液壓支架電液控制系統(tǒng)的跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)

文/林中沈

液壓支架電液控制系統(tǒng)的跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)

文/林中沈

本文首先介紹了SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)的整體構(gòu)造，其主要的功能以及在功能上與跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)有關(guān)的一些部件。在介紹完其構(gòu)造與關(guān)鍵部件之后，本文將繼續(xù)闡述這一自動(dòng)化的工作原理與實(shí)現(xiàn)的方法，包括了其循環(huán)周期階段以及自動(dòng)化技術(shù)的分類。對(duì)于這一自動(dòng)化方向的研究，本文將舉出雙向跟機(jī)自動(dòng)隔煤工藝作為例子，并對(duì)實(shí)際的作業(yè)中所發(fā)生的問題，進(jìn)行總結(jié)和分析，進(jìn)而得出對(duì)于這一領(lǐng)域的發(fā)展建議。

液壓支架 電液控制 跟機(jī)自動(dòng)化

1 SAC型電液控制系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

液壓支架電液控制系統(tǒng)集成了許多技術(shù)，包括了流體控制技術(shù)、液壓技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等等。在這些技術(shù)的支持下，液壓支架電液控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)許多功能，是可以控制全工作面的液壓支架。其中支架控制器是這一系統(tǒng)的核心，一個(gè)最小的控制單元為監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)上使用的傳感器和動(dòng)作執(zhí)行環(huán)節(jié)上使用的一些電磁先導(dǎo)閥和液控閥組等。這一支架控制器的操作系統(tǒng)有兩方面功能：

（1）它能夠通過指令來命令支架作業(yè)；

（2）它能監(jiān)測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)并做記錄。

這寫支架控制的單元都是通過單線與總線技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)相互之間的通訊，形成通訊系統(tǒng)，也就是第一個(gè)層次的通信。第二個(gè)層次是巷道的監(jiān)測(cè)主機(jī)與工作面液壓支架控制系統(tǒng)的聯(lián)系。第三個(gè)層次是地面計(jì)算機(jī)與井下監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息通訊，通過交換信息與數(shù)據(jù)分析形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)布系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)的主要功能

系統(tǒng)主要完成的功能包括：鄰架自動(dòng)控制、成組自動(dòng)控制、跟機(jī)自動(dòng)控制、礦壓數(shù)據(jù)分析和工況信息數(shù)據(jù)采集等功能。其中工況信息數(shù)據(jù)采集是機(jī)器自動(dòng)控制功能的基礎(chǔ)與依據(jù)，因?yàn)樽詣?dòng)化首先需要對(duì)環(huán)境的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析。鄰架自動(dòng)控制則是作為一個(gè)初級(jí)功能的存在，在系統(tǒng)自動(dòng)化控制中發(fā)揮基礎(chǔ)作用。稍微高級(jí)點(diǎn)的成組自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)的是中級(jí)功能。而系統(tǒng)自動(dòng)化的高級(jí)功能，則是能夠?qū)崿F(xiàn)全工作面的跟機(jī)自動(dòng)化控制功能。除了上述的一些自動(dòng)化控制功能從低級(jí)到高級(jí)的基本內(nèi)容，還有一些能夠在工作面安全上起到保障作用的重要功能，比如緊急停止的功能、自動(dòng)移架和自動(dòng)補(bǔ)壓、閉鎖功能和動(dòng)作預(yù)警報(bào)功能?；镜淖詣?dòng)化功能與安全措施功能結(jié)合，形成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)功能。

2 跟機(jī)自動(dòng)化的關(guān)鍵元部件

2.1 傳感器

傳感器能夠收集許多自動(dòng)化控制所需要的基本數(shù)據(jù)信息，比如支架的工作阻力、行程以及支架所處的姿態(tài)。在對(duì)支架進(jìn)行監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的閉環(huán)控制，而傳感器包括：

2.1.1 壓力傳感器

這一傳感器的主要功能是監(jiān)測(cè)支架下腔的壓力，也就是工作的阻力，能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制過程中，提供實(shí)時(shí)的頂板壓力，從而實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)化系統(tǒng)功能的閉環(huán)控制。

2.1.2 傾角傳感器

這一傳感器位于液壓支架的不同地方，比如底座、四連桿和頂梁，主要是為了實(shí)現(xiàn)傾角和液壓支架高度等支架姿態(tài)的參數(shù)采集，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制中的姿態(tài)實(shí)施調(diào)整。

