SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)在綜放工作面的應(yīng)用

昝 磊 張肖偉 劉永平

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司馬脊梁礦,山西大同 037027)

0 引言

馬脊梁礦14-3#層301-2盤(pán)區(qū)8105 綜放工作面煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,煤層全厚6.62 m,凈煤厚5.16 m,含1～5層夾矸,夾矸為0.05 m～1.45 m,平均為0.29 m。局部有2#層煤層賦存,煤厚在0.94 m～2.63 m,平均為1.95 m,3#層與上覆2#層層間距為0.40 m～1.75 m,平均為1.17 m。,傾角1°～8°/3°,屬近水平煤層。煤巖類(lèi)型以暗淡型為主,煤種為氣煤。2018年該工作面的液壓支架首次采用的是SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng),電液控制提供的控制方式[1]的可調(diào)性使支架的動(dòng)作更合理,適應(yīng)性更強(qiáng)。采用電液控制系統(tǒng)是液壓支架提高移架速度的最有效的技術(shù)途徑,既是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的基礎(chǔ),也是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的技術(shù)基礎(chǔ),支架電液控制系統(tǒng)已經(jīng)成為煤礦采煤工作面生產(chǎn)技術(shù)水平的重要標(biāo)志[2]。

1 SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)概述

SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)是將電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和液壓技術(shù)結(jié)合為一體的新技術(shù)產(chǎn)品。采用電液控制會(huì)加快支架的動(dòng)作速度,提高自動(dòng)化程度,減少員工操作勞動(dòng)量,提高效率,增強(qiáng)安全保障功能。檢測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用提高了支架工況和控制過(guò)程的信息化程度和監(jiān)視功能。電液控制取代手動(dòng)液壓控制將減少人工控制的隨意性和不準(zhǔn)確性,提高控制質(zhì)量。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)的核心部件是支架人機(jī)操作界面、支架控制器、電液換向閥組、傳感器和電源箱等。

系統(tǒng)關(guān)鍵部分的作用如下：

(1)人機(jī)操作界面的作用為：1按鍵作用(選架,發(fā)送操作命令；調(diào)用菜單)；2 起到安全保障作用(閉鎖；急停；停止)；3信息顯示(顯示控制器狀態(tài))。

(2)支架控制器的作用為：1.接受/發(fā)送指令；2.執(zhí)行程序,驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作；3.數(shù)據(jù)采集,上報(bào)給信號(hào)轉(zhuǎn)換器。

(3)電液換向閥組是電液控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件。閥組具有11個(gè)工作口,通過(guò)5個(gè)電磁先導(dǎo)閥(相當(dāng)于5片操縱閥),完成對(duì)主閥的電液控制。主閥除通過(guò)電磁先導(dǎo)閥進(jìn)行控制外,在電磁先導(dǎo)閥上還備有手動(dòng)控制按鈕,以方便支架在維修或電控出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行操作控制。

(4)傳感器的作用為：測(cè)壓(壓力傳感器)；測(cè)傾角(傾角傳感器)；測(cè)距離(激光測(cè)距儀)；測(cè)行程(行程傳感器)；發(fā)送接收功能(紅外)。

(5)電源箱的作用：輸入交流電,輸出直流電。

(6)隔離耦合器(型號(hào)SAC-I)的作用：主要工作是為工作面鋪設(shè)千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),傳輸數(shù)字視頻以及用作支架控制器之間耦合器(可替代原綜采自動(dòng)化系統(tǒng)中F型和B型耦合器)。

(7)監(jiān)控主機(jī)的基本功能：在程序作用下,通過(guò)采集各種設(shè)備的工作狀態(tài)信息,并用顯示屏幕顯示,通作程序軟件將有用信息傳輸?shù)降孛嬗?jì)算機(jī)。

具體的SAC 型支架電液控制系統(tǒng)配置連接見(jiàn)圖1,電液控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2.

圖1 SAC型支架電液控制系統(tǒng)配置連接圖

一個(gè)支架連接一個(gè)紅外線接受器,一般固定在支架的立柱上,應(yīng)和發(fā)射器處在同一水平高度,接收器上的LED燈應(yīng)該豎排。采煤機(jī)上固定紅外線發(fā)射器。

圖2 SAC電液控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 工作原理

支架電液控制系統(tǒng)的核心部件是支架人機(jī)操作界面、支架控制器、電磁先導(dǎo)閥和主閥等。操作者在支架人機(jī)操作界面實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的互交,通過(guò)支架控制器驅(qū)動(dòng)電磁先導(dǎo)閥,由電磁先導(dǎo)閥實(shí)現(xiàn)電液信號(hào)的轉(zhuǎn)換,最后由主閥控制油缸動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)支架的動(dòng)作控制,支架動(dòng)作過(guò)程可以通過(guò)壓力、行程和角度等傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)支架的閉環(huán)控制。

