我國國產(chǎn)的電控液壓支架控制系統(tǒng)和國外的一些廠家還存在很大差距,例如國產(chǎn)的控制系統(tǒng)可以在地面正常使用,,然而在井下卻不能正常工作,,主要原因是 國產(chǎn)控制器的抗干擾能力差、可靠性不高,、不能適應(yīng)煤礦井下的惡劣環(huán)境,。國產(chǎn)的電液控制閥在性能上與國外相比也存在較大差距,主要表現(xiàn)在使用壽命,、可靠性和制造精度較差,。支架電液控制器未來的發(fā)展方向是 :能實現(xiàn)程序?qū)崿F(xiàn)智能化操作;井下和井上能實時交換數(shù)據(jù)信息,,可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作或無人操作,;控制器和先導(dǎo)閥功耗向更低方向發(fā)展,井下電源大量減少,,使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單化,。

液壓支架電液系統(tǒng)利用信息技術(shù),實現(xiàn)支架控制的可視化和遠(yuǎn)程控制,。采用電控液壓支架控制系統(tǒng)有利于實現(xiàn)綜采液壓支架快速移動,從而提高工作面的生產(chǎn)效率,??梢赃M行遠(yuǎn)程操作,提升工作面的安全系數(shù),。系統(tǒng)帶有監(jiān)視功能,,可以隨時了解液壓支架的工作狀況,如果出現(xiàn)了異??梢跃瘓?。
a)節(jié)省人力成本。傳統(tǒng)液壓支架在“降柱一移架-升柱”每個過程都需要人工介入,,無法做到連續(xù)動作,。電控液壓支架系統(tǒng)可以將整個過程連續(xù)起來,每個過程可以實現(xiàn)自動操作,。在對液壓支架整體移動時,,傳統(tǒng)液壓支架需要進行反復(fù)操作,利用電控系統(tǒng)可以實現(xiàn)液壓支架整體移架,,大大降低了液壓支架移動所需要的時間,;
b)提高了控制精度。手動操作時無法對液壓支架的工作阻力和高度實現(xiàn)準(zhǔn)確控制,,無形中增大了某些支架的工作阻力,,存在安全隱患。電控系統(tǒng)采用計算機控制,,通過對支架的阻力和高度進行準(zhǔn)確測定,,保證液壓支架工作的穩(wěn)定性;
c)提高安全性,。電控系統(tǒng)在操作時不需要人進入工作面進行操作,,可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,大大降低了工作面發(fā)生事故的風(fēng)險,,特別是 在薄煤層開采時可以大幅提高工作面的安全性,;
d)操作靈活多樣。電液控制提供的控制方式和過程的可調(diào)節(jié)性〔如主動作與輔動作的協(xié)調(diào)配合,、支架各部件的聯(lián)動配合,、不同位置支架的動作關(guān)系等使支架動作更合理,更好地滿足實際需求,,對工作面條件的適應(yīng)性更強,。
二,、電控液壓支架系統(tǒng)工作原理
電控液壓支架控制系統(tǒng)主要由油缸、電液閥組(電磁先導(dǎo)閥和主閥),、支架控制器,、傳感器(壓力傳感器、行程傳感器,、傾角 傳感器和采煤機位置檢測傳感器等),、防爆型電磁閥的驅(qū)動器、電源電纜,、連接器,、網(wǎng)絡(luò)變換器、端頭控制器孔在進行移架時在液壓支架上的操作界面發(fā)出控制指令,,電磁先導(dǎo)閥接收到控制主機發(fā)出的電信號,,在收到信號之后先導(dǎo)閥開始動作,從而用小流量的高壓液體驅(qū)動主閥運作,。系統(tǒng)通過安裝的壓力傳感器,、行程傳感器、傾角 傳感器及時反饋液壓支架的狀態(tài)信息給支架控制器,,支架控制器通過反饋的信息對支架的狀態(tài)進行調(diào)整,。
