談煤礦開采液壓支架電液控制系統(tǒng)

摘要：工業(yè)革命之后，煤礦成為人們生活中不可或缺的物質(zhì)需要。煤礦產(chǎn)業(yè)成為促進(jìn)社會發(fā)展的巨大動力，煤礦開采的重要性被凸顯出來。本文通過分析煤礦開采液壓支架電液控制系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)展與現(xiàn)狀，介紹煤礦開采液壓支架電液控制系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理和應(yīng)用效果，擬對我國未來煤礦業(yè)的發(fā)展提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煤礦開采;液壓支架;電液控制系統(tǒng)

一、引言

現(xiàn)代社會中，煤礦產(chǎn)業(yè)與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，煤礦開采在一定程度上也關(guān)乎到社會發(fā)展的速度。液壓支架是一種利用液體壓力產(chǎn)生支撐力并實(shí)現(xiàn)自動移設(shè)來進(jìn)行頂板支護(hù)和管理的一種液壓動力裝置，是綜合機(jī)械化采煤不可缺少的配套設(shè)備。而電液控制系統(tǒng)是一種對電氣和液壓進(jìn)行綜合控制的系統(tǒng)，在采煤中液壓支架當(dāng)中發(fā)揮著伺服系統(tǒng)的作用。當(dāng)今社會對于能源的需求越來越高，造成煤炭的開采與生產(chǎn)加工越來越頻繁，因此，在采煤工作中應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備和現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)對加快我國煤礦事業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。

二、液壓支架電液控制系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

1、電液控制系統(tǒng)的組成

在煤礦開采的液壓支架電液控制系統(tǒng)中，見圖1，主要包括以下組成部分：

（一）電液控制器

在電業(yè)控制系統(tǒng)組成中，電液控制器是整個控制系統(tǒng)得以工作運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要部件有數(shù)據(jù)接收和處理裝置以及作為操作工具的鍵盤。主要功能可以分為兩個方面，一方面是執(zhí)行功能，就是根據(jù)操作中心所發(fā)布的指令對電磁閥進(jìn)行開關(guān)，同時還可以對支架立柱和千斤頂?shù)男袨檫M(jìn)行控制和優(yōu)化。另一方面是及時回收液壓支架所發(fā)出的數(shù)據(jù)信息，并對其進(jìn)行分析和判斷，對支架進(jìn)行自動化控制，還能夠及時發(fā)現(xiàn)支架中所存在的故障和問題，便于及時找到問題的解決方式。

（二）中心控制臺

整個系統(tǒng)是否發(fā)揮積極作用，主要通過用戶能夠認(rèn)可的工作面自動化水平來判斷。系統(tǒng)中應(yīng)用電液控制器之后，就不再需要地面中央控制室或者井下控制室，可以全面支持自動化過程。針對控制系統(tǒng)中的最低水平，由雙向鄰架進(jìn)行單一化的控制，當(dāng)前以“一控四”系統(tǒng)最為常見，然后逐漸擴(kuò)展為成組推移、成組控制、自動排序等多元化功能。

（三）輔助設(shè)備

在煤礦開采液壓支架中應(yīng)用電液控制系統(tǒng)能夠?qū)σ簤褐Ъ艿墓ぷ鳡顟B(tài)進(jìn)行測定，同時，能夠把這些測定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另一種信號表現(xiàn)方式，而這一過程的實(shí)現(xiàn)靠于電液控制系統(tǒng)中重要輔助設(shè)備——“壓力傳感器”任何一個傳感器都具有獨(dú)立的信號輸出能力，一旦線路出現(xiàn)故障時，能夠?qū)ξ恢眠M(jìn)行精確定位并及時采取有效的處理措施。

2、電液控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計分析

（一）軟件設(shè)計

軟件設(shè)計主要是應(yīng)用很多指令內(nèi)容讓設(shè)備進(jìn)行不同的工作內(nèi)容，對于電液控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計而言，需要精心設(shè)計以實(shí)現(xiàn)更好的接收和反饋信息。在整個系統(tǒng)中含有三種主要命令信號，即“受命單元編碼地質(zhì);單元編組方式;被控單元的動作指令”，只有對這些不同的命令信號都能夠準(zhǔn)確識別，才能夠保證系統(tǒng)發(fā)揮正常的功效。對于軟件中的控制功能來說，是一個比較復(fù)雜的設(shè)計內(nèi)容，其主要組成部分有監(jiān)控模塊、命令的接收、處理和發(fā)送模塊等，任何一個模塊都是控制系統(tǒng)得以正常發(fā)揮的必要組成部分。

