液压支架推移控制优化方案研究

吴金江

摘 要： 现在，我国煤炭行业已经进入到了转型升级的关键时期，对于煤炭企业而言其最重要的任务便是提升煤炭开采的效率，从而进一步减少煤炭开采成本，确保企业竞争力进一步提升。煤矿企业在提升煤炭开采效率的过程中，最为常用与有效的方法便是进一步提升采煤机设备采煤过程中的牵引速度。因此本文就上述论点对液压支架推移控制优化方案进行研究。

关键词： 液压支架;推移控制;优化方案

【中图分类号】TD355.4     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.240

1 问题阐述

1.1 支架液压系统控制精度差

支架液压系统的控制技术主要分为阀控、泵控两大类，其中阀控液压系统存在节流损失大、能量效率低、对执行元件控制精度不高等问题，而采用无节流损失的泵控液压系统虽然能有效解决节能问题，但动态响应性差，特别是执行元件的鲁棒性一直得不到提高。液压系统的不稳定性影响支架控制精度，制约了跟机自动化功能常态化应用。

1.2 支架推移步距不一致

为保证工作面推进过程中刮板输送机受力均匀，弯曲段平滑过渡，避免发生连接件过载断裂情况，液压支架推移千斤顶与刮板输送机连接铰合点之间存在销轴间隙，以便支架能够实现横向摆动及垂直抬升。

2 液压支架智能推移控制系统优化前后的对比分析

现行的推移控制体系是利用开关量来控制液压支架的推移量。在實际运作中，在千斤顶上安装的位移传感设备可以将活塞杆的相关信号传递到液压支架的控制器上，当该位移信号与系统设置的反馈值相一致时，自动控制将促使推移的单向锁闭合，液压缸对油液的输入及输出也将停止。在实际运行中，由于液压支架的构造属于机械连接，在其与相邻液压支架活塞杆的相关信号相一致时，其刮板输送机难以输出与之相对应的位移数值，因此基于现行的液压支架的推移控制，与所具有的工作经验相结合，优化设计出一类全新的智能化推移控制系统。

在液压支架的全新智能化推移控制系统中，在进行推溜及拉架时，第一个液压支架的推移千斤顶可以将活塞杆的推移行为进行控制，这时应当将活塞杆的力传到推杆及连接接头上面，促使其开始推动，从而对液压支架的相关运动或者刮板输送机的推进运动进行控制，此时通过液压支架的实际位移测量来明确输送机与支架同时运作时的准确位移，同时与系统检测到的支架位移数值相比较，从而修整误差状况。之后将首个液压支架位移数值的修正值设定为后续其他液压支架的位移标准值，使后续的其他液压支架也将此值作为位移标准值进行调节与设定。

之后，第一个液压支架的设定值在传输到第二个液压支架的控制器时，将其作为推溜的调节标准，利用千斤顶活塞杆的推移状况，通过在支架控制器安装支架，以其实际测量位移值来明确模型，即将此时刮板输送机的实际位移值进行计算，同时将该位移值和相关的理论位移值相比较，若两者的数值相同，则表明两者的运作较为同步，此时相关的单向锁闭合，系统运作将会停止;若两者数值不相同，则推移千斤顶将会持续进行上述操作，直至设定的操作时间完成。然后将实际的位移与系统设定位移相对比，若此时依旧不相同，且差值超出了设定的极限值，系统将会作出报警，利用人工进行处理。

液压支架的全新智能推移控制系统在加以调整的过程中，可以运用相应的传感器通过支架的实际位移来确定模型，以此来明确液压支架与相应输送机的实际位移值[7]，同时将系统所设定的修正值与上述数值进行对比，从而明确液压支架的下一个动作及相应的任务量，促使该控制过程成为一个闭环的控制模式。在整个控制运作中，系统可以基于液压支架与刮板输送机的实际运行状况来调整后续的推移位移数值，促使整个推移过程中液压支架维持同步性与齐平性。

3 移架时间验证

对于ZY1600/34/71型液压支架而言，在进行移架过程中一次循环操作包含有降架、移架以及升架，其中降架距离为100mm，移架距离为865mm，升架距离为100mm。而液压支架装置整个移架循环所需的时间为降架消耗时间值t1、移架消耗时间值t2、升架消耗时间值t3的总和。

在进行升柱操作过程中，乳化液压泵站对应压力值为31.5MPa，在降柱之后，由于立柱需要承担自身的重力作用，所以会导致其下腔部位存在一定的压力，经过测试此压力值为20MPa，那么此时液压支架装置之中立柱结构下腔部位和乳化泵站之间所拥有的压力差值变是11.5MPa，而在立柱结构下腔部位处进液管路所对应的压降比例为10%，即压力降低至为1.15MPa.

那么便能够通过下列计算公式计算得到立柱结构下腔部位的进液流量值：=2Δ/（1）式中：Δp为进液孔部位存在的压力差，Pa，此处取值为1.15×106;A为进液孔部位对应的面积大小，m2，此处取值为0.022π/4;ρ为液体密度值大小，kg/m3，此处取值为1000;μ为系统所对应的流量系数，此处取值为0.8。将数值代入到公式（1）中，计算得出Q=1446L/min。型号为500mm的立柱结构在其上升100mm情况下，其下腔部位对应的流进液体量则为19.36L，能够计算得出液压支架在升架过程中所消耗时间值t3为：

t3=19.36/12.05=1.63（s）同理可以计算得出降架消耗时间值t1数值大小为4.41s，移架消耗时间值t2数值大小为3.67s，则液压支架单次循环操作所需的总时间为：t=t1+t2+t3=4.41+3.67+1.63=9.71（s）<10（s）通过计算可以得出，此次设计液压支架液压系统在进行移架操作过程中所需总时间为9.71s，能够满足移架速度提升的要求。

4 结束语

液压支架在煤矿井下开采作业过程中所发挥的作用非常大，而随着煤矿开采速度不断地提升，也要求液压支架移架速度同时需要随之提升，而对于液压支架装置而言，其性能很大程度上是由液压系统所决定的。所以，此次结合移架速度提升的实际需求，针对液压支架立柱供液系统、回液系统以及推移供回液系统进行了改进设计，通过计算得出了所设计液压系统满足移架速度提升要求，可以在实践中进一步验证。

参考文献

[1] 张海朋.综采面液压支架供液系统的改造分析[J].煤，2019，28（04）：78-79.

[2] 向东.平煤股份液压支架液压控制系统优化的实施与推广[J].中国战略新兴产业，2018（32）：87.

[3] 刘芳.矿用液压支架液压系统优化设计与验证[D].郑州：中原工学院，2017.