2.1.3 形程傳感器

其主要的功能是為液壓支架的自動(dòng)移動(dòng)功能提供數(shù)據(jù)的支撐，能夠分析出合理的移動(dòng)行程。

2.2 支架控制器

這個(gè)控制器是支架電液控制系統(tǒng)的核心部件，更是腦補(bǔ)中樞，控制每一個(gè)最小支架的控制單元。支架控制器具有的功能包括：

（1）通過采集到的數(shù)據(jù)對(duì)支架的動(dòng)作進(jìn)行控制，控制的過程是在開啟小液孔驅(qū)動(dòng)電液控轉(zhuǎn)換向閥的高液壓，進(jìn)入到特殊的油缸千斤頂中去，進(jìn)而完成控制。

（2）通過與巷道主機(jī)連接的主線，傳送采集到的工作阻力、支架姿態(tài)及行程等數(shù)據(jù)信息。

（3）在支架之間的連接中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的傳送，并且在儲(chǔ)存電液控制系統(tǒng)的程序和相關(guān)參數(shù)。

3 跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)

3.1 跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)概念

跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)是一整套流程，在采集了采煤機(jī)的位置信息后，依據(jù)特定的回采工業(yè)和作業(yè)流程，對(duì)采煤機(jī)的位置或者前后距離等等姿態(tài)進(jìn)行設(shè)定，使之能夠自動(dòng)化地完成一些開采動(dòng)作、自動(dòng)行走、自動(dòng)噴霧、自動(dòng)伸縮護(hù)幫板等功能。最后達(dá)到的效果是，在采煤機(jī)行走時(shí)，自動(dòng)守護(hù)幫板功能可以在采煤機(jī)運(yùn)行方向?qū)崿F(xiàn)，運(yùn)行后有液壓支架控制系統(tǒng)能夠完成剩下的伸護(hù)幫板、推溜和自動(dòng)移架等功能，最后實(shí)現(xiàn)綜合的自動(dòng)化作業(yè)。

3.2 跟機(jī)自動(dòng)化割煤工藝技術(shù)

根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分，以及跟機(jī)自動(dòng)化割煤工藝具有的多樣性，加上由于不同的作業(yè)環(huán)境和工作面上的管理規(guī)定，可以把割煤分為單向跟機(jī)自動(dòng)化割煤工藝和雙向跟機(jī)自動(dòng)化割煤工藝。而全截深跟機(jī)自動(dòng)割煤工藝與半截深跟機(jī)自動(dòng)化割煤工藝是按照工作面三角區(qū)段所運(yùn)用的工藝不同。除此之外，按照自動(dòng)推溜與自動(dòng)移架這兩個(gè)功能的先后順序，還能分為先移架后推溜和先推溜后移架模式。這兩種模式所適合的情況也有所不同：先移架后推溜模式適合在頂板較好的工作面下實(shí)施，因?yàn)檫@一模式的特點(diǎn)是采煤機(jī)通過之后空頂?shù)拿娣e很大，能夠過人的通道很寬，適合行人通行。而先推溜后移架的模式則因?yàn)槠湫枰皶r(shí)支護(hù)頂板，空頂面積比較小導(dǎo)致過人通道窄，適合于頂板比較松軟的地區(qū)。

4 總結(jié)

目前基于SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)的跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，覆蓋到范圍廣，達(dá)到了70余個(gè)工作面。國(guó)家安監(jiān)總局的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)于這一自動(dòng)化工作面評(píng)價(jià)極高。雖然我國(guó)在SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)的跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展與進(jìn)步，在自動(dòng)化程度方面仍然需要進(jìn)一步的改善和提高。在與其他設(shè)備的配合方面、向無(wú)人跟機(jī)自動(dòng)化方向發(fā)展方面，都需要繼續(xù)進(jìn)行研究。

[1]羅躍勇,牛劍峰,韋文術(shù).SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)的研制與應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2008,36(12)：102-104.

[2]王國(guó)法.薄煤層安全高效開采成套裝備研發(fā)及應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2009,37(09)：86-89.

[3]孔國(guó)財(cái).SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)在石溝騷礦的應(yīng)用[J].煤司礦開采,2010, 15(03)：88-89.

[4]王國(guó)法.液壓支架技術(shù)體系研究與實(shí)踐[J].煤炭學(xué)報(bào),2010,35(11)：1903-1908.

作者單位 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所 浙江省杭州市 310023