[摘 要]本文主要介紹了綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)的工作原理、組成、功能特點及應用的效果等。

[關(guān)鍵詞]電液控制 原理 組成 功能特點

中圖分類號：TD354 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）06-0394-01

液壓支架是煤礦綜合機械化采煤工作面的支護設(shè)備，隨著電子計算機和自動控制技術(shù)的發(fā)展，支架由原來的手動操作逐漸改進為電液自動控制，大大加快了工作面的移架速度，改善了工作面頂板的支護狀況，實現(xiàn)了回采工作面的自動化，成為煤炭開采技術(shù)的一次重大革新。

一、設(shè)備應用環(huán)境概述

山西凌志達煤業(yè)有限公司現(xiàn)開采15#煤層，布置了15101綜采工作面，工作面175米，順槽1650米，煤層傾角2°～6°，厚度4.22m。煤層直接頂板為泥巖或K2石灰?guī)r，老頂為K2灰?guī)r，底板為泥巖或含黃鐵礦泥巖，含0～4層夾矸，多為泥巖、粘土巖，采煤機截深為0.8m。

15101綜采工作面原煤采、運流程是：采煤機→工作面刮板輸送機→轉(zhuǎn)載機→順槽膠帶輸送機→上倉膠帶輸送機→煤倉→主井膠帶輸送機→篩分車間→選煤廠。

二、電液控制系統(tǒng)組成

綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)主要由控制器，電液換向閥組，電磁閥驅(qū)動器，隔離耦合器，壓力傳感器，行程傳感器，紅外線接收器，井下主機等組成。

三、支架電液控制系統(tǒng)配置

山西凌志達煤業(yè)有限公司15101綜采工作面安裝有液壓支架103架，采用電液控制系統(tǒng)，主進液管DN25，主回液管DN25。

1、每一支架內(nèi)的單元系統(tǒng)以一臺支架控制器為核心，包括作為控制器外圍設(shè)備的三個傳感器： 行程傳感器， 壓力傳感器， 紅外線接收器和一套電液主控閥組。

2、綜采工作面上每12個控制器為一個組，通過一個電源箱分兩路供電，每路為6個控制器供電，組與組之間需接入一個隔離耦合器。

3、所有支架控制器通過干線電纜互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)中配套網(wǎng)絡(luò)終端器、總線提升器裝置。

四、電液控制系統(tǒng)原理

1、雙向鄰架控制系統(tǒng)

綜采工作面每一支架都配有架控箱，操作者通過支架架控箱選擇鄰架控制方式，然后根據(jù)指令發(fā)出相應控制命令（即給出電信號），使鄰架上對應的電磁鐵動作，讓電信號轉(zhuǎn)化為液壓信號，主控閥開啟，向支架液壓缸供液，實現(xiàn)鄰架相應的動作，支架工作狀態(tài)由位移傳感器和壓力傳感器反饋回架控箱，架控箱再根據(jù)傳感器反饋信號來決定支架的下一個動作。

2、 雙向成組控制系統(tǒng)

將工作面的支架編為若干組，在本組內(nèi)首架上由操作人員按動架控箱的啟動鍵，發(fā)出一個指令，鄰架就按預定程序動作，移架完成后自動發(fā)出控制信號給下一架控箱，下一架開始動作，依此類推，實現(xiàn)組內(nèi)支架的自動控制。

3、 全工作面自動控制系統(tǒng)

功能完善的電液控制系統(tǒng)設(shè)有主控制臺，紅外線裝置，能實現(xiàn)支架與采煤機聯(lián)動的全工作面自動化控制，其原理為：每一支架上的架控箱均與主控制臺聯(lián)網(wǎng)，當支架紅外線接受裝置收到采煤機紅外線發(fā)射器發(fā)出的位置信號后，反饋給主控制臺，主控制臺根據(jù)反饋信號發(fā)出指令，使相應的支架動作。

五、電液控制系統(tǒng)主要功能

1、單個支架動作的非自動控制

在任意一個支架上操作，可選本架相隔的左邊或右邊的某一個單架，進行單架單動作手動操作。

2、單個支架動作的降柱—移架—升柱（含輔助功能）自動順序聯(lián)動

控制器系統(tǒng)的程序具備實現(xiàn)單個支架自動順序控制功能：降柱—移架—升柱（抬底、側(cè)互幫、平衡協(xié)調(diào)等）；每個單動作的進程、銜接、協(xié)調(diào)均以設(shè)置的參數(shù)或傳感器實時檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)。

