有關(guān)國(guó)內(nèi)外液壓支架電控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

沈陽三一重型裝備有限公司 邢 礁 曹桂豐

有關(guān)國(guó)內(nèi)外液壓支架電控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

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支護(hù)問題一直是困擾煤礦安全生產(chǎn)、產(chǎn)量和效率的重要問題。液壓支架電液控制系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展，從根本上改變了井下工作條件，并為煤炭的高效高產(chǎn)迅速提高奠定了基礎(chǔ)。液壓支架電液控制系統(tǒng)是目前液壓支架最先進(jìn)的控制方式，是綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、傳感、機(jī)械、電子、控制等技術(shù)于一身的一項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)品。

液壓支架 電控技術(shù) 發(fā)展

一、國(guó)外液壓支架電控技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

國(guó)外在20世紀(jì)70年代開始開發(fā)研制液壓支架用的電控系統(tǒng)，80年代進(jìn)人實(shí)質(zhì)性應(yīng)用階段。90年代液壓支架電液控制技術(shù)已經(jīng)成熟，工作性能和可靠性已能滿足使用要求。

目前綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到如下控制功能：在井下開采工作面實(shí)行自動(dòng)控制，通過在支架上安裝的電液控制器、壓力傳感器、行程傳感器、電液控制閥，實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)移架、自動(dòng)推移輸送機(jī)、自動(dòng)放煤、自動(dòng)噴霧等成組或單架控制，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的單個(gè)功能進(jìn)行控制。美國(guó)、德國(guó)、波蘭等國(guó)家的液壓支架電控技術(shù)走在世界前列，其液壓支架電液控制系統(tǒng)配置有故障診斷預(yù)警裝置，可實(shí)現(xiàn)液壓支架與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)聯(lián)動(dòng)和遠(yuǎn)程控制。

液壓支架電液控制系統(tǒng)已成為先進(jìn)產(chǎn)煤國(guó)家綜采工作面液壓支架的標(biāo)準(zhǔn)控制裝備，在美國(guó)、澳大利亞、德國(guó)等國(guó)家已經(jīng)普遍應(yīng)用。此外，中國(guó)、斯洛文尼亞、南非、俄羅斯、波蘭、墨西哥、加拿大等國(guó)家也已大量使用。當(dāng)前國(guó)際上主流的液壓支架電液控制器主要有：德國(guó)DBT公司的PM4型控制器、德國(guó)MAR-CO公司的PM31和PM32型控制器和美國(guó)JOY公司的RS20型3種控制器，這3種控制器占總數(shù)的90%以上，此外還有德國(guó)EEP公司的PRll6型控制器和蒂芬巴赫的ASGS型控制器等。德國(guó)采礦技術(shù)有限公司（DBT）是1995年末，由當(dāng)時(shí)的3個(gè)德國(guó)公司合并組成的。DBT公司是全球成套井下采礦設(shè)備供貨商，主要提供從液壓支架、電液控制系統(tǒng)、輸送機(jī)、刨煤機(jī)、采煤機(jī)到破碎機(jī)、輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的成套設(shè)備和解決方案。

二、國(guó)內(nèi)液壓支架電控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

90年代末，煤炭科學(xué)研究總院天地科技股份有限公司與德國(guó)瑪坷公司合資成立了天地瑪坷電液控制系統(tǒng)公司，成為國(guó)內(nèi)從事煤礦液壓支架電液控制系統(tǒng)研究和開發(fā)的專業(yè)性公司。其技術(shù)與產(chǎn)品在中國(guó)得到了應(yīng)用。2005年液壓支架電控系統(tǒng)的最大用戶神華集團(tuán)與航天科技集團(tuán)合作開發(fā)支架電液控制系統(tǒng)。航天科技經(jīng)過不到2年的時(shí)間研制出了控制器，已經(jīng)做出了控制系統(tǒng)的樣機(jī)，已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但目前還沒有產(chǎn)品化。2007年針對(duì)電液控制系統(tǒng)，我國(guó)出現(xiàn)了多個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)研制液壓支架電液控制系統(tǒng)。2008年l月平頂山煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司和中國(guó)礦業(yè)大學(xué)聯(lián)合研制的液壓支架計(jì)算機(jī)電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)成功，據(jù)該公司稱2008年上半年即可轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。

