SAC綜采電液控自動化在黃陵一號煤礦的應用

袁建平

（黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦，陜西 黃陵 727307）

支架電液控制是計算機及控制技術(shù)、檢測技術(shù)和液壓技術(shù)綜合一體化的新技術(shù)。實施電液控制將加快支架動作速度，提升自動化程度，減少操作勞動量，提高效率，加強安全保障，增加支架工況和控制過程的信息化和監(jiān)視功能。電液控制取代手動操縱閥控制將減少人工控制的隨意性和不準確性，提高控制質(zhì)量。電液控制提供的控制方式和過程的可調(diào)節(jié)性使支架的動作更合理，更能滿足實際需求，對工作面條件的適應性更強，在支架應用的各個方面可望獲得較佳的效果。

1 SAC綜采電液控制系統(tǒng)的配置及構(gòu)成

SAC型電液控制系統(tǒng)配置及構(gòu)成如下：

（1）支架控制器和所連接的人機操作界面、傳感器及電液閥組等為每支架一套。傳感器包括壓力傳感器（測支柱下腔或其他液壓缸內(nèi)的液壓力），行程傳感器（測推移或其他千斤頂活塞桿的行程），檢測采煤機運行位置的裝置，根據(jù)需要還可配備其他傳感器，如傾角傳感器等。電液閥組為單元組合形式，同一個單元的兩個主控閥一般分別用來控制同一液壓缸的伸和縮，也可控制其他不同的功能。閥組一共集成多少個單元，取決于被控對象和功能的多少［1］。

（2）工作面的支架控制器等所有裝置部件需要專用電源裝置（電源箱）供電，并非每架一個電源。一路獨立電源為相鄰的4個支架控制單元供電，因此控制器基于供電關(guān)系而被分組。分組的標志是每（同一電源）組兩端都有一個隔離耦合器，隔斷了組與組間的電氣連接又通過光電耦合器溝通數(shù)據(jù)信號，此外還為電源引入本組提供通道。這種方式是為實現(xiàn)安全所采取的措施之一。

（3）信號轉(zhuǎn)換器作為工作面支架控制器的數(shù)據(jù)聚集層，匯集工作面?zhèn)鞲衅?、支架動作以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)；作為采煤機位置信號匯集與位置識別裝置，進行采煤機位置信號分析處理，確定采煤機位置；進行工作面支架控制器網(wǎng)絡系統(tǒng)通信狀況及其通訊系統(tǒng)完整性檢測；作為數(shù)據(jù)緩沖器，可以將未上傳的數(shù)據(jù)暫存到信號轉(zhuǎn)換器中，在空閑時，將數(shù)據(jù)上報到井下主控計算機上，并將主控計算機修改的參數(shù)或控制命令發(fā)送到工作面控制器；作為跟機控制器，可以實現(xiàn)工作面支架跟機自動化控制。

（4）系統(tǒng)可選擇配置采煤機位置檢測裝置和以采煤機位置為依據(jù)的支架自動控制功能。

（5）位于順槽巷道中的主控計算機通過一條與架間一樣的干線電纜連接器與工作面端頭的信號轉(zhuǎn)換器聯(lián)通。主控計算機有接口可與采煤機監(jiān)控系統(tǒng)的計算機通信。主控計算機還備有與地面監(jiān)控主機或其他計算機通信的接口。

（6）所有支架控制器之間按順序互聯(lián)，在分組界點經(jīng)隔離耦合器中介，再與信號轉(zhuǎn)換器連接，直至連接到主控計算機，形成完整網(wǎng)絡，都是靠干線電纜連接器。每個支架控制器都有地址編號，地址號是按順序連續(xù)的。

（7）SAC系統(tǒng)除電源箱為隔爆兼本質(zhì)安全型外，其他均為本質(zhì)安全型。

2 液壓系統(tǒng)技術(shù)特征和參數(shù)

（1）工作面采用雙進雙回環(huán)形供液系統(tǒng)，輸送機電纜槽內(nèi)安置一路主進、回液管路。

（2）順槽供液系統(tǒng)需配備的膠管數(shù)量：DN40 主供液管700m，工作壓力31.5MPa；DN50 主回液管700m，工作壓力不低于14MPa；DN32主回液管700m，DN19冷卻供液管700m。

（3）電纜槽內(nèi)主供、回液管規(guī)格和架間主供、回液管相同。架間高壓供液管公稱直徑DN40mm，回液管公稱直徑DN50mm。架間噴霧系統(tǒng)管公稱直徑DN25mm。