3、成組自動控制

系統(tǒng)的程序具備實現(xiàn)成組自動控制功能：自動降—移—升（抬底、側(cè)護幫、平衡協(xié)調(diào)等）；推溜、拉溜。單架支架的“降、移、升”循環(huán)時間小于 10s，4 架一個循環(huán)的推進時間約15s。具備以工作面的任何一個支架為操作架，向左或向右連續(xù)相鄰的若干個支架為一組、執(zhí)行支架的某一單動作或聯(lián)合動作。

4、以采煤機位置為依據(jù)的支架自動跟機控制

系統(tǒng)根據(jù)采煤機位置的信息自動發(fā)出命令、控制相應的支架控制器完成自動跟機運行：跟機降柱、抬底、移架、升柱、調(diào)平衡、護幫板、推溜。

5、支柱在工作中發(fā)生卸載時的自動補壓功能

支柱在支撐中如因某種原因發(fā)生壓力降落，當壓力降至某一設(shè)定值時，系統(tǒng)會自動執(zhí)行升柱，補壓到規(guī)定壓力，并可執(zhí)行多次，保證支護質(zhì)量。

6、閉鎖、緊急停止功能

工作面某處支架動作時可操作支架控制器上的閉鎖鍵將本支架閉鎖，同時在軟件作用下還將左右鄰架也閉鎖；當工作面發(fā)生可能危及安全生產(chǎn)的緊急情況，按壓任意一支架控制器的急停按鍵，全工作面支架自動動作立即停止。

7、信息功能

控制器系統(tǒng)具備以下幾類信息功能：支架動作的警示聲光信號、控制過程和狀態(tài)信息、支架工況信息、設(shè)置的控制參數(shù)信息、故障和錯誤信息、在線診斷及一些系統(tǒng)本身的狀態(tài)信息。

8、數(shù)據(jù)傳輸

支架本身信息通過井上下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)上傳到地面，并在井上下計算機上顯示，接入礦井自動化系統(tǒng)；能實現(xiàn)在順槽主控計算機或地面調(diào)度指揮中心對綜采設(shè)備的遠程監(jiān)控。

六、電液控制系統(tǒng)的特點

液壓支架電液控制系統(tǒng)是微電子計算機和液壓控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是機電一體化的高科技產(chǎn)品，它和手動控制系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點：

1、系統(tǒng)能實現(xiàn)遠程程序控制。操作人員可以根據(jù)采煤機的割煤方向選擇最佳的位置，避免了操作人員的傷亡事故，同時也降低了粉塵對身體的危害。

2、大幅度提高了支架的推移速度。

3、保證液壓支架額定初撐力。電液控制系統(tǒng)可以通過壓力傳感器反饋信號或通過延長控制電磁先導閥的供電時間來實現(xiàn)支架初撐力自保，保證額定初撐力，減少了立柱的增阻所需時間，提高了支護率，而且全工作面支架初撐力均勻一致，改善了頂板的管理。

4、采用電液控制系統(tǒng)，在移架過程中，易于實現(xiàn)帶壓移架，減少了工作面頂板對液壓支架產(chǎn)生頻繁的沖擊載荷，保護頂板圍巖的穩(wěn)定，延長液壓支架的使用壽命。

5、移架步距準確，切頂線整齊，改善了支護效果，改善了刮板輸送機和采煤機的工況。

6、電液控制系統(tǒng)可與采煤機和刮板輸送機的自動控制系統(tǒng)配合聯(lián)動，實現(xiàn)全自動化綜采工作面。支架與采煤機的運行狀態(tài)可以傳輸?shù)巾槻壑骺嘏_和地面調(diào)度中心，便于實現(xiàn)整個礦井的自動化管理。

七、電液控制系統(tǒng)的應用效果、效益分析

液壓支架電液控制系統(tǒng)在我公司獲得了成功應用，簡化了推溜、移架工藝，縮短了工作面每刀的推進速度，保證了推移過程的安全可靠性，減輕了員工的勞動強度，工作面產(chǎn)量成倍增長，滿足了工作面高進度、快推進的需求，提升了綜采工作面的開采工藝水平，經(jīng)濟效益和安全效益顯著。

參考文獻

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[3]陳威，張偉，房風浩，魏春成.綜采工作面液壓支架計算機分布式電液控制系設(shè)計[J].微計算機信息.2005（2）：33～34

作者：趙建軍 山西凌志達煤業(yè)有限公司機電科主任工程師、副科長，職稱：工程師 正致力于煤礦機電設(shè)備自動化的研究