SAC综采电液控自动化在黄陵一号煤矿的应用

袁建平

（黄陵矿业有限公司一号煤矿，陕西 黄陵 727307）

支架电液控制是计算机及控制技术、检测技术和液压技术综合一体化的新技术。实施电液控制将加快支架动作速度，提升自动化程度，减少操作劳动量，提高效率，加强安全保障，增加支架工况和控制过程的信息化和监视功能。电液控制取代手动操纵阀控制将减少人工控制的随意性和不准确性，提高控制质量。电液控制提供的控制方式和过程的可调节性使支架的动作更合理，更能满足实际需求，对工作面条件的适应性更强，在支架应用的各个方面可望获得较佳的效果。

1 SAC综采电液控制系统的配置及构成

SAC型电液控制系统配置及构成如下：

（1）支架控制器和所连接的人机操作界面、传感器及电液阀组等为每支架一套。传感器包括压力传感器（测支柱下腔或其他液压缸内的液压力），行程传感器（测推移或其他千斤顶活塞杆的行程），检测采煤机运行位置的装置，根据需要还可配备其他传感器，如倾角传感器等。电液阀组为单元组合形式，同一个单元的两个主控阀一般分别用来控制同一液压缸的伸和缩，也可控制其他不同的功能。阀组一共集成多少个单元，取决于被控对象和功能的多少［1］。

（2）工作面的支架控制器等所有装置部件需要专用电源装置（电源箱）供电，并非每架一个电源。一路独立电源为相邻的4个支架控制单元供电，因此控制器基于供电关系而被分组。分组的标志是每（同一电源）组两端都有一个隔离耦合器，隔断了组与组间的电气连接又通过光电耦合器沟通数据信号，此外还为电源引入本组提供通道。这种方式是为实现安全所采取的措施之一。

（3）信号转换器作为工作面支架控制器的数据聚集层，汇集工作面传感器、支架动作以及工作状态等数据；作为采煤机位置信号汇集与位置识别装置，进行采煤机位置信号分析处理，确定采煤机位置；进行工作面支架控制器网络系统通信状况及其通讯系统完整性检测；作为数据缓冲器，可以将未上传的数据暂存到信号转换器中，在空闲时，将数据上报到井下主控计算机上，并将主控计算机修改的参数或控制命令发送到工作面控制器；作为跟机控制器，可以实现工作面支架跟机自动化控制。

（4）系统可选择配置采煤机位置检测装置和以采煤机位置为依据的支架自动控制功能。

（5）位于顺槽巷道中的主控计算机通过一条与架间一样的干线电缆连接器与工作面端头的信号转换器联通。主控计算机有接口可与采煤机监控系统的计算机通信。主控计算机还备有与地面监控主机或其他计算机通信的接口。

（6）所有支架控制器之间按顺序互联，在分组界点经隔离耦合器中介，再与信号转换器连接，直至连接到主控计算机，形成完整网络，都是靠干线电缆连接器。每个支架控制器都有地址编号，地址号是按顺序连续的。

（7）SAC系统除电源箱为隔爆兼本质安全型外，其他均为本质安全型。

2 液压系统技术特征和参数

（1）工作面采用双进双回环形供液系统，输送机电缆槽内安置一路主进、回液管路。

（2）顺槽供液系统需配备的胶管数量：DN40 主供液管700m，工作压力31.5MPa；DN50 主回液管700m，工作压力不低于14MPa；DN32主回液管700m，DN19冷却供液管700m。

