液压支架电液控制系统维修技术研究

孙洋

（天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京 100013）

我国煤炭产量巨大，其中薄煤层储量超过60亿吨，通常采高为0.7～1.3m，占国内所有煤炭储量的18%左右。对薄煤层进行开采作业时，需要使用采煤机，由于其自身设计和结构等方面的原因，开采下限一般在0.8m左右，而且由于开采设备作业位置与区域的特性，在操作和维修上存在着较大的不便，跟机作业时工人的作业面低，鉴于此，多采用电液压支架作为这种煤层的主流开采设备。

在煤矿开采中，液压支架是常用的设备，而在液压支架中使用较多的是电液控制系统。这一系统涵盖了计算机通信、液压管理以及传感器的基本监测等功能，综合性高、使用较为广泛。液压支架在煤矿机械化生产中，起到支护工作面的作用，是开采过程中需要用到的重要设备。近年来，自动控制技术的快速发展和电子设备的不断进步，使自动化开采技术逐步成熟，使用电液控制技术的开采设备越来越多。针对我国液压支架控制设备的基本情况，在电液控制系统的实际使用中，其功能和作用还没有充分得到挖掘，部分原因在于设备的使用者和维护者对于相关操作和维护工作不够熟练，存在较多需要改进的地方。当前对于液压支架电液控制的研究，还需要从导致设备故障原因和科学的维修方法入手进行分析。

1 液压支架电液控制系统构成

液压支架电液控制系统逐步取代了人工操作。采用电液程序控制的方式，能够将单支架的单动作控制、多支架的顺序流程控制结合起来，形成自动控制为主、人工管理为辅的自动化生产体系，能够提高煤矿的生产效率，增加企业经济效益。

这一控制系统通常由地面主控计算机、电液控制器以及数据传输网络等部分组成。负责主控功能的地面计算机通常使用可靠性较高、抗外部干扰能力强的计算机，液压支架上面则安装有压力传感器、角度传感器、行程传感器、电磁换向组等部件。数据传输网络则使用传输线缆、耦合器、转换器、电源箱以及井下交换机等部件。在作业面上，使用行程和压力传感器等部件，能够实现液压支架信号的传输，借助于数据分析和计算，主控计算机能够对电液控制器进行调整，实现自动放线、移位、喷淋等操作。

1.1 电液控制系统通信系统故障诊断

（1）对双总线通信链路进行检测和故障诊断信息报送。在信号转换器上定期发送通信检测令牌，通过通信电缆，进行邻架通信回路检测，当检测令牌信号返回到信号转换器时，就完成了工作面通信双回路的链路检测。

（2）电缆连接器断裂快速故障报送。在生产过程中，由于支架移架过程中相互运动，才会造成电缆连接器挤断损坏，因此需要快速定位并报送架间的通信故障。

1.2 人机交互系统故障诊断

（1）键盘按键检测与故障报警。在出现键盘实体损坏的情况，键盘的电路应当具备故障信息监测功能，系统需要对故障状态及时做出反应，并对键盘发出的指令进行处理，并且将相应的键盘编号信息报送至操作控制中心，并标记出故障状态。

（2）急停、闭锁按钮故障识别与故障报警。在急停、闭锁按钮进行按下操作时，系统的操作状态会改变，由于这些按钮自身具有自锁功能，在按钮出现故障时，会出现抖动信号，如果在1秒时间内，急停和闭锁按钮信号出现变化，系统会自动识别故障，并进行报警。

1.3 支架动作控制检测与故障报警

支架动作控制系统主要对支架的相关动作进行控制，相应的执行单元有功率型驱动电路和电液转换先导控制等。

（1）电磁驱动回路检测与故障报警。电磁驱动电路一般使用MOS功率管进行电磁铁的开关控制。通过构建电磁驱动旁路降压回路，实现对驱动回路的检测。电磁回路检测可以包括短路、开路、漏电等3种工作状态。

（2）电液换向阀组状态检测与故障诊断。电液换向阀组的主要故障为电磁铁漏电，电磁铁顶杆和衔铁间隙变化引发的电磁铁吸力下降，造成无法打开先导阀，电液换向阀堵塞等故障，可以通过键盘操作、支架动作来判断电磁先导阀是否能够正常工作，并对电液阀故障报警。

