综采液压支架安装电液控制系统技术

文/王思威

液压支架安装移动中基本移架速度对综合工作面生产具有较大限制作用，液压支架电液控制系统应用能全面提升煤矿生产效率。支架电液控制系统就是将计算机控制技术、电子技术、液压技术进行融合，逐步形成综合性应用技术。在新时期煤矿生产开发过程中支架电液控制系统是重要应用标志，我国自主研发的支架电液控制系统近年来发展较快，电液控制系统开始发展完善。

1 综采液压支架电液控制系统组成与运行原理

在支架电液控制系统组成中，构成内容较多，主要有人机操作界面、行程传感器、压力传感器、支架控制器、红外传感器、电源箱、连接器、主阀、网络变化器、计算机、数据转换器、地面计算机等，如图1所示。在支架电液控制系统中最小组成单元就是支架控制单元，主要是以支架控制器为基本组成核心，其中主要是融入了自动控制装置中重要应用环节，分别是传感器检测以及动作执行环节。支架控制器中装有相应软件以及操作系统，技术人员通过按键实施相应命令，通过此支架动作以及相应工况监控采集。工作面支架属于一个完整整体，通过电液控制能提升其应用功能，比如操作更为便捷，能确保支架控制实现自动化运转，提升安全保障作用，促使各个支架之间进行有效协调运转，发挥出支架控制器互联作用。将工作面中各个支架控制器进行连接，组成更为完整的通信网络系统。发挥总线技术应用价值，对控制器之间数据有效传递。发挥嵌入式操作系统任务管理作用与实时调度作用，促使电液控制系统应用功能可以全面提升。建立采煤机位置检测应用装置，对采煤机进行精确化定位，保障工作面支架能稳定跟随，实施自动化控制。在综采支架电液控制系统网络管理中发挥出网络变换器应用作用，对工作面中相应数据进行管理，数据转换器将工作面中具体情况传递到巷道主控计算机中，能实现综合监控管理。

2 液压支架电液控制系统优越性概述

液压支架电液控制系统能对液压支架进行自动化控制，还能促使邻架以及远程控制液压支架，对液压支架进行全面监控，促使液压支架与采煤设备能配合应用，提升综合采煤成效。液压支架电液控制系统在应用中具有诸多应用作用，比如能保障液压支架实现自动循环控制，提升移架速度，能在大功率机采设备综合工作面进行应用。此系统自动化控制作用突出，能有效减缓技术人员操作强度，对运行环境进行控制。还能实现临时性支护，通过支护能实现对顶板的最佳支护。通过系统能对采煤机以及支架进行动态化监控，有助于在煤矿生产中，对矿井采取自动化管理。依照顶板基本条件以及支架结构划分发挥出多种控制模式应用价值，在工作面中进行无人控制，可以在薄煤层进行应用开采。

表1：国内外电液控制系统技术性能指标

图1：支架电液控制系统结构

3 液压支架电液控制系统主要元部件组成

3.1 支架控制器与隔离耦合器

我国国产支架控制器在结构中主要是选取一件式与两件式结构，其中一件式控制器就是将传感器数据、人机操作界面、电磁驱动等全面融为一体，此类结构较为简单，在操作过程中安装较为便捷。但是在应用过程中缺点即是主阀与控制器在安装过程中相隔位置较远，电磁先导阀连接器线缆长度较大不便于维护。当操作键盘在运行过程中产生故障问题之后，不会对支架动作控制产生影响。当人机界面运行中产生故障问题之后，对左右邻架合理调控，不会对支架动作产生较大影响。从控制器中分离电磁驱动，能对驱动器合理安装布设，对电磁先导阀与驱动器之间的连线合理控制，能促使系统应用功能全面扩散。隔离耦合器应用中要对支架控制器电源组有效隔离以及信号耦合。耦合器电路在构成中主要是以单片机为主要部件，在耦合器中装配能耗检测专用芯片，对电液控制系统电源消耗进行全面控制。

3.2 传感器

传感器应用对支架电液控制动作进行有效感知，能对支架动作进行闭环控制。其中压力传感器在煤矿生产井中采煤工作面液压支架上，主要是对各类腔体压力进行监控，为支架控制器动作提供基本依据，保障支架电液控制系统能实现闭环控制。在行程传感器安装中将其装配在井下采煤工作面液压支架中，对千斤顶形成进行有效检测，保障系统实现闭环控制。角度传感器应用中对高度控制与姿态控制，促使支架平衡千斤顶动作中进行高度控制与闭环控制。

3.3 采煤机位置检测

在采煤机运行过程中对其位置进行精确化检测能保障支架与采煤机跟随进行自动控制。采煤机在位置检测过程中主要是分为两种，首先是选取无线射频方式，在工作面中间隔40至50架建立一台接收器，此类方式整体消耗成本较低，便于维护操作。其次是选取红外线方式，在每架中安装天一台接收器，此项技术更为稳定，大多数国外支架电液控制系统都是选取此类方式。

4 综采液压支架安装电液控制系统关键技术

4.1 电液阀电液匹配问题

电液控制阀电磁先导阀应用中能选取较小电压与电流能将电液主阀全面开启，所以电液控制系统不能满足安装应用要求，不能选取煤矿井下应用作用。电液阀主阀在开启过程中要应用较大的力，电磁铁产生较大的力会产生较大电流，不能与100mA电流应用要求。电磁力能建立先导阀阀芯，能对主阀进行有效控制与开启，但是电磁铁衔铁形成较长，电磁力稳定性难以控制。

4.2 压力损失问题

电液控制系统运行中动态性能对电液阀动态性能影响较大，还会受到油液压力影响。其中在油液压力损失表现中，主要存在于油液泄漏问题、在短时间移架过程中油源压力不能满足规定要求，将对液压系统短时响应产生较大影响。

4.3 非线性要素对系统动态性能的影响

对液压支架电压控制系统产生影响的要素较多，主要有负载惯性、顶板下压过程中阀芯开启压力不稳定、摩擦死区等要素。上述各项要素是支架电压控制系统动态化技术，是支架电液控制系统发展中要集中解决的问题。

5 国内外产品对比与发展趋势

我国生产的支架电液控制系统主要是选取应用技术较强的嵌入式技术与CPU设计等，系统运行速度较快、抗外部干扰作用较强。通过对国内外相同产品在电液控制系统设计中优缺点进行深入分析能总结相应知识。对电液控制系统现场应用现状进行分析，能创新诸多技术发明，促使我国自主研发的电液控制系统元件技术与国外能保持平衡。国产支架电液控制系统在应用稳定性以及软件设计中与国外相同产品之间具有较大差距，其中国外各项技术应用更为完善。在中厚煤层中推广应用国产支架电液控制系统，能推动系统全面发展，促使支架电液控制系统应用范围逐步扩大。国内外电液控制系统技术性能指标如表1所示。

6 结语

近年来随着我国多项技术全面发展，我国应用的液压支架电液控制技术与西方国家之间的应用差距在逐步缩小，此项目研发对推动我国煤矿现代化发展以及推动社会经济发展具有重要作用。当前各个煤矿管理部门要注重合作，提升我国液压支架控制技术，对各项核心技术合理应用。