液壓支架電液控制系統(tǒng)現(xiàn)狀綜述

劉志國(guó)

摘要：主要介紹了綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)，液壓閥的功能、現(xiàn)狀前景等。

關(guān)鍵詞：液壓支架電液控制閥

我國(guó)作為一個(gè)煤炭大國(guó)，薄煤層（采高為0.7～1.3m）的可采儲(chǔ)量約為60 多億噸，約占全國(guó)煤炭總儲(chǔ)量的18%。薄煤層采煤機(jī)作為薄煤層開(kāi)采機(jī)械，由于受其本身結(jié)構(gòu)的限制，0.8 m已是其開(kāi)采下限，而且維修、操作不便，工人需在極低的工作面條件下跟機(jī)作業(yè)。因此，電液壓支架成為薄煤層的主要采煤設(shè)備。

液壓支架是煤礦綜合機(jī)械化采煤工作面的支護(hù)設(shè)備，是綜采的關(guān)鍵設(shè)備。隨著近年來(lái)電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，采煤技術(shù)設(shè)備的自動(dòng)化也日趨成熟，液壓支架的電液控制也隨之發(fā)展起來(lái)。

液壓支架電液控制系統(tǒng)使井下采煤實(shí)現(xiàn)由機(jī)械化向自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，被稱為采煤技術(shù)的第二次重大改革，是煤礦21世紀(jì)的高新技術(shù)。支架具有特殊的工況特點(diǎn)，介質(zhì)粘度低、工作壓力高、流量大、工作環(huán)境惡劣、介質(zhì)污染較嚴(yán)重等特點(diǎn)決定了液壓支架的發(fā)展方向，使其向高壓、大流量和采用電液控制方向發(fā)展。

如圖1-1所示，對(duì)單臺(tái)支架來(lái)說(shuō)，首先根據(jù)采煤工藝的要求，通過(guò)支架控制箱選擇好控制方式，然后發(fā)出相應(yīng)控制命令（即給出電信號(hào)），使對(duì)應(yīng)的電液控制閥組內(nèi)的電磁先導(dǎo)閥動(dòng)作，控制主閥開(kāi)啟，向所連接的液壓缸供液，使支架作相應(yīng)的動(dòng)作。支架工作狀態(tài)由壓力傳感器或位移傳感器反饋回控制箱，控制箱再根據(jù)傳感器提供的信號(hào)來(lái)決定支架的下一個(gè)動(dòng)作。這就是電液控制系統(tǒng)的工作原理。

液壓支架電液控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)綜采工作面高產(chǎn)高效的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備。目前，國(guó)外液壓支架電液控制技術(shù)已發(fā)展到相當(dāng)成熟的階段，發(fā)展十分迅速。當(dāng)前國(guó)際上主流的液壓支架電液控制系統(tǒng)有：DBT公司的PM4、MARCO公司的PM31和JOY公司的RS20型3種。美國(guó)、澳大利亞、南非等國(guó)家的煤礦新裝備的綜采工作面幾乎全部采用電液控制的液壓支架。

而我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)研制已經(jīng)歷了十幾年時(shí)間，至今卻仍未得到推廣。全國(guó)只有神華集團(tuán)神東礦區(qū)等為數(shù)不多的幾家礦區(qū)從國(guó)外引進(jìn)了電液控制的液壓支架。

液壓支架用閥是保證液壓支架在煤礦井下正常工作的重要元部件，是支架中最精密、最關(guān)鍵的部位。液壓支架的可靠性主要依賴于液壓組件的可靠性，液壓支架在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用是否成功，關(guān)鍵在于液壓組件的技術(shù)性能是否達(dá)到要求。閥的損壞將直接導(dǎo)致液壓支架失效或者誤動(dòng)作，造成人身事故和工作面冒頂事故，甚至使工作面停產(chǎn)，所以要求閥具有良好的可靠性和較長(zhǎng)的壽命。

