礦山液壓支架電液控制系統(tǒng)的應用及發(fā)展趨勢

化澤建

摘 要：下文立足于我國液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展實際情況，首先系統(tǒng)分析了液壓支架電液控制系統(tǒng)的構(gòu)成以及基本原理，然后簡要闡述了我國液壓支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，并對未來可預見一段時間內(nèi)液壓支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展進行了粗略的探究。

關鍵詞：采礦生產(chǎn);電液支架;控制系統(tǒng)

煤炭在我國能源體系中占據(jù)著極其重要的位置，但伴隨時代不斷發(fā)展、社會不斷發(fā)展，我國煤炭產(chǎn)業(yè)也在持續(xù)革新，各地煤炭生產(chǎn)進入了“去產(chǎn)能、優(yōu)質(zhì)化”的發(fā)展階段。液壓支架電液控制系統(tǒng)在煤炭生產(chǎn)體系中有著重要作用，在當前的現(xiàn)代化礦井中，液壓支架是為綜合機械化采煤體系的主要配套設備，關系著煤礦是否能夠高效、穩(wěn)定、安全開展生產(chǎn)工作。液壓支架電液控制系統(tǒng)集合液壓、機械、計算機控制、網(wǎng)絡技術于一體，現(xiàn)代化特征顯著，技術含量極高，為保障我國煤炭生產(chǎn)行業(yè)良性發(fā)展并持續(xù)推進現(xiàn)代化改革，就有必要對液壓支架電液控制系統(tǒng)的應用情況以及未來的發(fā)展趨勢進行系統(tǒng)梳理。

1 液壓支架電液控制系統(tǒng)的構(gòu)成以及基本原理

如圖1所示，液壓支架電液控制系統(tǒng)由地面計算機、地下交換機、支架控制箱、傳感器、電液控制器閥組、支架立柱、千斤頂、乳化液泵站等構(gòu)成，液壓支架電液控制系統(tǒng)運作由液壓支架控制器發(fā)出控制信號，電磁先導閥接受信號然后開始動作，從而驅(qū)動各個液控制主閥動作，系統(tǒng)中的傾角傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等直接反饋支架的實際工作情況，根據(jù)數(shù)據(jù)，控制器進行有效處理，然后工作人員可對支架進行合理控制。

在技術不斷發(fā)展的背景下，國內(nèi)外技術人員也持續(xù)在對液壓支架電液控制系統(tǒng)進行改進，先后在液壓支架電液控制系統(tǒng)中增加了紅外傳感器、隔離耦合器、網(wǎng)絡變換器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等（可見圖2），液壓支架電液控制系統(tǒng)的功能也越發(fā)完善，在煤礦生產(chǎn)過程中作用越發(fā)突出。

1.1 支架控制器

支架控制器控制系統(tǒng)的核心部分，國內(nèi)各礦區(qū)目前使用的液壓支架電液控制系統(tǒng)多采用環(huán)氧樹脂全密封等措施，控制部分能夠在惡劣環(huán)境下工作，防護等級在IP68左右，支架控制器有防塵、防水、防潮能力。比如，Z80、ARM等，采用嵌入式技術，支持內(nèi)嵌操作系統(tǒng)運作，系統(tǒng)運作效率極高，且接口豐富。各礦區(qū)使用的國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)多分為兩件式、一件式兩種結(jié)構(gòu)形式，其中一件式主要是指將傳感器、人際交互界面、電磁驅(qū)動模塊等整合為一體，一件式液壓支架電液控制系統(tǒng)操作簡單、安裝方面，成本相對較低，但是后期維護相對繁瑣，且易損度較高;兩件式液壓支架電液控制系統(tǒng)，主要是根據(jù)實際生產(chǎn)需求，在一件式液壓支架電液控制系統(tǒng)的基礎上進行改進，將人機交互界面或者其他部分從控制器中剝離出來，以提高液壓支架電液控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定性[1-2]。