（4）供液管路在進入工作面前設有自動反沖式高壓過濾站，過濾精度不大于25μm，流量不小于2000L/min。

（5）支架液壓系統(tǒng)配置流量不小于320L/min 電磁換向閥、配備自動噴霧系統(tǒng)，并由電液系統(tǒng)編程，電磁閥單獨控制，保證煤機割煤后滅塵。

（6）順槽供液管路應給運輸機、轉(zhuǎn)載機和膠帶機尾留有供回液接口。

（7）每臺支架的進液管上安裝自動反沖式過濾器，過濾精度小于25μm，流量不小于800L/min。

（8）推移千斤頂推溜控制回路設液壓閉鎖裝置，防止運輸機倒拉，安裝1個安全閥，流量不小于200L/min。

（9）立柱的平衡千斤頂安雙向液壓鎖，安全閥流量不小于200L/min。

（10）立柱非傳感器側(cè)的單向鎖安有雙針高壓防震壓力表（量程80MPa），而且立柱都安裝1個大流量安全閥，流量不小于500L/min，1個安全閥，流量不小于250L/min［2］。

3 液壓支架的自動化

在支架電液控制系統(tǒng)標配基礎上，通過增加接近傳感器、傾角傳感器等以實現(xiàn)液壓支架的自動化控制。

圖1 SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)圖

1001智能化綜采工作面每個液壓支架上配置有一套支架控制單元，支架控制單元以26功能支架控制器為核心控制部件，支架控制單元包含1個電磁驅(qū)動器、1個支架控制器、1個推移千斤頂行程傳感器、1個電液控換向閥、1個護幫板動作感知接近傳感器、1個監(jiān)測支架頂板壓力的立柱壓力傳感器、1個監(jiān)測采煤機運行位置及方向的紅外線接收器、1個頂梁姿態(tài)檢測角度傳感器及連接安裝設備所需的附件等［3］。

3.1 中部跟機自動化

圖2 中部跟機自動化示意圖

3.2 操作臺遠程控制功能

以往的遠程操作基本就是將電液控的控制器延伸到監(jiān)控中心來，實現(xiàn)基本的單架控制、成組控制以及跟機控制。這種方法可以滿足一般工作面的需要，但是對于陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦的工作面來說，就無法進行及時有效的人工干預。因此在原有遠程控制方式的基礎上，天瑪公司開發(fā)了一套新型的液壓支架操作臺［4］。

1001 智能化工作面跟機自動化開啟后，由于部件損壞、液壓故障等原因?qū)е碌囊簤褐Ъ軇幼鞑坏轿换蚵┘艿痊F(xiàn)象，需要工人進行遠程人工干預。而陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦的工作面較大，必須要求操作臺在開采過程中能迅速地發(fā)出指令，以往的操作方式通過輸入支架號、成組功能、動作方向再啟動動作時，采煤機已經(jīng)運行了幾個支架。

圖3 液壓支架遠程操作臺

因此設計該工作面開采過程中必須使用的三個跟機功能：三角煤跟機、中部架跟機移架以及跟機推溜，隨動控制功能通過簡單的三五次按鍵，即可快捷地實現(xiàn)對液壓支架的人工干預，滿足了煤礦多產(chǎn)高效的需要［5］。

4 常見故障及處理方法

4.1通訊故障

①工作面人機操作界面顯示“XXX 號支架左鄰架通訊故障”

原因：與左鄰架通訊故障?？赡苁青徏苓B接器、控制器C1口、左鄰架控制器C7口三者之一或者幾個有問題，也有可能是控制器CAN通訊有問題。

處理方法：用替代品逐一排除，是哪件的問題更換哪件。

②工作面人機操作界面顯示“XXX 號支架網(wǎng)絡編號重復”

處理方法：重新編號。

③工作面人機操作界面顯示“XXX 號支架右鄰架通訊故障”

原因：與右鄰架通訊故障。可能是鄰架連接器、控制器C7口、右鄰架控制器C1口三者之一或者幾個有問題，也有可能是控制器CAN通訊有問題。

處理方法：用替代品逐一排除，是哪件的問題更換哪件。

④工作面人機操作界面顯示“XXX 號支架網(wǎng)絡編號錯誤”

處理方法：重新編號。

⑤工作面人機操作界面顯示“XXX 號支架總線通訊故障”

