液壓支架電液控制技術(shù)及改造實例

1、液壓 支架 電液控 制技術(shù)及改造 實例口 牛世勝 梁崇山 冀中能源機械裝備有限公 司邢臺機械廠2 丫 3200 / 10 / 1 9 型 液壓 支架 是冀中能源 機 械 裝備 有 限公 司 邢 臺機械廠針 對冀 中 能源 股份 公 司章 村 礦 的具體地質(zhì) 條件和 生產(chǎn)要 求而設(shè)計 的 ,該 支架具 有 配套 靈 活 ! 梁端 距 變化小 和護(hù) 頂效 果 好 等優(yōu) 點 “ 但 是 , 在遇到地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜如 斷層 密度大且采高較小的煤層

2、時, 不可避免地會 出現(xiàn)綜采工作面人 員活動空 間小 礦工操作不 方便 ! 工作 效 率 低及 制 約 工作面推 采速 度等 問題 “ 為 了達(dá) 到高 產(chǎn)高 效 的 目的 , 邢 臺機 械廠 和 北京 天地 瑪坷 電液控 制 系統(tǒng) 公 司對 章村 礦Z 丫 3 2田 門0 / 19 型 及 Z Y 32 0 門2 j 2 4 型液壓支架進(jìn)行 了電液控制技術(shù) 改造 “支架 電 液 控 制 是 將 電子 技 術(shù) !計 算機 控制 技 術(shù) 和

3、液 壓技 術(shù) 結(jié)合 為一體 的 新技 術(shù) “ 目前 , 支架 電液 控制 系統(tǒng) 已經(jīng) 成 為煤 礦綜 采 工 作面 生產(chǎn)技術(shù)水平的重要 標(biāo)志 “感器 ! 隔離禍合器 ! 電源 箱 ! 連接器 !數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器 ! 電磁先導(dǎo) 閥 ! 主閥 ! 電源電纜 ! 網(wǎng)絡(luò)變換器 ! 主 控計 算機 和地 面計 算機 等組成 “支 架 電液 控 制 系 統(tǒng) 的最 小 單 元稱 為支 架 控制 單 元 , 它 以 支架 控 制器 (即微型的嵌入式計算機 )

4、 為核心 ,并完整地 包含了作 為自動控制 裝置 必備 的兩 個 環(huán)節(jié) , 即檢 測 環(huán) 節(jié) ( 傳感器 ) 和動 作執(zhí)行環(huán)節(jié) ( 由幾個 電磁 先導(dǎo) 閥和 液控 主閥組成 的 閥組 ) “ 支架控 制器 裝有軟件 , 內(nèi)嵌操作 系統(tǒng) , 通過按鍵操作 發(fā)出命令 , 執(zhí)行該 支架 的全部動 作和工況檢測的數(shù)據(jù)采集 “ 工作面 支架是 個群體 , 采用 電液控制使它具備 先進(jìn) 的功能 , 例如方便靈活 的操作 , 支架 控制的 自動化 ,

5、 可靠 的安全保障 以及眾 多支架 間的協(xié)調(diào)配合關(guān)聯(lián)動作等 , 只能通過 各支架控制器的互聯(lián)才能得 以實現(xiàn) “ 工作面所有支架控 制器互聯(lián) 稱 為一個 通信 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng) ,采用總線技術(shù) 實現(xiàn) 了控制器間的數(shù)據(jù)通信 , 利用嵌入式操 作系統(tǒng)進(jìn)行各項任務(wù)的管理與 實施調(diào) 度 , 使電液控制系統(tǒng)在功能和 性能 上得到了提 高 “ 通過采煤機位置檢測 裝置對采煤機進(jìn)行定位 , 實現(xiàn)工作面 支架的跟隨和采煤機 自動化控 制 “ 采用網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換 器對

6、工作面 支 架 電液 控 制 系統(tǒng) 進(jìn) 行 網(wǎng)絡(luò) 管理 , 實現(xiàn) 工作 面 數(shù) 據(jù) 管 理 , 將 工 作面數(shù) 據(jù) 通 過數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 器 送到 工 作 面巷道 的主 控計 算 機 上 進(jìn) 行工 作 面 支架 電液 控 制 系統(tǒng) 集 中監(jiān) 測監(jiān) 控 , 并可通 過 井 下交 換 機 將 電 液控 制 系 統(tǒng)數(shù)據(jù)送到地面計 算機上 , 地面計算機將對 井下工作面 的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測 ! 數(shù)據(jù)分析 和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布 “支架 電液 控 制 系統(tǒng) 的

