2100綜采面支架電液控制系統(tǒng)問題分析及改進(jìn)措施

解成林 梁 勇 張芳衛(wèi) 曹銀茍 陳素芳 張旭和

（鄭州四維礦業(yè)機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 鄭州 45000）

2100綜采面支架電液控制系統(tǒng)問題分析及改進(jìn)措施

解成林 梁 勇 張芳衛(wèi) 曹銀茍 陳素芳 張旭和

（鄭州四維礦業(yè)機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 鄭州 45000）

本文主要針對某礦2100綜采面液壓支架電液控制系統(tǒng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)的問題，現(xiàn)場勘查試驗，根據(jù)工況的不同分析單臺支架和多臺支架成組動作問題產(chǎn)生原因并提出問題解決建議。

電液控系統(tǒng)；存在問題；問題分析；解決方案

2100綜采面采用電液控支架，電液系統(tǒng)泵站為4泵2箱，兩使兩備，單個泵站流量為400L/min，生產(chǎn)過程中存在的問題：

①若頂?shù)装鍡l件惡劣，支架在成組拉架過程中，支架有拉不到位現(xiàn)象，同時支架立柱有升不到位現(xiàn)象，達(dá)不到初撐力；

②若支架扎底嚴(yán)重，抬底移架時，抬底千斤頂有收回現(xiàn)象。

1 問題原因分析

1.1 對問題①的分析：礦方、電液控設(shè)備廠家和支架廠家人員對支架進(jìn)行了現(xiàn)場動作，試驗如下：

表1

電液控支架動作主要由時間來控制，依次控制動作時間如表2：

表2

從試驗看，工作面頂?shù)装鍚毫訒r，程序控制下較難實現(xiàn)支架拉到位及達(dá)到初撐力要求，頂?shù)装迤扑闀r，支架下降時間控制在3s，此時支架還沒有完全脫離頂板，而支架開始執(zhí)行拉架動作，需要的拉架力超出推移千斤頂?shù)纳斐隽?，支架無法拉到位，同理，兩架同時動作，頂?shù)装鍡l件不好就更難實現(xiàn)拉架到位和達(dá)到初撐力的要求；頂?shù)装鍡l件較好，兩架同時動作時，在程序控制時間內(nèi)，升柱動作達(dá)不到要求，原因是升柱動作單位時間內(nèi)需要的液體體積最多［1］。

根據(jù)工況，頂板破碎，為保證順利拉架，立柱（缸徑320mm）最大升降行程為300mm，則單根立柱最大供液體積為24.1L，單架4根立柱，總體積96.4L，兩臺泵站流量總和為800L/min，同時動作兩架時，升柱所需體積為192.8L，此時立柱升柱需時間為14.16s，大于立柱升柱控制時間10s，所以兩臺支架同時動作時，無法達(dá)到初撐力。同理，三架同時動作也無法滿足拉架到位和達(dá)到初撐力的要求。

1.2 對問題②的分析：因支架扎底嚴(yán)重，抬底過程伴隨著拉架，移架過程形成強(qiáng)大阻力，抬底受到向下分力，加上支架的自重，考慮到壓力降，導(dǎo)致抬架力不足，現(xiàn)象就是抬底千斤頂收回。

2 建議解決問題辦法

2.1 對問題①建議解決方案如下［2］：

頂?shù)装鍡l件較好時，實現(xiàn)成組動作做如下調(diào)整：

礦方要求月產(chǎn)量達(dá)到40.0萬t，單架移架時間為22.5s，而工作面情況，滿足單架移架速度較難實現(xiàn)，若兩架同時動作，支架移架時間45s可以實現(xiàn)。

兩架同時動作時間控制在45s，需最大供液體積為192.8L，由實際情況，只有立柱初撐力達(dá)不到，若優(yōu)化電液控控制時間，增加立柱升柱時間，支架總體移架時間不變，由液體體積=泵站流量×?xí)r間，進(jìn)入立柱下腔體積為：

表3

由表知：當(dāng)立柱升柱時間調(diào)整到15s時，進(jìn)入立柱下腔體積為200L＞192.8L，工作面現(xiàn)有的泵站在頂?shù)装鍡l件較好時能滿足要求。