我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)研制已經(jīng)歷了多年時(shí)間，但目前國(guó)產(chǎn)的液壓支架電液控制系統(tǒng)還沒有在井下推廣使用，許多綜采工作面所用電液控制系統(tǒng)液壓支架依然需要進(jìn)口。我國(guó)研制的支架電液控制系統(tǒng)結(jié)合了中國(guó)煤礦開采的具體情況，控制器的菜單完全中文化，并且采用了多行形式，更加便于操作。在控制上還處于單架和成組程控的初級(jí)階段。系統(tǒng)中主控制臺(tái)技術(shù)還不是很成熟，支架與采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)的全工作面自動(dòng)控制系統(tǒng)還在研制階段。但隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，液壓支架電液控制技術(shù)會(huì)逐漸趨于成熟并推廣使用。

我國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展緩慢的原因主要是控制器原件的可靠性、電路板的制作工藝較國(guó)外存在較大差距；加工水平低，批量生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品達(dá)不到樣機(jī)水平，系統(tǒng)整體工作受到嚴(yán)重影響；研發(fā)團(tuán)隊(duì)和資金分散，大量從事低水平重復(fù)性工作。

德國(guó)、美國(guó)、波蘭等國(guó)家的液壓支架電液控制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，我國(guó)無論從理論上還是從當(dāng)前技術(shù)水準(zhǔn)上來說，開發(fā)電液控制系統(tǒng)是完全可行的。從我國(guó)研發(fā)電液控制系統(tǒng)的歷程來看，幾家科研單位研發(fā)的控制系統(tǒng)在地面試驗(yàn)可以正常工作，在井下試驗(yàn)卻不正常，主要原因是煤礦井下環(huán)境惡劣，粉塵大，干擾信號(hào)強(qiáng)，國(guó)產(chǎn)控制器的抗干擾能力差，可靠性不夠高。此外，國(guó)產(chǎn)的電液控制閥在性能上與國(guó)外相比也存在較大差距，主要表現(xiàn)在使用壽命、可靠性和制造精度上。目前，我國(guó)科研單位攻關(guān)重點(diǎn)就是支架控制器的可靠性和電液閥的性能，只要能得以改善，國(guó)產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)的工業(yè)化實(shí)現(xiàn)將為期不遠(yuǎn)。

三、對(duì)研發(fā)液壓支架電液控制系統(tǒng)的建議

針對(duì)電磁兼容技術(shù)，作深入的分析研究，提高系統(tǒng)的可靠性。以國(guó)外現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品為借鑒，分析其功能特點(diǎn)，進(jìn)行消化吸收，以加快研發(fā)進(jìn)度。支架電液控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅需要對(duì)控制系統(tǒng)的性能、操作、使用要求有很好的把握，而且需要大量的人力物力加以配合。為此，可采取如校企聯(lián)合等方式，集中優(yōu)勢(shì)力量，各發(fā)揮所長(zhǎng)。關(guān)注科學(xué)動(dòng)態(tài)，采用先進(jìn)的技術(shù)和器件，避免走彎路，做重復(fù)性低水平工作。在研發(fā)工作取得階段性進(jìn)展時(shí)，如可完成基本控制功能等，需優(yōu)化與完善系統(tǒng)的性能。

四、液壓支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

液壓支架電液控制器主要發(fā)展趨勢(shì)是：操作軟件向智能化方向發(fā)展；井下計(jì)算機(jī)和地面計(jì)算機(jī)形成網(wǎng)絡(luò)，通過總線傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)工作面無人操作或少人操作；控制器和先導(dǎo)閥功耗將向更低方向發(fā)展，井下的電源將大量減少，使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。預(yù)計(jì)在未來的2～5年，國(guó)產(chǎn)控制器將開始逐步取代進(jìn)口控制器，同時(shí)國(guó)產(chǎn)支架電液控制系統(tǒng)將在國(guó)內(nèi)煤礦企業(yè)獲得應(yīng)用，使生產(chǎn)效率大幅度提高，自動(dòng)化生產(chǎn)的水平將會(huì)上一個(gè)新的臺(tái)階。

五、結(jié)語

長(zhǎng)期以來我國(guó)液壓支架控制器大多依賴進(jìn)口，而且控制器供應(yīng)被國(guó)際大公司壟斷，其價(jià)格也居高不下。國(guó)產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)的研制成功將會(huì)打破國(guó)外壟斷的局面，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)結(jié)合了中國(guó)煤礦的實(shí)際情況，更符合中國(guó)煤礦的實(shí)際需要，將會(huì)有廣闊的市場(chǎng)前景。

[1]王國(guó)法，朱軍，張良.液壓支架電液控制系統(tǒng)的分析和展望「J].煤礦開采，2000(2)

[2]陳威，張偉，房風(fēng)浩，等.綜采工作面液壓支架計(jì)算機(jī)分布式電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微機(jī)算機(jī)信息，2005(2)