液壓支架電液控制系統(tǒng)主要由三部分組成:計算機構(gòu)、控制機構(gòu),、執(zhí)行機構(gòu),。其中地面計算機負(fù)責(zé)傳輸信號的處理及發(fā)出動作指令。井下交換機,、巷道主機,、網(wǎng)絡(luò)終端負(fù)責(zé)采集信號,信號傳輸采用工業(yè)以太網(wǎng),。耦合器的作用是 進行電隔離防止傳輸信號對控制系統(tǒng)的干擾,。控制機構(gòu)由傳感器,、隔離控制器,、支架控制器組成,其中的傳感器負(fù)責(zé)采集液壓支架的壓力和位置信息并反饋到控制器,,隔離控制器的主要作用是 防止液壓支架之間的動作相互干擾,。執(zhí)行機構(gòu)是 電磁閥控制組,通過隔爆電磁閥的動作控制液壓支架的動作,,控制液壓支架的升降,。支架控制器之間采用CAN總線通信,實現(xiàn)綜采設(shè)備數(shù)據(jù)上傳與下載。通過以上各部件的協(xié)調(diào)動作達(dá)到對液壓支架的自動控制,。
液壓支架要根據(jù)采煤機的位置進行移動,,所以必須實時檢測采煤機的位置信息。在采集采煤機的位置信息時,,通過發(fā)射紅外測定液壓支架與采煤機的距離,。在測距時微處理器通過編寫程序產(chǎn)生固定頻率的脈沖波信號,并以此作為紅外信號的載波信號進行調(diào)制,,經(jīng)過信號調(diào)制之后信號抗干擾能力更強,,測距信號通過紅外發(fā)射模塊發(fā)出。紅外接收模塊負(fù)責(zé)接收反射回來的紅外信號,,并將接收的信號傳遞給微處理器,微處理器經(jīng)過解調(diào)判斷出采煤機的位置,,將位置信號傳遞給通信模塊,,控制器接收到相應(yīng)的位置信息發(fā)出相應(yīng)的指令進行動作。
三,、電液控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
電液控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是 電磁先導(dǎo)閥,,其功能是 將微型計算機發(fā)出的控制信號轉(zhuǎn)換為液體壓力信號,使液壓支架油缸可以通過液控?fù)Q向閥來控制,,達(dá)到控制液壓支架動作的目的,。由于電液壓支架控制系統(tǒng)本身的特性給控制器研制帶來了極大困難。電磁先導(dǎo)閥的難題是 在小功率作用下要保證高水基介質(zhì)高壓閥的密封性,,與此同時還要保證高壓閥的靈敏性及耐久性,,需要解決在正壓力小和水基質(zhì)條件下高壓閥的密封問題,還要保證電磁閥動作范圍在電磁鐵吸力范圍內(nèi),。
在系統(tǒng)運行過程中,,電液閥的動態(tài)響應(yīng)性能及油液壓力的損失對整體性能產(chǎn)生很大影響。由于液壓閥的密閉不嚴(yán)導(dǎo)致的油泄露,、在支架快速移動過程中油壓不足,、油回流速度慢等造成壓力損失都會影響到液壓系統(tǒng)快速響應(yīng)。
經(jīng)過多年發(fā)展,,我國液壓支架電液控制系統(tǒng)和國外技術(shù)差距越來越小,。提高液壓支架電液控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有利于提高綜采工作面的生產(chǎn)效率,是 科研工作者要解決的一個重要問題,。支架電液控制器的研發(fā)和制造是 一個復(fù)雜的工程,,不僅對控制器的性能、操作,、使用有更高要求,,最 主要的是 安全性和耐用性,在井下惡劣的環(huán)境中能長時間無故障運行是 首要要求。液壓控制器的研發(fā)不單是 某個科研單位能單獨完成的,,需要大量交叉學(xué)科人才配合才能完成這項艱巨的任務(wù),。
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