2 影响电液控制设备的主要故障原因和维修方法

一般来说，影响电液控制的主要因素包括换向阀组的清洁程度、过滤器的清洗、配液用水的纯净程度、人员技术能力和培训等。

2.1 换向阀组的清洁度

对于电液系统进行控制，是通过程序电路发出相应操作指令，对先导电磁阀进行操作，考虑到电磁力大小通常是有限制的，在对先导电磁阀设计和使用时，阀芯尺寸不能太大，以免影响电磁力实现对应操作，在先导阀内部出现堵塞时，阀芯很容易出现失灵的情况，并导致电液控制操作的整体失败。为了更好地解决这一问题，需要在操作中避免对电液换向阀组造成污染，避免因为污染而造成阀组故障。

2.2 过滤器和过滤器站的定时清洗

在电液控制系统的具体操作中，需要每天对过滤器和过滤器站进行清洁，使用在线冲洗的办法，进行反向冲洗，在保证控制系统清洁程度的基础上，可以避免过滤装置中含有的污染物对于井下环境的多次污染。在每台井下操作设备中，需要安装双滤芯，保证电液系统处于清洁可用的状态，双滤芯反向冲洗的模式，能够实现滤芯不去除的基础上，完成冲洗操作，也能够减少滤芯反复取出而形成的多次污染。

2.3 配液用水的纯净度和乳化液的浓度

配液用水的纯度和乳化液的浓度，会对电液控制工作造成重要影响。针对可能出现的纯净度和乳化液浓度问题，需要从2个方面入手做好工作：（1）确保配液用水的纯度。通常使用纯净水、专用PE管的方式进行供水操作，能够在很大程度上降低供水管路的锈蚀现象，继而堵塞电液控制阀。（2）严格控制乳化液的浓度。乳化液和清水的配比通常为5:95。如果清水水质不达标的情况下，需要依据原有规范进行一定的调整。在完成配比后，要对乳化液的浓度进行严格的检测与控制，通常乳化液的浓度在3%～5%较为合适。同时，通过对乳化液过滤设备的及时清洗、定时更换，能够及时防止堵塞问题的出现。

2.4 电缆

信号的稳定性对于系统的可靠性有着重要影响。相关的设备在使用中可能出现功率大、系统稳定性丧失的情况，针对这一情况，需要使用双屏蔽形式电缆，对信号传输进行必要的防护。同时，也要做好防磁防水工作，控制绝缘体的电阻数值，避免故障出现的几率，提升系统运行的稳定性。

2.5 反馈元件

在电液控制系统中，反馈元器件的主要功能是将收集的信息传递到中央处理器中。由于其具有的重要作用，元器件是否具备足够的准确性和可靠性就变得很重要，也能够避免中央处理器依据错误的信息而发出错误的指令。针对反馈元件的问题，通常要使用高质量的元件安装在正确的位置，避免安装中出现损毁的情况。

2.6 供电

供电的稳定性对于系统功能实现的重要性不言而喻，当存在多台控制系统时，应当采用分段供电、独立设置供电开关等操作。

2.7 供液压力和流量

在电液控制系统工作中，压力和流量处于稳定、可用的状态，对于确保系统完成规定操作、避免出现无效操作和错误操作具有重要意义。通常可以使用大流量的供应系统或是采用多路并联的方式，避免局部不稳定造成功能受损。

2.8 技术培训

人员的素质和技术水平对于电液控制系统的操作也会产生重要影响。操作人员需要掌握必要的故障判断知识，维修保养人员具有相应的维修知识和技术。企业也需要针对设备使用情况和人员的知识结构等，开展适时的培训，为后续的操作和维修工作打下良好基础。

3 结语

当前，我国在液压支架元器件和电液控制系统的稳定性、可靠性、环境适应性方面存在着较大不足。电液控制系统自身具备的自诊断和修复功能还比较差。这就需要对液压支架的控制系统进行及时的更新和升级，避免增加现场工作人员的作业量，降低操作人员和维护人员的知识技能门槛，在提升系统可靠性、可维护性的同时，降低使用成本，为自动化、智能化操作提供必要的保障。