液压支架智能推移控制系统的优化研究

梁海东

（晋城宏圣建筑工程有限公司， 山西 晋城 048000）

引言

液压支架是确保煤矿井下安全生产的核心关键设备，在煤矿安全生产中，液压支架主要是将煤矿巷道顶面进行支撑防护，防止煤炭开采过程中的落石冲击，对采煤机及井下工作人员起到保护的作用。在综采面正常生产中，随着开采的进行，液压支架与采煤机、刮板输送机等综采设备协同工作、相互配合，使井下工作面不断的向前推进。煤矿井下工作面地质结构复杂、工作环境恶劣，液压支架在随采煤机向前推进的过程中，因地面地质条件的起伏及液压支架本身行走机构的因素，会导致液压支架在随综采设备前推时难以保持完全的直线运行状态，这样又会导致采煤机在开采时对煤层顶部或者底部漏采，造成液压支架在前推过程中的不均匀前推，使综采面实际工作时需要人工控制采煤机对巷道内的煤层进行反复切割，手动控制液压支架的前推，使其运行保持一致性，不仅加大了工人的工作量而且影响了综采面的综采效率[1-4]，因此迫切需要对液压支架的推移控制方式进行优化研究，确保液压支架在推移时与采煤机前推的一致性，从而大幅提高煤矿井下的生产安全和作业效率。

1 液压支架推移不同步的原因分析

液压支架的推移千斤顶、推杆与刮板输送机的连接结构如图1所示，在推移千斤顶和液压支架的连接处（图中A点位置）及千斤顶活塞与推杆的连接处（图中B点位置），二者均是通过金属结构的销轴实现相互连接，因实际运动需要，在销孔和销轴之间有一定的虚位，这样在液压支架的推移过程中，每次运动，销轴在销孔中的位置是不断变化的，因此每次的变化累积，便造成了液压支架推移千斤顶的活塞的位移误差。

图1 液压支架与推杆底部的连接示意图

如图2所示，在单个液压支架与刮板输送机的连接结构中，刮板输送机和液压支架推杆连接接头的位置（图中C处位置），设置有供销轴进行滑动的轨道，在该滑动轨道的两侧分别设置有拉架点和推溜点，在拉架时销轴是位于滑动轨道上的拉架点，此时刮板输送机整体向后倾斜，便于拉架。在推溜时销轴是位于滑动轨道上的推溜点，此时刮板输送机整体向前倾斜一定的角度，开始紧贴着巷道底部开始向前移动。但在实际工作时因巷道内工作环境恶劣，工作时经常会有煤块卡入滑轨内，这样便造成了拉架和推溜在实际推移时存在误差。

图2 单个液压支架与刮板输送机的连接结构

2 液压支架智能推移控制系统优化前后的对比分析

现有推移控制系统是通过开关量来实现对液压支架推移量的控制。在工作时千斤顶上的位移传感设备将活塞杆的位移信号实时传递到液压支架的控制器上，当活塞杆的位移信号达到系统设定的反馈值时，自动控制使推移的单向锁闭合，液压缸停止油液的输入或输出。但在实际应用中因液压支架为机械连接结构，在相邻的液压支架活塞杆输出位移信号量相同的情况下，其对应的刮板输送机很难输出完全对应的位移值，因此传统的仅仅依靠位移传感设备来实现对液压支架推移的控制方式不能确保对液压支架推移量的精确控制，因此在现有液压支架推移控制的基础上，根据实际工作的经验，新设计了一种新的智能推移控制系统，其控制流程如图3所示，其智能推移控制系统控制框图如图4所示。

图3 智能推移控制系统流程图

图4 智能推移控制系统控制框图

在新的液压支架智能推移控制系统中，在拉架和推溜时，第一个液压支架的推移的千斤顶能够控制支架活塞杆的推出或者是拉回，此时将活塞杆上的力传递到连接接头和推杆上，使其开始移动，进而确保液压支架的向前运动或者是推动刮板输送机的运动，这时可以利用液压支架实际推移的位移测量确定支架和输送机在同步运行时的准确位移，并和系统检测到的支架移动数值进行对比，从而对误差情况进行修正。之后就把第一个液压支架的修正位移值作为后续其他液压支架推移时的位移设定值，使后续其他液压支架在推移时也以此值为位移标准值进行设定、调节。之后第二个液压支架的控制器在收到第一个液压支架传输的设定值后，作为其推溜的调节标准，通过位移千斤顶的活塞杆伸出或者退回情况，此时利用设置在支架控制器上的支架的实际测量位移确定模型，即可计算出此时刮板输送机的实际位移值，并将此位移值和在系统内设的理论位移值的情况进行对比分析，若此时二者相等，那么说明二者的运行同步，此时系统控制推移单向锁闭合，系统停止动作，如果二者不相等，那么系统会继续命令推移千斤顶执行上述动作，直至达到动作的设定时间。然后再次对系统设定理论位移和实际位移进行对比，若此时还是不相等且其差值超越了系统设定的极限值，系统将会发出报警信号，由人工进行处理。

该新型的液压支架智能推移控制系统，在执行调整的时候，能够利用传感器设备不间断的通过支架实际推移的位移确定模型，来确定液压支架及刮板输送机在推移过程中的实际位移数值，并将该数值和系统设定的逻辑修正数值进行对比，从而决定支架下一步动作及动作的量，使整个控制过程形成一个闭环的控制模式。系统在整个控制运行过程中能够根据实时监测到的液压支架和刮板输送机的运行情况，对其后续的推移位移值进行调整，使液压支架在整个推移过程中保持齐平和同步性。

3 结语

针对现有的液压支架智能推移控制系统在逻辑控制上的缺陷重新设计的液压支架智能推移控制系统中充分考虑了液压支架在推移过程中所有的相关因素对液压支架推移的实际位移值的影响，并根据实际工作经验对其进行修正，确定了液压支架在推移时的实际位移值，然后以此为基准确定其他液压支架在推移时的设定值。该新型智能推移闭环控制系统，很好地克服了现有控制系统精度差、可靠性低的缺点，实现了对液压支架推移的精确控制。