（二）硬件設(shè)計

在煤礦開采工作中電液控制系統(tǒng)的外在設(shè)備是必不可少的，這種外在設(shè)備就是我們所說的硬件，其在設(shè)計和連接上都需要根據(jù)工作內(nèi)容而具體確定。但是在當(dāng)前技術(shù)條件下，采用CAN總線結(jié)構(gòu)對不同的設(shè)備連接點(diǎn)進(jìn)行布置，見圖2，其從結(jié)構(gòu)形式上來看具有很大的優(yōu)越性。CAN線路結(jié)構(gòu)布置方式需要在每一個液壓支架上都配備一個子控機(jī)來實(shí)施控制工作，這樣就實(shí)現(xiàn)了多個子控制系統(tǒng)同時工作的局面。但是，這些子系統(tǒng)在設(shè)計上需要注意以下幾項內(nèi)容：其一，子系統(tǒng)的控制功能需要與煤炭的開采相符合。在煤炭開采過程中子系統(tǒng)不但要實(shí)現(xiàn)自身結(jié)構(gòu)的控制之外，還要對液壓支架進(jìn)行控制。其二，總系統(tǒng)和子系統(tǒng)相協(xié)調(diào)?？偪刂葡到y(tǒng)功能的發(fā)揮需要以各個子系統(tǒng)功能的發(fā)揮為基礎(chǔ)，只有所有子系統(tǒng)都向所控制的設(shè)備發(fā)出工作命令，才會實(shí)現(xiàn)對煤礦開采設(shè)備的自動化操控。

三、液壓支架電液控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)工藝相比的優(yōu)勢

1、技術(shù)先進(jìn)，效率高

電液控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制方式相比具有多種技術(shù)上的融合性，不但包括基本的電流控制系統(tǒng)，還增加了很多先進(jìn)的控制技術(shù)，比如電子計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等，所以，電液控制系統(tǒng)的控制要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的控制。同時，這種控制系統(tǒng)的使用還能夠提高煤礦開采行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，通過對專業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析了解到，如果在液壓支架中應(yīng)用電液控制系統(tǒng)，其工作效率能提高30%左右。

2、技術(shù)提高，工藝好

電液控制系統(tǒng)具有一定的自動性和智能性，在實(shí)際操作流程上與原來的工藝相比具有一定的先進(jìn)行，同時，也適應(yīng)了社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對“過程”的重視，能夠加強(qiáng)對操作流程的監(jiān)督，從流程上保證各項開采工作的操作質(zhì)量。

3、反應(yīng)加快，可靠性強(qiáng)

液壓控制系統(tǒng)中存在很多小的控制系統(tǒng)，這些子控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)了整個控制系統(tǒng)完全處于控制當(dāng)中，而總線就能夠通過對各個子系統(tǒng)的控制和協(xié)調(diào)提高反應(yīng)速度，從而實(shí)現(xiàn)全面控制。同時，電液控制系統(tǒng)還具有較強(qiáng)的可靠性，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障問題就會直接中斷整個操作系統(tǒng)，會嚴(yán)重影響到煤炭工程的開發(fā)，其他相關(guān)的生產(chǎn)工藝也會受到不影響。而電液控制系統(tǒng)能夠緩解這一問題，具有一定的可靠性。

四、液壓支架電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果

從長期的煤礦開采流程看，我國在控制系統(tǒng)的選擇上還存在諸多問題，其不僅影響了正常的生產(chǎn)秩序，對于煤礦開采的效率也有很大的阻礙。采用了新型的液壓支架電液控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制方式相比存在很大的優(yōu)勢。

