浅谈液压支架电液控制技术的应用与展望

汪波

摘 要：作为影响煤矿生产安全、效率及成本的关键设备，液压支架电液控制系统具有可控性高、稳定性强等技术优势，能促使综采工作面液压支架与其他设备相互协调，实现对其的在线监测与控制，从而提高综采的效率与产量。本文从液压支架电液控制系统的组成及其原理出发，讨论应用该系统必须掌握的关键技术环节，并对我国应用液压支架电液控制技术的现状与前景进行展望。

关键词：液压支架电液控制技术应用展望

中图分类号：TD4 文献标识码：A 文章编号：1674-198X(2012)06(b)-0017-01

1 引言

随着国家能源需求的不断增加，煤炭产业在国民经济中的重要地位越来越得到社会各界的瞩目，而支护架作为综合机械化采煤作业中重要的配套设备，不但对煤矿生产的安全、效率及产量都具有重要影响，其成本投入也占到了综采装备总资金的70%以上。近年来开始应用于矿井生产的液压支架电液控制系统是一项集通信、计算机、网络、传感、电子、机械、控制于一身的高科技技术产品，是促使综采工作面液压支架与其他设备相互协调，实现对设备的在线监测与控制，从而提高综采效率与产量的关键。

2 液压支架电液控制系统的优点及其关键技术

2.1 液压支架电液控制系统的组成与原理

液压支架电液控制系统主要由液压支架、立柱、推移千斤顶、主阀与电磁先导阀等电液阀、计算机网络及驱动器、控制器、传感器等部分组成。液压支架控制器首先向各个电磁先导阀发出电信号，先导阀得到这个信号后驱动主阀动作。系统中装有压力、倾角、位移等三种传感器，用于反馈支架的工作状态参数，控制器则负责接收到反馈数据信息后的加工和处理，从而对其下一步的动作做出指示。

2.2 液压支架电液控制系统的优点

液压支架电液控制系统的功能是实现支架动作的自动控制和远程控制，以各设备间的协调配合实现综采高效、安全、便捷的生产。其具体优点表现在：在高产高效的大功率综采工作面环境下，液压支架电液控制系统的自动循环控制提高了移架速度，减少了人力操作，大大提高了机采速度，并有效降低了工人的劳动强度。系统通过对顶板的擦顶移架和及时支护，以及初撑力自保的实现，显著提高了顶板的安全性。为实现生产作业的自动化管理，系统具备对支架及其他综采设备的在线监测和控制能力，并可依据工作面的具体条件与支架结构设定不同种类的控制模式，实现了矿井管理的智能化。

2.3 液压支架电液控制系统的关键技术分析

2.3.1 电液控制阀的功能及其问题

作为液压支架电液控制系统的核心，电液控制阀取代了传统液压系统中的控制操操作阀，以电控元件的优质性能保证系统功能的实现。以德国MARCO公司生产的阀组为例，其主控阀组采用整体插装结构，由电液先导阀、电磁线圈驱动器、回液安全阀、二位三通阀芯组件、及主阀体等组成。但在实际应用中，电液控制阀的质量却存在一些常见的问题，影响了系统的可靠性。首先，一些系统中使用电磁铁代替电磁先導阀，从而使系统产生了电液匹配问题。其原因是电磁铁对主阀的开启不像电磁先导阀仅利用较小的电流和电压，而需要很大电量，因此在电磁铁衔铁行程较长的情况下，电磁力的稳定性通常会受到一定的影响。其次，由于油液压力对系统的动态性能存在较大的影响，因此当油液存在泄漏或移架中油源压力不足等压力损失问题时，常常会影响系统的快速响应，甚至可能缩短系统的使用寿命。此外，负载惯性、摩擦死区、顶板下压时阀芯开启压力不稳定等非线性因素也会影响系统的动态性能，因此必须在系统的设计和应用过程中，注意对这些因素的排除和克服。

2.3.2 主控计算机的研究与开发

井下主控计算机是电液控制系统的核心控制部分，通过网络与每个支架控制器建立联系。相对于工作面而言作为支架控制器的上一级控制机，井下主控计算机的主要功能是：可以方便地监控、查看井下工作面的支架、输送机和采煤机等一系列设备的工作运行情况；汇集并存入工作面支架控制器传来的数据，可在屏幕上显示这些信息，并能设置输入控制参数，发出命令控制工作面支架，紧急停止支架的动作；配合支架控制器实现支架方便的操作、可靠的安全保障、支架控制的自动化、众多支架间的协调配合关联动作。地面主控计算机是比井下主控计算机更高一级的控制机，通过与井下主控计算机互传数据信息，在地面可监视工作面支架的状况，存储信息资料，参与支架的控制。主控制器可设置和输入控制参数发出控制命令，实现采煤机位置检测并以采煤机运行位置为依据的支架自控，还可以承担工作面区域内的其他测控任务。

3 当前我国液压支架电液控制系统的发展现状

3.1 液压支架电液控制系统在我国的发展

我国自20世纪90年代以来对液压支架电液控制系统进行了一系列的工业性试验与改进，于2008年取得了液压支架计算机电液控制系统试验的成功，并开始转入批量生产。但多年来的地面试验与实际应用证明，我国液压支架电液控制系统的推广仍需一段时间，与国外先进工艺相比，我国液压支架电液控制系统的主要问题仍在于系统原配件的可靠性与适应性，尤其是在干扰强、粉尘大的恶劣矿井环境下，国产控制器的性能的稳定性仍存在着不小的差距。因此在今后的一段时间里，科研单位应进行资金和技术的整合，集中攻关技术难点，将液压支架电液控制技术逐渐推向成熟。

3.2 改善我国液压支架电液控制系统的建议

支架电液控制系统的实现是一个复杂的系统工程，不仅需要对控制系统的性能、操作、使用要求有很好的把握，也需要大量的人力物力加以配合。在研发工作取得阶段性进展时，如可完成基本控制功能等，需优化与完善系统的性能。对于出现的看似微小的问题，要引起足够的重视，分析其原因，弄清机理并加以解决。此外，应针对电磁兼容技术，作深入的分析研究，提高系统的可靠性。

4 结语

综上所述，目前液压支架电液控制系统的主要发展趋势是实现系统操作软件的智能化、井上、井下计算机系统的网络化、数据信息传输控制的远程化以及界面的友好化与结构的简单化等。而通过多年来的不断钻研，我国也必将逐渐弥补上起步较晚造成的、与国际先进技术水平间的差异，预计在未来几年内，通过集中各方优势的协调与合作，国内对液压支架电液控制核心技术的研究将进一步深化，国产控制器将逐步取代进口产品，打破国际垄断的局面，为煤炭企业创造更加令人瞩目的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 郭立华.简析煤矿综采液压支架电液控制系统的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2009(8).

[2] 李首滨.国产液压支架电液控制系统技术现状[J].煤炭科学技术,2010(1).

[3] 张命林,罗跃勇.液压支架电液控制系统使用中的问题及对策[J].煤炭科学技术,2008(9).