1.2 隔離耦合器

隔離耦合器的主要作用是確保液壓支架電液控制系統(tǒng)能夠根據(jù)實際需要進行信號耦合以及電源組隔離，耦合器電路主要以單片機作為核心元件，選擇高速光電耦合設備實現(xiàn)兩組不同信號的有效耦合，同時具備檢驗功耗的作用[3]。

1.3 傳感器

傳感器的作用主要是對液壓支架的實際動作情況進行感知，根據(jù)感知到的實際數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可靠、有效、科學的液壓支架閉環(huán)控制。比如，壓力傳感器就在液壓支架電液控制系統(tǒng)中用作感知液壓支架相關腔體內(nèi)的壓力，形成傳感器就用于感知液壓支架電液控制系統(tǒng)中千斤頂?shù)男纬?，技術人員可根據(jù)形成變化來實現(xiàn)對支架的有效調(diào)整、控制。

2 液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展情況

液壓支架電液控制系統(tǒng)自上世紀八十年代起開始在我國得到研究，九十年代開始正式投入應用，且先后開發(fā)出BMJ-I、DYZK-I（可見圖3）等液壓支架電液控制系統(tǒng)，2008年，國內(nèi)液壓支架電液控制系統(tǒng)研究有了大幅度進展，先后在主閥、輔閥、電控系統(tǒng)方面取得重大突破，且自主研發(fā)的關鍵元件也先后通過了國家檢測。我國研究的PM31液壓支架電液控制系統(tǒng)雖然是在德國MARCO公司提供的技術體系基礎上進行研究的，但是在國內(nèi)卻得到廣泛應用，且應用效果良好[4-5]。

目前，國內(nèi)主要廣泛研究液壓支架電液控制系統(tǒng)相關的電液匹配問題、壓力損失問題、系統(tǒng)動態(tài)性能問題。從客觀角度看，我國液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展和國外液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展仍舊存在較大差異，控制元件可靠性亟待及進一步提升，尤其是在控制電路板方面，部分國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)仍舊需要依靠進口電路板。

3 液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢

目前，在大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術、計算機技術不斷發(fā)展的背景下，國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)也有了新的發(fā)展路徑。比如嵌入式CPU技術、神經(jīng)網(wǎng)絡控制液壓支架電液控制系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)技術的自診斷液壓支架電液控制系統(tǒng)等。從客觀角度看，我國液壓支架電液控制系統(tǒng)經(jīng)過三十余年的研究發(fā)展，國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)和發(fā)達國家出產(chǎn)的液壓支架電液控制系統(tǒng)差距在不斷縮小，作為一個關系煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵要素，未來必須要緊抓高新技術的發(fā)展趨勢，集中各方面優(yōu)勢，持續(xù)推進核心技術研究，并進一步提高液壓支架電液控制系統(tǒng)主要元件的制造水準。

4 結(jié)束語

綜上所述，液壓支架電液控制系統(tǒng)對于我國煤礦生產(chǎn)有著重要作用，總體而言，經(jīng)過三十余年發(fā)展，我國液壓支架電液控制系統(tǒng)研究取得一定成果，相關技術逐步成熟，國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)也在市場上廣泛普及，為我國煤礦行業(yè)發(fā)展提供了推力。但是，國內(nèi)外目前在技術方面仍舊存在一定差異，當下應找到煤礦生產(chǎn)的主要需求，找到我國的技術優(yōu)勢大力發(fā)展大數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)絡等技術，廣大從業(yè)者對此應有足夠的認識，并在實踐中不斷總結(jié)。

參考文獻：

[1]楊輝.電液控制系統(tǒng)在煤礦綜采液壓支架的應用[J].機電工程技術，2018（5）.

[2]張雪梅.基于大數(shù)據(jù)的液壓支架電液控制系統(tǒng)故障診斷[J].工礦自動化，2018（12）：34-38.

[3]高晉，田慕琴，許春雨， et al.液壓支架電液控制系統(tǒng)總線通信故障檢測研究[J].煤礦機械，2019（8）：173-176.

[4]李江斌.煤礦綜采液壓支架的電液控制系統(tǒng)應用探究[J].機電工程技術，2018（4）.

[5]金琪.煤礦綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)研究[J].機械管理開發(fā)，2018（7）.