1、發(fā)揮設(shè)備的良好效用

與早期煤礦開采技術(shù)不同的是，當(dāng)前的采煤工藝運(yùn)用了電液控制系統(tǒng)之后，其可以促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的提高，運(yùn)用各種先進(jìn)的工業(yè)技術(shù)來改變生產(chǎn)方式，從而加快了生產(chǎn)的操作流程。此外，先進(jìn)的控制系統(tǒng)帶來的則是操作工藝流程的改變。早期煤礦開采只注重采煤工作，而這種液壓系統(tǒng)實(shí)施之后也加強(qiáng)了對操作工藝流程的監(jiān)督。從煤礦開采企業(yè)應(yīng)用該系統(tǒng)的實(shí)際情況來看，液壓支架電液控制系統(tǒng)可節(jié)約極大的人力、物力，且適用范圍廣泛，可有效避免設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的重大故障問題;利用計算機(jī)程序?qū)Σ擅旱墓ば蜻M(jìn)行合理安排，確保發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的最大效用，提高支架使用性能，并支持若干支架的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

2、保障工作面的安全生產(chǎn)

在煤礦開采中應(yīng)用液壓支架電液控制系統(tǒng)，可有效保障生產(chǎn)的安全性，并且支持帶壓擦頂移架以及液壓支架中初撐力的有效運(yùn)行。在電壓控制系統(tǒng)中，集合監(jiān)測、控制等于一體，可有效改善工作面支護(hù)或者液壓支架初撐力難以實(shí)現(xiàn)額定阻力、帶壓移架等問題，更好地維護(hù)工作面，改善運(yùn)行環(huán)境，避免發(fā)生頂板事故。另外，操作人員可以遠(yuǎn)離工作面，采取鄰架控制方式，有效避免受到粉塵、沖擊地壓等災(zāi)害影響，確保作業(yè)人員安全。再有，電液控制系統(tǒng)的運(yùn)用，更好地支持井下無人作業(yè)面，真正推動煤礦生產(chǎn)的自動化發(fā)展。良好的反應(yīng)功能不僅能維持正常的生產(chǎn)速度，還能加快整個生產(chǎn)線的進(jìn)度，不僅可以保證各項生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置，還能做好不同方面的操作工作。液壓支架電液控制系統(tǒng)中，其具備的子控制系統(tǒng)常常會造成整個系統(tǒng)處于被控制模式中，從而經(jīng)過總線控制加快了子系統(tǒng)間相互控制的響應(yīng)速度，這樣就可以對各種生產(chǎn)系統(tǒng)全面控制。

3、提高勞動生產(chǎn)效率

在煤礦開采中應(yīng)用液壓支架電液控制系統(tǒng)，可減少人工操作過程中浪費(fèi)的輔助時間，極大提高反應(yīng)速度，通過應(yīng)用計算機(jī)系統(tǒng)，合理調(diào)整采煤工序，以此調(diào)動機(jī)械設(shè)備的動力最大化。同時還可編組運(yùn)行支架，完成若干個支架的同時操作;因此，通過應(yīng)用該系統(tǒng)，極大提高采煤的效率與質(zhì)量水平，尤其在較薄煤層的工作面中，電液控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動移架與跟定量推溜過程;在工作面的順槽推動遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)井下無人作業(yè)，改善井下工人的勞動條件。與傳統(tǒng)控制技術(shù)相比，采煤液壓支架電流控制系統(tǒng)融合了多項先進(jìn)的技術(shù)，其主要包括了計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)等不同的行業(yè)，多項技術(shù)的共同結(jié)合促進(jìn)了該系統(tǒng)在控制方面效率的提高。通過專業(yè)數(shù)據(jù)分析的調(diào)查顯示，現(xiàn)在使用液壓支架電液控制系統(tǒng)的采煤效率能提高20%～30%左右，是一種十分經(jīng)濟(jì)的方式。

五、結(jié)束語

液壓支架電液控制系統(tǒng)是一種優(yōu)良的對電氣和液壓進(jìn)行綜合控制的系統(tǒng)，與傳統(tǒng)控制方式相比優(yōu)勢非常明顯，不僅保證了工作效率，同時也發(fā)揮了設(shè)備的良好效用，保障了安全生產(chǎn)，能夠極大地帶動煤礦開采產(chǎn)業(yè)的效益，應(yīng)該大力推廣。

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