7、組 成 及工 作 原 理支 架 電 液 控 制 系 統(tǒng) 由 支 架 控制器 ! 人機操 作界面 ! 壓 力傳感器 !行 程傳 感器 ! 紅 外 傳 感器 ! 角度 傳主 要元 部 件 介 紹支架控制器支架 控 制 器 是 支 架 電 液 控 制 系統(tǒng) 的 核心 部 件 “ 控 制 器 以最 先進(jìn) 的ARM 和 2 80 等 芯片 為核心 , 采 用嵌入式技術(shù) , 系統(tǒng)內(nèi)嵌操作 系統(tǒng) , 提 高了控制器 的實時性能 , 其電路具有 容量大

8、 ! 速度 高 ! 接 口多等特點 “ 此 次邢 臺機械 廠相關(guān)工作 人員經(jīng)過研究選用北京 天地 瑪坷公 司的控制器 “ 該 控制 器 為兩 件 式 結(jié) 構(gòu) 形 式 , 即 人機 界面及易損件 的操 作鍵盤 與控制器分開提高 了控制器 的可靠 性 , 當(dāng)人機界面出現(xiàn)故 障時 , 還 可對左 右相 鄰的支架進(jìn)行操作 . 不會 影響支架 的動作 “M q 84 in in g E u iP m e n tM inin g Eq u iP m

9、 e n t隔離翔合器隔離禍 合器實現(xiàn) 了支架控 制器 的電源組隔離 和信號禍合 “ 禍合器 電路是 以單片機 為核心器 件 , 選擇 高速 光電禍 合 器 實 現(xiàn) 2 組 電 液信 號 隔離 禍合 , 禍合器 上配置 能耗 檢測 的專用芯片 , 檢測 電液控制 系統(tǒng) 電源組 的整體功耗 “爆型 兩種 型式 , 是 用來接收工 作面網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器 通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換器傳送 的工作面支架 電液控制 系統(tǒng) 數(shù)據(jù) , 對工 作面支架 電液控制 系統(tǒng)

10、實施集 中監(jiān)測 監(jiān)控并將 工作 面數(shù)據(jù)通過 井下交換機 傳送到地面 交換機上 “傳 感器傳感器 對 支架 電液控 制動 作進(jìn)行感知 , 實現(xiàn) 支架動作 的閉環(huán)控 制 “(1 ) 壓 力傳感器安 裝在煤礦井下采煤工 作面 的液壓 支架上 , 用來檢測支架相 關(guān)腔體 的壓力 , 為支架控制器提供 控制動作 的依 據(jù) , 實現(xiàn) 支架動作控制 系統(tǒng)的 閉環(huán) 控制 ;(2 ) 行程 傳感器安 裝在煤礦井下采煤工 作面 的液壓支架 上 , 用來檢測

11、推移千 斤頂行 程 , 為支架控制器提供推移動 作控制 的依據(jù) , 實現(xiàn)支架動作控制 系統(tǒng)的 閉環(huán) 控制 ;(3 ) 角度傳感器 用來進(jìn)行 支架動作過程 中姿態(tài) 控制和高 度控制 , 實現(xiàn)支架平 衡千 斤頂動作過 程的 閉環(huán)控 制和 支架 動作 的高度控制 ;(4 ) 紅 外傳感器 可對采煤機 的位置 進(jìn)行檢測 , 實現(xiàn) 支架 跟隨采煤機 的自動控制 “液控主閥液控主 閥是 液壓支架 電液控制 系統(tǒng) 的關(guān)鍵部件 , 主流產(chǎn) 品均 采用整

12、體插 裝式結(jié)構(gòu) , 便 于維護(hù)和 更換 , 且所有 金屬零件均 采用不銹鋼或 銅合金等防銹 耐腐蝕材料 “ 薄煤層 液壓支架安裝 空間小 , 一般 采用集控 制器 ! 支架過 濾器 ! 先導(dǎo) 閥過濾器和 主閥于一體的高集成超薄 型主閥 “電磁先導(dǎo)閥電磁 先導(dǎo) 閥是 電液控制系統(tǒng) 的核-合 元件 , 屬本 質(zhì)安全型 高水基介質(zhì) 閥 “它在 電源控 制系統(tǒng) 中的作 用是將 電信號 轉(zhuǎn)化 為液信 號 , 從而通 過液控?fù)Q 向閥來控制 液壓 支

