劉翔宇

（大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備力泰有限責(zé)任公司，山西大同 037000）

0 引言

液壓支架作為煤礦開(kāi)采的主要設(shè)備，對(duì)于確保煤炭的生產(chǎn)安全具有決定性的影響，因此，確保液壓支架能夠始終處于正常的工作狀態(tài)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。電液控制系統(tǒng)是液壓支架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行的重要保障，其中融合了液壓、控制、傳感器監(jiān)測(cè)、通信以及計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)，是煤礦井下生產(chǎn)的一項(xiàng)綜合性技術(shù)。當(dāng)前，液壓支架電液控制系統(tǒng)在煤礦開(kāi)采中得到了非常廣泛的應(yīng)用，其通過(guò)替代傳統(tǒng)的人工操作，能夠?qū)蝹€(gè)支架的單動(dòng)作和成組支架動(dòng)作的順序進(jìn)行科學(xué)合理的控制，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)液壓支架自動(dòng)控制為主，人工遠(yuǎn)程干預(yù)為輔的自動(dòng)化生產(chǎn)模式，從而降低了生產(chǎn)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了煤炭生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了煤礦生產(chǎn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

由于液壓支架的工作環(huán)境往往非常惡劣，在其實(shí)際的工作過(guò)程中，電液控制系統(tǒng)會(huì)受到多種不利因素的影響，這就會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)不同程度的故障，進(jìn)而影響電液控制系統(tǒng)控制功能的充分發(fā)揮，給煤炭開(kāi)采工作的順利開(kāi)展造成不利影響。因此，為了能夠及時(shí)恢復(fù)煤炭生產(chǎn)，就要對(duì)液壓支架電液控制系統(tǒng)的故障進(jìn)行系統(tǒng)全面地分析，并結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)要求，采取有針對(duì)性的維修技術(shù)，進(jìn)而能夠有效排除電液控制系統(tǒng)故障，為煤炭生產(chǎn)的安全進(jìn)行提供可靠保障。

1 液壓支架電液控制系統(tǒng)工作原理

液壓支架的電液控制系統(tǒng)主要是由地面主控計(jì)算機(jī)、電液控制器以及數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等按照一定的組合方式構(gòu)成，其電氣原理如圖1所示。

圖1 液壓支架電液控制系統(tǒng)電氣原理

在電液控制系統(tǒng)的工作過(guò)程中，其能量主要來(lái)自于供電和供液兩個(gè)單元，通過(guò)鍵盤(pán)和急停閉鎖操作發(fā)出相應(yīng)的控制指令，再借助電磁鐵頂桿將先導(dǎo)閥閥芯推動(dòng)到預(yù)先設(shè)定的位置處，然后由控制主閥實(shí)施液壓支架油缸的動(dòng)作。為了確保液壓支架的各項(xiàng)動(dòng)作執(zhí)行到位，通過(guò)傳感器對(duì)整個(gè)控制過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，并及時(shí)將動(dòng)作的進(jìn)行情況傳輸至后臺(tái)。當(dāng)其中的部件無(wú)法有效地行使其基本職能時(shí)，系統(tǒng)相關(guān)的功能和性能就無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就應(yīng)報(bào)送系統(tǒng)故障[2]。

2 電液控制系統(tǒng)失效模式與失效分析

2.1 失效模式

根據(jù)失效的結(jié)果不同，液壓支架電液控制系統(tǒng)的失效模式可以分為：功能失效、隨機(jī)故障、性能下降以及精度不足等。其在實(shí)際工作過(guò)程中的表現(xiàn)主要為：傳感器精度發(fā)生不同程度的下降，無(wú)法準(zhǔn)確的反映系統(tǒng)的運(yùn)行情況；液壓閥動(dòng)作較慢，無(wú)法滿足實(shí)際的操作要求；控制器間歇性出現(xiàn)無(wú)法操作控制的故障；采煤機(jī)位置跳變甚至不變等故障[3]。

2.2 失效機(jī)理分析

為了進(jìn)一步分析電液控制系統(tǒng)的失效機(jī)理，對(duì)失效因素進(jìn)行系統(tǒng)全面地分析研究，能夠得出造成液壓支架電液控制系統(tǒng)失效因素主要有以下幾方面。

（1）環(huán)境污染。由于液壓控制系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高溫、高壓以及高濕的惡劣環(huán)境中，再加上可能出現(xiàn)的各種砸損情況，就會(huì)造成其密封失效，進(jìn)而引起支架控制器的電路出現(xiàn)漏電和短路的故障。

（2）電氣干擾。由于采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)以及刮板輸送機(jī)等均采用大功率的電動(dòng)機(jī)，在其實(shí)際的啟停過(guò)程中會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生非常大的波動(dòng)沖擊，這就會(huì)給電液控制系統(tǒng)的供電單元帶來(lái)不同程度的電磁干擾，進(jìn)而造成其系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂，無(wú)法進(jìn)行有效的控制[4]。

（3）液壓過(guò)濾系統(tǒng)堵塞。由于水質(zhì)和皂化的原因，會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾系統(tǒng)出現(xiàn)不同程度的堵塞問(wèn)題，進(jìn)而降低了液壓系統(tǒng)的供液流量，導(dǎo)致整個(gè)液壓支架動(dòng)作緩慢，無(wú)法滿足實(shí)際的生產(chǎn)速度要求。

2.3 電液控制系統(tǒng)故障樹(shù)

