浅析综采液压支架电液控制系统相关知识

马岩

（乌鲁木齐煤矿技工学校 新疆乌鲁木齐 831400）

浅析综采液压支架电液控制系统相关知识

马岩

（乌鲁木齐煤矿技工学校 新疆乌鲁木齐 831400）

煤矿综采液压支架电液控制系统的应用为煤矿生产的高效、安全和煤矿工人劳动环境及形象的改变提供了条件。综采的使用使煤矿实现了由手工操作向机械化的变革，而电液控制系统的使用使井下采煤实现由机械化向自动化的变革，是煤矿21世纪的高新技术。

电液控 控制阀 液压泵

1.电液控技术原理

电液控制系统对于煤矿工人来说将不再是陌生的技术，而变为井下生产所必不可少的技术装备。电液控制系统技术的核心是通过电液阀将过去手工控制操作变为由计算机程序控制的电子信号操作。液压支架不同位置的传感器将工作环境和不同状态的信号传输给计算机，计算机将根据不同的工作状态和工艺的要求，对电液阀发出控制信号达到对工作面设备进行控制的目的。目前综采液压支架电液控制系统已经可以达到如下控制功能：在工作面实行自动控制，通过在支架上安装的PM31控制器、压力传感器、行程传感器、电液控制阀，实现液压支架的自动移架、自动推移输送机、自动放煤、自动喷雾等成组或单架控制。

支架电液控制系统的最小单元称为支架控制单元，它以支架控制器（即微型的嵌入式计算机）为核心，并完整地包含了作为自动控制装置必备的支架控制器装有软件，内嵌操作系统，通过按键操作发出命令，执行该支架的全部动作和工况监测的数据采集。工作面支架是个群体，采用电液控制要求它具备先进的功能，例如方便灵活的操作，支架控制的自动化，可靠的安全保障，以及众多支架间的协调配合关联动作等，只有通过各支架控制器的互联才能得以实现。工作面所有支架控制器互联成为一个通信网络系统，采用总线技术实现了控制器间的数据通信，利用嵌入式操作系统进行各项任务的管理与实时调度，使电液控制系统在功能和性能上得到了提高。通过采煤机位置检测装置，对采煤机进行定位，实现工作面支架的跟随，采煤机自动化控制。采用网络变换器对工作面支架电液控制系统进行网络管理，实现工作面数据管理，将工作面数据通过数据转换器送到工作面巷道的主控计算机上进行工作面支架电液控制系统集中监测监控，并可通过井下交换机将电液控制系统数据送到地面计算机上，地面计算机将对井下工作面的数据进行监测、数据分析和网络发布。

2.电液控系统中主要阀组

液控主阀是液压支架电液控制系统的关键部件，主流产品均采用整体插装式结构，便于维护和更换，所有金属零件均采用不锈钢或铜合金等防锈耐腐蚀材料。各国主要制造商分别开发出多种结构的液控主阀产品：金属-塑料密封、浮动回液阀座结构主阀，金属-塑料密封具有差动功能的插装式主阀，金属-塑料软密封滑阀结构的插装式直动控制主阀以及金属-金属硬密封对顶结构的插装式主阀，以上4种典型结构的液控主阀均已得到广泛应用，性能稳定。经过不断创新，根据不同的使用要求研发出了500L/min大流量整体插装式主阀和集控制器、支架过滤器、先导阀过滤器、主阀于一体的高集成超薄型主阀等系列化产品，分别解决了大采高、高工作阻力液压支架要求液控主阀强过液能力和薄煤层液压支架安装空间小的难题。 液控主阀的主要技术指标如下：公称压力为3115MPa，最高工作压力为35MPa，公称流量为320～500L/min，采用液压控制方式，使用寿命超过30000次。电磁先导阀是电液控制系统的核心元件，属本质安全型高水基介质阀。它在电液控制系统中的作用是将电信号转换为液信号，从而通过液控换向阀来控制液压支架油缸，实现液压支架有序动作。由于受液压支架电液控制系统和本质安全型条件的约束，给电磁先导阀的研制带来了困难。体现在小功率（小于115W）驱动下，实现高水基介质高压阀的可靠密封、动作灵活、响应及时和高耐久性。为此，要解决正压力小和水基介质下耐久可靠密封结构需要高比压的矛盾，以及电磁铁保持吸力满足要求时有效行程尽可能大的2个基本矛盾。影响这2个基本矛盾的因素很复杂，各国主要制造商通过多年研究，开发出满足规模生产要求的电磁先导阀。我国由于受研究测试手段和机械加工的限制，电磁先导阀的开发比国外发达国家稍晚一些。电磁先导阀的主要技术指标如下：公称压力为3115MPa，公称流量为014～110L/min，工作电压为DC10～12V，工作电流为40～180mA，单个电磁铁电阻值为56～110Ω，响应时间为90～150ms。

3.电液控制系统经济效益分析

综采液压支架电液控制系统使用后，将使煤矿井下工作面的生产和管理产生根本的变化。自动化工作面的成功应用带来可观的经济效益。

3.1 节省人力，降低劳动强度。人工操作时，工作面正常作业人员至少需要11人（2名煤机司机，8名支架工，1名班长），而且每个人的劳动量都很大。而使用跟机自动控制，仅需3人（1名支架工，1名煤机司机，1名班长），这些人只是监护设备运行，不需要做任何操作，所有动作自动完成。

3.2 简化了操作工序，提高了系统自动化程度。所有动作系统自动完成，无需人员干涉，让采煤这个复杂的工序变得简单易行。

3.3 保护设备，延长设备使用寿命。首先，控制器使用频率大大降低了。邻架控制拉一台支架平均需要切换10次按键，且都是按dead键，要持续按十几秒钟，这对控制器的损害很大。采用自动控制，无需按控制器，延长了控制器的使用寿命。其次，延长电磁先导阀的寿命。邻架控制由于频繁切换按键，电磁先导阀动作断断续续，跳动厉害，没有规律，而成组自动控制，由程序自动驱动先导阀，先导阀的动作平稳有序，损坏率大大降低。再次，采煤机遥控器的使用频率大大降低，减少材料配件的损耗。

3.4 保障作业场所的人员安全。自动化的应用，将大批现场操作人员从工作面恶劣的工作环境中撤离出来，大大降低了工作面人身事故率，保障了职工的生命安全。

3.5 提高了生产效率。减少了人员主观因素导致的反复开停车耽误时间，使得整个采煤过程连续进行，实现综采面的高产高效。

［1］周磊，张磊.液压技术与应用.北京：电子工业出版社，2010

［2］张业绩.电液控系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，1998.

［3］王天伦.液压机械工程手册.北京：机械工业出版社，2004