（3）电缆槽内主供、回液管规格和架间主供、回液管相同。架间高压供液管公称直径DN40mm，回液管公称直径DN50mm。架间喷雾系统管公称直径DN25mm。

（4）供液管路在进入工作面前设有自动反冲式高压过滤站，过滤精度不大于25μm，流量不小于2000L/min。

（5）支架液压系统配置流量不小于320L/min 电磁换向阀、配备自动喷雾系统，并由电液系统编程，电磁阀单独控制，保证煤机割煤后灭尘。

（6）顺槽供液管路应给运输机、转载机和胶带机尾留有供回液接口。

（7）每台支架的进液管上安装自动反冲式过滤器，过滤精度小于25μm，流量不小于800L/min。

（8）推移千斤顶推溜控制回路设液压闭锁装置，防止运输机倒拉，安装1个安全阀，流量不小于200L/min。

（9）立柱的平衡千斤顶安双向液压锁，安全阀流量不小于200L/min。

（10）立柱非传感器侧的单向锁安有双针高压防震压力表（量程80MPa），而且立柱都安装1个大流量安全阀，流量不小于500L/min，1个安全阀，流量不小于250L/min［2］。

3 液压支架的自动化

在支架电液控制系统标配基础上，通过增加接近传感器、倾角传感器等以实现液压支架的自动化控制。

图1 SAC液压支架电液控制系统图

1001智能化综采工作面每个液压支架上配置有一套支架控制单元，支架控制单元以26功能支架控制器为核心控制部件，支架控制单元包含1个电磁驱动器、1个支架控制器、1个推移千斤顶行程传感器、1个电液控换向阀、1个护帮板动作感知接近传感器、1个监测支架顶板压力的立柱压力传感器、1个监测采煤机运行位置及方向的红外线接收器、1个顶梁姿态检测角度传感器及连接安装设备所需的附件等［3］。

3.1 中部跟机自动化

图2 中部跟机自动化示意图

3.2 操作台远程控制功能

以往的远程操作基本就是将电液控的控制器延伸到监控中心来，实现基本的单架控制、成组控制以及跟机控制。这种方法可以满足一般工作面的需要，但是对于陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿的工作面来说，就无法进行及时有效的人工干预。因此在原有远程控制方式的基础上，天玛公司开发了一套新型的液压支架操作台［4］。

1001 智能化工作面跟机自动化开启后，由于部件损坏、液压故障等原因导致的液压支架动作不到位或漏架等现象，需要工人进行远程人工干预。而陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿的工作面较大，必须要求操作台在开采过程中能迅速地发出指令，以往的操作方式通过输入支架号、成组功能、动作方向再启动动作时，采煤机已经运行了几个支架。

图3 液压支架远程操作台

因此设计该工作面开采过程中必须使用的三个跟机功能：三角煤跟机、中部架跟机移架以及跟机推溜，随动控制功能通过简单的三五次按键，即可快捷地实现对液压支架的人工干预，满足了煤矿多产高效的需要［5］。

4 常见故障及处理方法

4.1通讯故障

①工作面人机操作界面显示“XXX 号支架左邻架通讯故障”

原因：与左邻架通讯故障。可能是邻架连接器、控制器C1口、左邻架控制器C7口三者之一或者几个有问题，也有可能是控制器CAN通讯有问题。

处理方法：用替代品逐一排除，是哪件的问题更换哪件。

②工作面人机操作界面显示“XXX 号支架网络编号重复”

处理方法：重新编号。

③工作面人机操作界面显示“XXX 号支架右邻架通讯故障”

原因：与右邻架通讯故障。可能是邻架连接器、控制器C7口、右邻架控制器C1口三者之一或者几个有问题，也有可能是控制器CAN通讯有问题。

处理方法：用替代品逐一排除，是哪件的问题更换哪件。

④工作面人机操作界面显示“XXX 号支架网络编号错误”

处理方法：重新编号。

⑤工作面人机操作界面显示“XXX 号支架总线通讯故障”

