煤矿液压支架电液控制系统研究

摘 要：重点介绍了煤矿液压支架电液控制系统的结构、组成、工作原理，主要功能以及在煤矿液压支架产品中的应用效果。

关键词：液压支架；电液控制系统；应用效果

煤矿液压支架电液控制系统是实现煤矿高产高效的关键技术设备之一。目前，国外液压支架电液控制技术已发展到相当成熟的阶段，控制功能不断扩大，其对工作面条件的适应能力不断增强，可靠性也得到大幅度提高。当今国际主流的液压支架电液控制系统主要有德国MARCO公司的PM31型、德国DBT公司的PM4型和美国JOY公司的RS20型三种。美国、澳大利亚、南非等国家的煤矿新装备的综采工作面几乎全部采用电液控制的液压支架。

一、电液控制系统核心

煤矿液压支架电液控制系统即通过电液阀将过去人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。

二、电液控制系统组成、原理、基本功能

（一）电液控制系统组成

如图1所示：电液控制系统主要有电源、主控制台、支架控制器（SCU）、液电信号转换元件（压力、位移传感器），电液控制阀组、液压系统等组成。

图1 支架电液控制系统组成图

（二）电液控制系统基本原理

（1）双向邻架控制系统。综采工作面每一支架均配有架控箱、操作者通过支架架控箱选择邻架控制方式，然后根据指令发出相应控制命令（给出电信号），使邻架上对应的电磁铁或微电机动作，将电信号转化为液压信号，控制主控阀开启，向支架液压缸供液，实现邻架支架相应的动作。支架工作状态由位移传感器和压力传感器反馈回架控箱，架控箱再根据传感器反馈信号决定支架的下一个动作。

（2）双向成组控制系统。将工作面的支架编为若干组，在本组内首架上由操作人员按动架控箱的启动键，发出一个指令，邻架就按预定程序动作，移架完成后自动发出控制信号给下一架控箱，下一架开始动作。依此类推，实现组内支架的自动控制。

（3）全工作面自动控制系统。功能完善的电液控制系统设有主控制台、红外线装置，能实现支架与采煤机联动的全工作面自动化控制。其原理为：每一支架上的架控箱均与主控制台联网，当支架红外线接收装置收到采煤机红外线发射器发出的位置信号后，反馈给主控制台，主控制台根据反馈信号发出指令、使相应的支架动作。

（三）各部分主要功能

（1）电液控制器。电液控制器作为整个控制系统的核心环节，包括信息传输处理、微处理器、数据接收装置以及操作键盘等部分。该控制器主要包括两大功能：其一，根据操作指令及程序，完成整个电磁阀组的开启或关闭过程，对千斤顶、支架立柱等动作进行优化控制；其二，实时获得来自支架中的状态数据，对此进行分析与判断，合理控制支架运行，及时发现支架故障是，采取相应措施。

（2）中心控制台。整个系统是否发挥积极作用，主要通过用户能够认可的工作面自动化水平来判断。系统中应用电液控制器之后，就不再需要地面中央控制室或者井下控制室，可以全面支持自动化过程。

（3）辅助设备。在液压支架的电液控制系统中，可以对支架状态进行测定，并将液压参数转换为可以识别的电子信号，这些过程都是通过压力传感器完成。在每一台传感器中，都具备独立的输出信號，即使发生线路中断故障，也可以准确判断位置，有针对性地采取措施。如果在系统中地面控制室或者井下工作面设置中心控制台，那么出现故障的传感器以及电缆线路就会在屏幕中心显示，更便于提高故障解除的快捷性。

三、电液控制系统的优点

（1）、保证支架额定初撑力。电液控制系统可通过压力传感器反馈信号或延长控制电磁先导阀的供电时间实现支架初撑力自保。保证额定初撑力。减少了立柱的增阻所需时间，提高了支护效率。且全工作面支架初撑力均匀一致，改善了顶板控制。

（2）带压移架。采用电液控制系统。在移架过程中，易于实现带压移架，减少了工作面顶板对液压支架产生频繁的冲击载荷，保护顶板围岩的稳定，延长液压支架的使用寿命。

（3）、改善采煤机和刮板机的工况。与手动操作相比，绝大多数电液控制支架都是推进式的。这就意味着输送机的拉回现象较少，以最大的位移量使所有支架紧靠在工作面输送机的铠装电缆一侧，保持一个较直的工作面。移架步距准确，切顶线整齐，改善了支护效果，并且使刮板输送机和整个工作面直线性好，采煤机截深准确。改善了刮板输送机和采煤机的工况。另外多架同时推溜，使刮板机缓慢弯曲，避免溜溜槽连接处产生过大的应力。

四、电液控制系统的应用效果

（一）发挥设备的良好效用

从煤矿开采企业应用该系统的实际情况来看，液压支架电液控制系统可节约极大的人力、物力，且适用范围广泛，可有效避免设备运行中产生的重大故障问题；利用计算机程序对采煤的工序进行合理安排，确保发挥机械设备的最大效用，提高支架使用性能，并支持若干支架的协调运行。

（二）保障工作面的安全生产

在煤矿开采中应用液压支架电液控制系统，可有效保障生产有安全性，并且支持带压擦顶移架以及液压支架中初撑力的有效运行。在电压控制系统中，集监测、控制于一体，可有效改善工作面支护或者液压支架初撑力以实现额定阻力、带压移架等问题，更好地维护工作面，改善运行环境，避免发生顶板事故。另外，操作人员可以远离工作面，有效避免受到粉尘、冲击地压等灾害影响，确保作业人员安全。另外，电液控制系统的运用，更好地支持井下无人作业面，真正推动煤矿生产的自动化发展。

（三）提高劳动生产效率

在煤矿开采中应用液压支架电液控制系统，可减少人工操作过程中浪费的辅助时间，极大提高反应速度，通过应用计算机系统，合理调整采煤工序，以此调动机械设备的动力最大化。同时还可编组运行支架，完成若干个支架的同时操作；因此，通过应用该系统，极大提高采煤的效率与质量水平，尤其在较薄煤层的工作面中，电液控制系统可以实现自动移架与跟机定量推溜过程；在工作面的顺槽推动远程控制，实现井下无人作业，改善井下工人的劳动条件。

总之，随着我国计算机技术、自动化控制技术的稳步发展，煤矿开采的自动化技术必将成为未来趋势，而液压支架电液控制系统也将成为重要设备，发挥一定作用。通过应用煤矿开采液压支架电液控制系统，未来井下采煤作业生产效率将会大幅度地提高，自动化生产的水平将上一个新的台阶。

参考文献

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作者简介：王晋丽（1973—），女， 2005年毕业于太原理工大学计算机信息管理专业，现在金鼎金晟公司从事煤矿机电工作。