132型掘进机电液控制系统的研究

张志忠

（阳煤集团三矿， 山西 阳泉 045008）

引言

随着煤炭工业的推进，煤炭生产技术与机械水平有了很大的发展，但也暴露了很多问题，如：掘进技术比较落后，成为影响煤炭发展的因素，甚至严重影响了生产效率。将132型悬臂掘进机应用到煤矿生产中，拥有行走、截割、装运等多项功能，适合任意形状的断面截割，同时也是当前掘进机市场广泛需要的设备。

1 132型掘进机的组成及特点

1.1 132型掘进机的组成

132型悬臂式掘进机的切割与总装机功率分别是132 kW和242 kW，煤岩切割厚度在60～70 MPa间，使用机械与液压两种形式，具有运行平稳、可靠简便、截割效率高等特点。可以使用PLC（可编程控制器）进行控制，同时配备中文液晶显示屏，切实说明油箱温度、切割功率与系统压力，各项显示与保护功能都很齐全，还配有喷雾水泵增压结构，为其提供5 MPa的喷雾系统压力水，以达到控制截割火花与粉尘的效果。

从设备组成来看：它由行走、装运、试压与截割等多个系统组成，截割部分专门针对头部驱动实施有效的巷道截割，截割头部时，喷雾水泵会借助水把导管传递给截割头，以达到控制尘土、确保生产效率的要求。行走系统是借助驱动链促进整个掘进机正常工作；操作系统能保障整个掘进机结构正常转向、前进与退缩，最终达到控制速度的根本要求。

从装运机构的组成来看：它由装载与运输两个部分构成，在星轮传动的基础上，煤炭自巷道中输出，而液压泵则更多的是油箱与泵站组成。在整个工作中，液压泵为132型掘进机给予了很好的动力支撑，运行功率与系统压力分别为：110 kW与16 MPa。对于开放型回路系统，有先导式与振动式两种。

从电气系统的构成来看：它由操作箱、控制箱与照明灯组成，在控制部分还使用了PLC以说明设备运行情况，确保相关系统正常通行[1]。

1.2 系统的特点

1）截割功率大。纵轴截割是它的主要形式，修巷时功率整体偏大，适合各种各类生产环境，工作效率较高。

2）工作稳定性好。截割部分是小直径截割头，并且单刀力大，所以破岩能力很好，同时设备的振动与噪声小，能保障系统稳定。

3）转载效率偏高。在煤炭装载中，该系统使用的是弧线星轮装载机构，它不仅能改善生产效率，还能控制低回煤量。

4）符合各类煤炭的运输要求。它把双链运输机引入其中，这不仅符合煤炭普通运输要求，同时还保障了煤炭运输的平稳性与可靠性。

5）作用更全面。在主回电路中使用的是660 V/1 140 V电压，同时整合PLC控制系统，及时说明设备性能与运行状态，方便保护设备[2]。

2 掘进机电气系统工作原理

因为电气系统应用的电源不属于本安电源，所以需要借助光耦板做好隔离工作。采集信号期间，需要在电流传感器、温度等作用下把信号传输到变送器上，再传递给可编程控制器，经过详细分析后，再由PLC发送指令。PLC控制器中安装有对应的输出输入设备与I/O模块，若在人机交互界面装有交流模块，就能提高设备操作的舒适性。对于工业局域网，为了确保通讯网络正常，需要在设备中设置各种I/O模块，这些模块的使用也为推广PLC提供了很多便利。在PLC输出接口中，它使用的是晶闸管、晶体管与继电器进行输出，为了避免输入端遭到外界辐射与电磁影响，必须从输入接口就做好防护与隔离工作，一般情况是使用光电耦合器。另外，将RC滤波器应用到设备中，能有效解决触电振动带来的各种操作问题，同时在线路上也应做好隔离工作，这样才能从整体上保障系统稳定、正常、安全进行。

主令操作箱、主电控箱、外围设备是电气系统的工作流程，第一步需要转化动作开关信息，然后由主电控箱接收信息，并且完成信息传递与分析工作。在这期间，电控箱与操作箱间的信息传递是最核心的操作。在实践生产中需要20多根管线进行连接，方便掘进工作的展开，这样才能不断拓展巷道。在整个作业过程，任何线路出现问题，都会影响系统运行。针对这种情况，设计人员会选用PLC控制模式，它具有重量轻、体积小、安装方便、操作快捷等优点，并且整个操作过程非常简单。PLC操作模块明了、简单，响应速度快，并且操作便于理解，对人机给予了很好的考虑，同时也为使用者提供了便利[3]。

3 132型掘进机液压系统工作原理及其改进

3.1 液压系统的工作原理

132型掘进机属于开式回路结构，使用2台三联齿轮泵供油，有6路油输出，并且每个油泵都安装溢流阀，以达到保护系统的目的。在升降液压缸期间，借助第2联阀进行控制，以达到下降、抬升工作臂的目的。设备的抬升与推进是借助第3联阀进行控制，手柄往前推动时，活塞杆会因为受力而收缩，同时机械高度也随之降低，相反机械将抬升。液压缸压力较大时，就必须安装双回路自闭阀，手柄处在中心位置，就能收到平衡的效果。

3.2 液压元件的选用与实现

多点压力表开关主要用于压力与油路间的连接与转化，在多点压力表阻力影响下，确保压力表正常进行，以控制急剧跳动。当液压系统使用5KB-G8M-SYR型多点压力表时，该压力表利用阀芯进行连接调整，这样就能迅速得到油路系统的压力状态。在多路换向回路中，该回路由多路阀、油阀、回油阀组成，其工作压力是16 MPa，专门负责压力元件保护工作，它属于组合阀整体控制结构设备。在这种液压系统中使用多路换向阀，以达到油压泵多路换向供油与控制的要求，其中每个换向阀都能独立的完成换向工作，这样才能保障系统正常进行。

3.3 装载回路的改良

针对传统的装载回路，通常1个油泵供液有2个动力马达，但在，装煤时常发生故障。这种情况多是生产过程造成的，耙爪上会存在截割煤岩，如果耙爪阻力超过额定数值，此时耙爪就会工作。针对上述情况，液压轴会利用三联齿轮泵输出，在原有的工作基础上利用三联齿轮泵让油液传输给对应的部分，此时扭矩增加，耙爪拥有了新的动力。由于液压系统中的分流集流阀会不断增加，2个耙爪保持相等，以达到掘进机星轮同步进行的目的[4-5]。

4 结语

在国内煤矿工业生产日渐规范、不断发展的当下，必须不断优化掘进机的电液控制体系，以达到增强故障诊断与模块化控制的目的。在系统优化与设计时，要充分考虑到各种生产要素与外部影响因素，达到在保障生产质量的同时不断提高生产效率的效果。

[1] 刘庆忠.132型掘进机电液控制系统的研究[J].机械管理开发，2016（10）：130-131；153.

[2] 杨二孩.132型掘进机电液控制系统的研究[J].科技创业家，2012（6）：210.

[3] 王卫东.对132型掘进机电液控制系统的探讨[J].煤矿机械，2013，34（5）：205-207.

[4] 李军利，廉自生.悬臂式掘进机工作装置的变结构力控制研究[J].煤炭科学技术，2011，39（12）：88-91；95.

[5] 杜卫国.盾构柔性推进电液控制策略研究[J].城市建设理论研究，2016（4）：876.