原因：本架总线通讯故障。可能是本架靠近信号转换器一端连接器的问题，也有可能是控制器CAN通讯有问题。

处理方法：用替代品逐一排除，是哪件的问题更换哪件［6］。

4.2 电磁阀不动作

处理方法：用“系统检测”菜单列中的对应电磁阀来进行检测，若显示“未安装”则用排除法判断是控制器输出口、连接线、电磁阀口哪里有问题，然后更换。

4.3 人机操作界面故障

人机操作界面黑屏、连续复位、按键不动或没响应。

处理方法：换人机操作界面。

4.4 推溜行程传感器故障

①显示****，传感器测量值超出量程，或明显与实际不符的，或损坏。

原因及处理方法：

原 因传感器插座与传感器线的连接处接线端子被压坏，产生漏电个别传感器在下井之前的测试不完全、方法不正确或测量用电池电压低造成测量结果不真实传感器在下井后没有及时安装，导致千斤顶进水或千斤顶本身有裂隙，造成进水，发生漏电本架或同一电源组内的其他传感器或电缆损伤导致漏电、短路电流干扰对本传感器测量值产生干扰由于传感器本身的干簧管位置差异，导致过推现象的产生，即千斤顶的推出位置导致小磁环超出了传感器电路的测量范围传感器线损伤、未接线导致线头外露，从而与千斤顶外壳、大地短路、漏电传感器本身出现故障处理方法换接线端子换成套千斤顶到地面，换传感器换千斤顶到地面调试找出漏电处，换有关设备如误差小于50mm不用处理换线换千斤顶到地面，换传感器

②显示####。

原因：传感器关闭。

处理方法：修改参数打开传感器。

③显示vvvv。

原因及处理方法：

原 因传感器本身出现故障连接器损坏控制器的C3端口有问题处理方法换传感器更换连接器更换控制器

4.5 压力传感器

①显示****或与实际值明显不符或随支架的升降保持恒值、无输出或机械损伤。

原因：传感器坏或控制器检测口已坏，控制器与传感器的连接电缆已坏。

处理方法：换传感器或控制器或电缆。

②显示####。

原因：传感器关闭。

处理方法：修改参数打开传感器。

③显示vvvv。

原因：控制器未采集到传感器的值。

处理方法：

原 因传感器本身出现故障连接器损坏控制器的C4端口有问题处理方法换传感器更换连接器更换控制器

4.6 耦合器故障

通讯信号（中间的两个灯闪烁表示正常，一个表示邻架通讯，一个表示总线通讯）在此耦合器处中断，而且相连的电缆完好。

处理方法：换耦合器［7］。

4.7 电源故障

①电源箱提供的一路12V 直流电不正常，使本电源组内的控制器不能启动。

原因：电源模块或电源线损坏

处理方法：换模块或电源线

②电源箱提供的直流电是正常的，但本电源组内的控制器不能启动或反复复位，同时电源的指示灯变红，而不是正常时的绿色。

原因：本电源组内存在漏电的地方。

处理方法：先使电源只接一个控制器，看控制器能否启动，如不能正常启动，此控制器或它的电缆存在漏电地方。如能正常启动，再接一个控制器看效果。通过这种方式，判断漏电是在哪一个控制器。只插此控制器的架间电缆，看效果，然后一根一根的插它后面的电缆，确定是哪一根电缆的故障，最终找到故障点。

［1］宁宇.综采工作面液压支架电液控制系统设计［J］.煤炭科学技术，2009，37（1）:1-3.

［2］郭周克.薄煤层综采自动化配套装备开采技术［J］.煤炭科学技术，2013，41（4）:24-27.

［3］王巨光.薄煤层综采数字化无人工作面技术研究与应用［J］.煤炭科学技术，2012，40（7）:72-75.

［4］高士岗.薄煤层自动化无人工作面开采［J］.科技信息，2009，（33）：355.

［5］刘温暖.液压支架电液控制系统［J］.煤炭技术，2009，28（4）:6-7.

［6］马鑫，张东来，秦海亮，等.液压支架电液控制系统的设计［M］.煤矿机械，2007，28（2）:1-3.

［7］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］.煤炭科术，2008，36（9）:57-58.