13、架 的油缸 , 實現(xiàn) 液壓支架有序動作 “產(chǎn) 效率 ; 可 以實現(xiàn) 機械 自動化 作 業(yè) !降 低 工 人 的 勞動 強 度 ! 改善 工 人 的勞 動 條 件 ! 減 少 工作 面 的操 作 人 員和 改 變 煤 礦生 產(chǎn) 落 后 危 險 的社 會 形象 ; 可 以解 決 特 殊地 質(zhì) 條件 和 困難生產(chǎn) 條 件 下 的 生產(chǎn) 工 藝 問題 ( 如 薄煤 層 的無人 工作 面 ) ; 可 實 現(xiàn) 多架 同時推 輸 送 機 并 可定 t

14、 推 進(jìn) , 保 證 輸送機 緩 慢 彎 曲 , 避 免 中部 槽 連 接 處產(chǎn) 生過 大 的應(yīng) 力 , 延長 輸 送 機 的 壽命 , 同時 可 以保 證 工 作 面 輸 送機 的平直 性 , 實現(xiàn) 工作面 的平直 推移 “同 時 , 還 易 于 實 現(xiàn) 帶 壓 移 架 ,承載 前移 , 對 于保 護(hù) 頂 板 的 穩(wěn) 定 性和 防 止 冒 頂 事 故 非 常 有 利 “ 此 外 ,還 可 以較 好 地 控 制 支架 初撐 力 , 顯著

15、地 改 善支 護(hù)效 果 和工 作 面 管理水 平 “液壓 支架 電液控制 系統(tǒng) 的優(yōu)越 性網(wǎng)絡(luò)變換器網(wǎng)絡(luò) 變 換器 用 來 接 收采 煤 機 位置信號 , 進(jìn)行 采煤機位置 判別 ! 報送以及 工作面支 架電液控制 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)檢測 , 實現(xiàn)工作 面支架 電液 控制系統(tǒng)數(shù)據(jù) 的上 傳下達(dá) “主控計算機主 控 計 算 機 主 要 有 本 安 型 和 隔液 壓 支 架 電 液 控 制 系 統(tǒng)是 具 有單 片 機 ! 傳 感 器 等 電 子 裝

16、置和 液 壓回路 控 制 部 件 的 ! 可 以根 據(jù) 生 產(chǎn) 需要 而 控 制 液 壓 支 架 自 動 動 作 的 系統(tǒng) “ 它可 以將 液壓支 架的降架 ! 拉架 !升 架 ! 推前 溜 ! 拉后 溜 ! 收護(hù) 幫板 !伸 護(hù) 幫 板 ! 噴 霧 灑 水 及放 頂煤 等 動作 由 原 來 的人 工 手 動 操 作 改 為 電 !液 自動 控 制 ! 程 序 化 操 作 , 能 夠 與高 效 采 煤機 相 匹配 加 快 工作 面 的推

17、進(jìn) 速 度 . 顯 著 提 供 采煤 工 作 面 的 生20 10 年 11 月 24 日, 改 造 的 電液控制 液壓 支架 陸續(xù)在 章村礦 井下安裝使用 , 通 過兩個 多月的跟蹤 檢測和章村礦 的具體情況 , 電液控制 支架有以下 優(yōu) 點 : ( 1 ) 移 支 架 速 度 快 , 現(xiàn)場實測 顯示 , 使用 電液 控系統(tǒng) 后 , 平均每 移動 1 組 支架 的時間 為 7 5 , 與手動 移支 架相 比工效 提 高 了 6.8 倍

18、 ;(2 ) 護(hù) 頂?shù)男Ч?, 尤其帶壓 移動 支架 , 承載前移 , 顯著提 高了對 頂板的初 始初撐力 ; ( 3 ) 節(jié)省材料 , 承載 移支架提高 了支護(hù)效果 , 工作 面取消 了金屬 網(wǎng)護(hù)頂 , 降低 了材料 消耗和原 煤成本 ; ( 4 ) 產(chǎn)量高 , 在限制產(chǎn)t 的前提下, 該工作面現(xiàn)每月產(chǎn)量可達(dá) 5 萬 t , 3月份 預(yù) 計 可達(dá) 月產(chǎn) 9 萬 t ; (5 ) 經(jīng) 濟(jì)效 益顯著 “由此可 見邢 臺機 械廠對 液壓支