通過(guò)以上對(duì)液壓支架電液控制系統(tǒng)失效的分析研究，對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行進(jìn)一步的匯總、分類以及歸納處理后，就能構(gòu)建液壓支架電液控制系統(tǒng)的故障樹(shù)。故障樹(shù)是根據(jù)液壓支架電液控制系統(tǒng)的組成部件及其主要負(fù)責(zé)的遷移和支護(hù)任務(wù)，對(duì)故障類型進(jìn)行科學(xué)合理地識(shí)別與歸納，進(jìn)而為故障及時(shí)排除提供科學(xué)合理的依據(jù)[5]。

3 液壓支架電液控制系統(tǒng)的維修技術(shù)分析

3.1 換向閥組的清潔度

電液控制系統(tǒng)控制功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)程序電路發(fā)出相應(yīng)操作指令實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)換向閥組的清潔度較差時(shí)，就會(huì)造成先導(dǎo)閥內(nèi)部發(fā)生不同程度的堵塞，進(jìn)而會(huì)引起閥芯出現(xiàn)失靈的故障，這就會(huì)影響電液控制系統(tǒng)控制功能的順利實(shí)現(xiàn)。為了有效改善換向閥組的清潔情況，就要對(duì)換向閥組進(jìn)行系統(tǒng)全面的有效清理，為閥芯的正常工作提供清潔的環(huán)境。

3.2 過(guò)濾器和過(guò)濾器站的定時(shí)清洗

在電液控制系統(tǒng)的工作過(guò)程中，需要每天對(duì)其中的過(guò)濾器和過(guò)濾器站進(jìn)行有效清潔，通過(guò)采用在線沖洗的方式，對(duì)其進(jìn)行反向沖洗，進(jìn)而確?？刂葡到y(tǒng)的清潔度符合要求，從而避免過(guò)濾裝置中含有的污染物對(duì)井下環(huán)境造成多次污染。在每臺(tái)井下操作的設(shè)備中，可以安裝雙濾芯，提高電液控制系統(tǒng)的清潔度，并且雙濾芯還能在不去除濾芯的情況下，完成相應(yīng)的沖洗操作，進(jìn)而就能減少濾芯反復(fù)取出而形成的多次污染[6]。

3.3 配液用水的純凈度和乳化液的濃度

配液用水的純凈度和乳化液的濃度對(duì)電液控制系統(tǒng)的正常工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，在實(shí)際的工作過(guò)程中，可以采取以下措施。

（1）確保配液用水純度符合要求，為了避免供水管路出現(xiàn)銹蝕的情況，需要采用純凈水和專用的PE管進(jìn)行供水。

（2）控制乳化液的濃度，在配置過(guò)程中，需要嚴(yán)格將乳化液和清水的比例控制在5∶95，配置完成后還要進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，確保乳化液的濃度介于3%～5%的范圍內(nèi)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)乳化液過(guò)濾設(shè)備的及時(shí)清洗、定時(shí)更換，能夠及時(shí)防止堵塞問(wèn)題的出現(xiàn)[7]。

3.4 電纜

電纜對(duì)于確保信號(hào)的穩(wěn)定傳輸具有決定性的影響，在電液控制系統(tǒng)的工作過(guò)程中，難以避免會(huì)出現(xiàn)功率過(guò)大和系統(tǒng)穩(wěn)定性喪失的情況。為了能夠?qū)σ陨锨闆r進(jìn)行有效改善，可以選用雙屏蔽結(jié)構(gòu)的電纜，進(jìn)而為信號(hào)的順利傳輸提供安全可靠的通道。同時(shí)，由于井下環(huán)境中含有大量的水，這就需要做好相應(yīng)的防磁防水措施，將絕緣體的電阻數(shù)值控制在合理的范圍內(nèi)，進(jìn)而有效降低故障率，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障[8]。

3.5 反饋元件

電液控制系統(tǒng)的反饋元件主要負(fù)責(zé)將各種傳感器收集到的信息集中傳輸至中央處理，進(jìn)而為中央處理器指令的有針對(duì)性下達(dá)提供必要的支持。因此，為了確保反饋元件能夠始終處于良好的工作狀態(tài)，就要優(yōu)選高質(zhì)量的反饋元件，并選擇適宜的安裝位置，盡量遠(yuǎn)離井下環(huán)境中的不利因素。

3.6 供電

供電的穩(wěn)定性對(duì)于系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的重要性不言而喻，井下的惡劣環(huán)境給電能的穩(wěn)定供應(yīng)提出了非常高的要求。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了確保電液控制系統(tǒng)電能的充分供應(yīng)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合井下的具體環(huán)境，采用分段供電和獨(dú)立設(shè)置供電開(kāi)關(guān)等措施，提高電能供應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而為電液控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供持續(xù)穩(wěn)定的電能。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，液壓支架作為煤礦開(kāi)采的重要設(shè)備，其能否穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于開(kāi)采工作具有十分重要的作用。作為液壓支架重要組成部分的電液控制系統(tǒng)，長(zhǎng)期處于井下惡劣的工作環(huán)境中，難免會(huì)出現(xiàn)各種不同程度的故障，因此，為了確保井下生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行，就要采取有針對(duì)性的維修技術(shù)，及時(shí)排除故障，確保液壓支架的安全平穩(wěn)運(yùn)行，為煤炭的順利開(kāi)采建立良好的基礎(chǔ)。