān)技術(shù)難點(diǎn)，將液壓支架電液控制技術(shù)逐漸推向成熟。

3.2 改善我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)的建議

支架電液控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅需要對(duì)控制系統(tǒng)的性能、操作、使用要求有很好的把握，也需要大量的人力物力加以配合。在研發(fā)工作取得階段性進(jìn)展時(shí)，如可完成基本控制功能等，需優(yōu)化與完善系統(tǒng)的性能。對(duì)于出現(xiàn)的看似微小的問題，要引起足夠的重視，分析其原因，弄清機(jī)理并加以解決。此外，應(yīng)針對(duì)電磁兼容技術(shù)，作深入的分析研究，提高系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，目前液壓支架電液控制系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作軟件的智能化、井上、井下計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)信息傳輸控制的遠(yuǎn)程化以及界面的友好化與結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化等。而通過多年來的不斷鉆研，我國(guó)也必將逐漸彌補(bǔ)上起步較晚造成的、與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平間的差異，預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)，通過集中各方優(yōu)勢(shì)的協(xié)調(diào)與合作，國(guó)內(nèi)對(duì)液壓支架電液控制核心技術(shù)的研究將進(jìn)一步深化，國(guó)產(chǎn)控制器將逐步取代進(jìn)口產(chǎn)品，打破國(guó)際壟斷的局面，為煤炭企業(yè)創(chuàng)造更加令人矚目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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