考慮到富余量，三架同時動作時，需要的流量最大為289.2L，電液控控制升柱時間調(diào)整為13s、15s、17s，由液體體積=泵站流量×?xí)r間，泵站流量為：

表4

由前面計算知，升柱時間調(diào)整范圍為0～17s，優(yōu)化后的電控控制時間表如下：

表5

三臺支架同時動作時，需要泵站流量為1 200L/min，工作面就需要3臺400L/min乳化液泵站工作。

現(xiàn)工作面供液由兩臺乳化泵工作，流量總和800L/min，兩根進(jìn)液膠管為DN38，單根回液膠管為DN51。

DN38進(jìn)液管選擇主要考慮沿程壓力損失：

△P1-沿程壓力損失MPa；

L-管路長度m；

ρ-管路輸送液體密度kg/m3；

d-管路管徑m；

Q-泵站流量400L/min換算為6.67L/s

經(jīng)計算知：第一臺乳化液泵膠管到工作面壓力損失約為2.1Mpa。第二臺乳化液泵膠管到工作面壓力損失約為5.2Mpa，由于是環(huán)形供液，壓力損失量都在合理范圍之內(nèi)。

DN51回液管選擇主要考慮管內(nèi)流速不超過3m/s，若超過流速，可能臨架產(chǎn)生誤動作影響立柱和千斤頂?shù)膭幼鲿r間和動作力，回液管流速為V=Q/πr2=21.22×800/51× 51=6.5m/s。井下對10號、70號、80號、140號支架回液管道進(jìn)行壓力測試，壓力峰值分別為10Mpa、3Mpa、5Mpa、3Mpa，10號支架回液壓力值顯示偏高，說明支架的回液背壓在靠近下順槽處偏大，增加此區(qū)域支架的動作時間和減小動作力。此時工作面供液原理圖：

圖1

考慮回液背壓，三臺乳化液泵同時工作時，改進(jìn)后的供液原理圖：

圖2

說明：現(xiàn)有的基礎(chǔ)上增加一根DN38進(jìn)液管和一根DN51回液管。

進(jìn)液DN38膠管根據(jù)前面計算，選擇合理。

若按現(xiàn)有的單根回液管DN51，考慮回液流速，此時回液流速

按改進(jìn)后的兩根回液管DN51，考慮回液流速，此時回液流速

選擇兩根回液管較為合理。

頂?shù)装鍡l件惡劣時，建議做如下調(diào)整：

當(dāng)頂?shù)装鍚毫映山M動作時，一次降柱無法形成拉架條件，可以進(jìn)行二次降柱進(jìn)行拉架，考慮到極限條件，設(shè)置的二次降柱時間和二次拉架時間過長，勢必整體影響拉架速度；建議頂?shù)装鍡l件非常惡劣時，進(jìn)行人工調(diào)整拉架。

2.2 對問題②建議解決方案如下：

第一種方案：抬底力臨時不足時，支架可以進(jìn)行二次抬底，使支架可以拉到位，建議當(dāng)頂?shù)装鍚毫訒r，進(jìn)行多次手動操作。

第二種方案：抬底千斤頂增加液控單向鎖及安全閥，保證抬底后不收回。說明：為了安全考慮，增加的安全閥調(diào)整壓力為35Mpa，嚴(yán)禁調(diào)整此安全閥壓力值，且單向鎖必需放置在腳踏板下或隱蔽處，防止出現(xiàn)高壓爆管傷人。

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計手冊：液壓控制［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［2］王國法，等.液壓支架技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

Problem Analysisand Im provementM easuresof the Electro-Hydraulic Control System of the2100 Fully M echanized Coal Face

Xie Chenglin Liang Yong Zhang Fangwei Cao Yingou Chen Sufang Zhang Xuhe
（Zhengzhou Four-dimensionalMiningMachinery Co.，Ltd.，Zhengzhou，Henan 45000）

This papermainly aimsat the problems appeared in the production process of 2100 fullymechanized coal face electro-hydraulic control system，through scene investigation test，according to different conditions，the single stand andmultiple stentgroup action problem causeswere analyzed and solutionswere put forward to solve the prob?lems.

electro-hydraulic control system；existing problems；problem analysis；solution

TD355

A

1003-5168（2015）05-0064-3

2015-4-10

解成林（1985-），男，本科，工程師，研究方向：液壓支架的設(shè)計和研發(fā)。