我國(guó)液壓支架用閥技術(shù)相對(duì)滯后。大多數(shù)先進(jìn)國(guó)家如德國(guó)、英國(guó)等液壓支架研制開(kāi)發(fā)比較早，科研投入也比較大，不斷進(jìn)行高端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)升級(jí)，現(xiàn)在其生產(chǎn)的液壓支架上多采用集成閥、電液閥技術(shù)，性能及自動(dòng)化水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國(guó)閥類(lèi)產(chǎn)品，電液控制系統(tǒng)的使用已成為潮流。例如美國(guó)使用電液控制的比例已接近于100%，澳大利亞、南非占60%左右，德國(guó)占30%。使用電液控制系統(tǒng)對(duì)液壓支架進(jìn)行控制，甚至已列入了部分國(guó)家的采煤作業(yè)規(guī)程中。因此，我國(guó)的閥類(lèi)產(chǎn)品只有更新?lián)Q代才能促進(jìn)國(guó)內(nèi)液壓支架技術(shù)的發(fā)展。

我國(guó)液壓支架與國(guó)外的差距相對(duì)而言較小，主要差距在電液控制系統(tǒng)。電液控制系統(tǒng)是液壓支架的核心，其性能的好壞直接影響支架的使用性能。電液控制閥組是電液控制系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，其性能優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)工作性能有較大影響。

國(guó)外已有多種結(jié)構(gòu)的電液控制閥組產(chǎn)品，以德國(guó)DBT公司為代表的金屬—塑料密封、浮動(dòng)回液閥座結(jié)構(gòu)主閥和直動(dòng)平面塑料密封的電磁先導(dǎo)閥；以德國(guó)Marco公司為代表的集金屬—塑料密封、浮動(dòng)回液閥座結(jié)構(gòu)和差動(dòng)功能閥芯于一體的插裝式主閥和放大杠桿推動(dòng)的陶瓷密封結(jié)構(gòu)電磁先導(dǎo)閥；以美國(guó)JOY公司為代表的金屬—塑料軟密封滑閥結(jié)構(gòu)的插裝式直動(dòng)控制主閥和直動(dòng)式陶瓷密封結(jié)構(gòu)電磁先導(dǎo)閥及以德國(guó)Tiefenbach公司為代表的金屬—金屬硬密封對(duì)頂結(jié)構(gòu)的插裝式主閥和放大杠桿交叉推動(dòng)的陶瓷結(jié)構(gòu)電磁先導(dǎo)閥[8]。而我國(guó)液壓支架的電液控制閥尚處于研發(fā)階段，國(guó)產(chǎn)的電液控制系統(tǒng)仍處在試驗(yàn)階段，而且目前采用引進(jìn)電液閥控制的液壓支架工作面也只有幾個(gè)。目前國(guó)內(nèi)使用的液壓支架主要有三種形式：進(jìn)口液壓支架配備進(jìn)口電液控制系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)液壓支架配備進(jìn)口電液控制系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)液壓支架配備大流量手動(dòng)控制系統(tǒng)。

支架電液控制系統(tǒng)中的核心元件即高水基乳化液介質(zhì)電液換向閥，該元件國(guó)外技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而目前在國(guó)內(nèi)還是一片空白。此項(xiàng)目研發(fā)的目的就是要在吸取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)高水基電液換向閥進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)，并進(jìn)行理論分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，早日實(shí)現(xiàn)采煤支架電液控制系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化，使綜采煤礦達(dá)到安全生產(chǎn)、增產(chǎn)增效的目的。從技術(shù)上說(shuō)，我國(guó)開(kāi)發(fā)電液控制系統(tǒng)是完全可行的，理論上也己不存在困難。難度在于可靠性，尤其是電液控制閥組的可靠性和電器元件的可靠性。研制安全、可靠的電液控制閥組就成為實(shí)現(xiàn)液壓支架自動(dòng)控制的關(guān)鍵所在。

參考文獻(xiàn)：

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