原因：本架總線通訊故障?？赡苁潜炯芸拷盘栟D(zhuǎn)換器一端連接器的問題，也有可能是控制器CAN通訊有問題。

處理方法：用替代品逐一排除，是哪件的問題更換哪件［6］。

4.2 電磁閥不動作

處理方法：用“系統(tǒng)檢測”菜單列中的對應電磁閥來進行檢測，若顯示“未安裝”則用排除法判斷是控制器輸出口、連接線、電磁閥口哪里有問題，然后更換。

4.3 人機操作界面故障

人機操作界面黑屏、連續(xù)復位、按鍵不動或沒響應。

處理方法：換人機操作界面。

4.4 推溜行程傳感器故障

①顯示****，傳感器測量值超出量程，或明顯與實際不符的，或損壞。

原因及處理方法：

原 因傳感器插座與傳感器線的連接處接線端子被壓壞，產(chǎn)生漏電個別傳感器在下井之前的測試不完全、方法不正確或測量用電池電壓低造成測量結(jié)果不真實傳感器在下井后沒有及時安裝，導致千斤頂進水或千斤頂本身有裂隙，造成進水，發(fā)生漏電本架或同一電源組內(nèi)的其他傳感器或電纜損傷導致漏電、短路電流干擾對本傳感器測量值產(chǎn)生干擾由于傳感器本身的干簧管位置差異，導致過推現(xiàn)象的產(chǎn)生，即千斤頂?shù)耐瞥鑫恢脤е滦〈怒h(huán)超出了傳感器電路的測量范圍傳感器線損傷、未接線導致線頭外露，從而與千斤頂外殼、大地短路、漏電傳感器本身出現(xiàn)故障處理方法換接線端子換成套千斤頂?shù)降孛?，換傳感器換千斤頂?shù)降孛嬲{(diào)試找出漏電處，換有關(guān)設備如誤差小于50mm不用處理換線換千斤頂?shù)降孛?，換傳感器

②顯示####。

原因：傳感器關(guān)閉。

處理方法：修改參數(shù)打開傳感器。

③顯示vvvv。

原因及處理方法：

原 因傳感器本身出現(xiàn)故障連接器損壞控制器的C3端口有問題處理方法換傳感器更換連接器更換控制器

4.5 壓力傳感器

①顯示****或與實際值明顯不符或隨支架的升降保持恒值、無輸出或機械損傷。

原因：傳感器壞或控制器檢測口已壞，控制器與傳感器的連接電纜已壞。

處理方法：換傳感器或控制器或電纜。

②顯示####。

原因：傳感器關(guān)閉。

處理方法：修改參數(shù)打開傳感器。

③顯示vvvv。

原因：控制器未采集到傳感器的值。

處理方法：

原 因傳感器本身出現(xiàn)故障連接器損壞控制器的C4端口有問題處理方法換傳感器更換連接器更換控制器

4.6 耦合器故障

通訊信號（中間的兩個燈閃爍表示正常，一個表示鄰架通訊，一個表示總線通訊）在此耦合器處中斷，而且相連的電纜完好。

處理方法：換耦合器［7］。

4.7 電源故障

①電源箱提供的一路12V 直流電不正常，使本電源組內(nèi)的控制器不能啟動。

原因：電源模塊或電源線損壞

處理方法：換模塊或電源線

②電源箱提供的直流電是正常的，但本電源組內(nèi)的控制器不能啟動或反復復位，同時電源的指示燈變紅，而不是正常時的綠色。

原因：本電源組內(nèi)存在漏電的地方。

處理方法：先使電源只接一個控制器，看控制器能否啟動，如不能正常啟動，此控制器或它的電纜存在漏電地方。如能正常啟動，再接一個控制器看效果。通過這種方式，判斷漏電是在哪一個控制器。只插此控制器的架間電纜，看效果，然后一根一根的插它后面的電纜，確定是哪一根電纜的故障，最終找到故障點。

［1］寧宇.綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)設計［J］.煤炭科學技術(shù)，2009，37（1）:1-3.

［2］郭周克.薄煤層綜采自動化配套裝備開采技術(shù)［J］.煤炭科學技術(shù)，2013，41（4）:24-27.

［3］王巨光.薄煤層綜采數(shù)字化無人工作面技術(shù)研究與應用［J］.煤炭科學技術(shù)，2012，40（7）:72-75.

［4］高士崗.薄煤層自動化無人工作面開采［J］.科技信息，2009，（33）：355.

［5］劉溫暖.液壓支架電液控制系統(tǒng)［J］.煤炭技術(shù)，2009，28（4）:6-7.

［6］馬鑫，張東來，秦海亮，等.液壓支架電液控制系統(tǒng)的設計［M］.煤礦機械，2007，28（2）:1-3.

［7］張命林，羅躍勇.液壓支架電液控制系統(tǒng)使用中的問題及對策［J］.煤炭科術(shù)，2008，36（9）:57-58.