工作人員通過(guò)支架控制器發(fā)出指令,指令以電信號(hào)傳送給電磁閥,電磁閥將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為磁信號(hào),磁信號(hào)控制先導(dǎo)閥換向,先導(dǎo)閥換向后主閥換向,主閥換向后支架液壓油缸內(nèi)的上下腔液進(jìn)回液發(fā)生變化,從而使油缸動(dòng)作。支架控制器還采用與其相連的傳感器信號(hào),傳感器接收外界環(huán)境變化產(chǎn)生的信號(hào),傳給電磁閥,以同樣的方式控制支架工作。

該系統(tǒng)利用電液換向閥組替代了普通的手柄操作閥組,通過(guò)支架控制器輸出操作指令,電磁驅(qū)動(dòng)器將操作指令傳遞給電液換向閥組,隨后電液換向閥組通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉進(jìn)回液口給對(duì)應(yīng)千斤頂供液,完成操作指令所需的動(dòng)作,其信號(hào)傳遞過(guò)程如圖3所示。

圖3 SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)信號(hào)傳遞過(guò)

整個(gè)過(guò)程中,壓力傳感器、行程傳感器隨時(shí)監(jiān)測(cè)支架前后立柱的壓力以及推移千斤頂?shù)男谐?并把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給支架控制器,支架控制器將數(shù)據(jù)輸出到顯示屏上,便于員工觀察了解。支架控制器如圖4所示.

圖4 支架控制器

4 應(yīng)用效果

SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)在8105 智能化工作面目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)單個(gè)支架動(dòng)作的非自動(dòng)控制

操作者在任意一個(gè)支架上操作,可以通過(guò)支架控制器界面上的專用鍵控制左、右分別4 個(gè)相鄰支架。本架只能進(jìn)行推溜和拉后溜動(dòng)作,有效的提高了工作面工作人員的安全。因而一個(gè)支架的支架控制器可以控制9 個(gè)支架進(jìn)行非自動(dòng)控制動(dòng)作,安全性與功能性強(qiáng),控制范圍大,便于操作支架。

(2)支架成組動(dòng)作自動(dòng)控制

SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)針對(duì)8105 工作面為自動(dòng)降-移-升、推溜、拉后溜、伸縮護(hù)幫板和伸縮梁、升降前探梁、放頂煤、噴霧提供了成組自動(dòng)控制功能。成組自動(dòng)控制范圍為1-10(可調(diào)),改善了操作員工的勞動(dòng)條件,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,有利于生產(chǎn)效率的提高。

(3)跟機(jī)自動(dòng)化

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姿態(tài)進(jìn)行設(shè)定,使之能夠自動(dòng)化地完成一些開(kāi)采動(dòng)作、自動(dòng)行走、自動(dòng)噴霧、自動(dòng)伸縮護(hù)幫板、前探梁等功能,使生產(chǎn)過(guò)程更加智能化。

5 SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)的不足與解決方案

(1)不足：使用過(guò)程中出現(xiàn)支架升立柱時(shí)間較長(zhǎng),在正常生產(chǎn)中無(wú)法保證初撐力達(dá)標(biāo)。

解決方案：增加本架升前柱、升后柱快捷按鍵方式,點(diǎn)按開(kāi)始,點(diǎn)按結(jié)束。增加時(shí)間優(yōu)先和壓力優(yōu)先兩個(gè)選項(xiàng)。壓力優(yōu)先即達(dá)到初撐力(24 MPa 以上)后不再動(dòng)作。時(shí)間優(yōu)先則固定升柱時(shí)間(5 分鐘內(nèi)可調(diào)),達(dá)到時(shí)間后立柱將不進(jìn)行動(dòng)作。

(2)不足：支架?chē)婌F無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟,成組噴霧也會(huì)被“停止”按鈕關(guān)閉。

解決方案：增加本架前噴霧、后噴霧快捷按鍵方式,點(diǎn)按開(kāi)始,點(diǎn)按結(jié)束。

(3)不足：固定抬底時(shí)間(5 分鐘內(nèi)可調(diào)),達(dá)到時(shí)間后抬底將不進(jìn)行動(dòng)作。

解決方案：增加本架抬底快捷按鍵方式,點(diǎn)按開(kāi)始,點(diǎn)按結(jié)束。

6 結(jié)束語(yǔ)

SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)2018 年在馬脊梁礦3#層一盤(pán)區(qū)8105工作面投入使用。每班節(jié)約人力5人,提高工作效率50%,比使用原系統(tǒng)多收益1 000 萬(wàn)元。

采用SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了減人增效,提高了綜采工作面的生產(chǎn)效率。實(shí)現(xiàn)了鄰架目視半自動(dòng)化操作,條件允許下,還能實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離全自動(dòng)操作,保證了工作人員的人身安全。SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單,符合煤礦生產(chǎn)需要,有利于推廣應(yīng)用。