液壓支架電液控制及工作面自動(dòng)化技術(shù)綜述

1、液壓支架電液控制及工作面自動(dòng)化技術(shù)綜述第35卷第11期煤炭科學(xué)技術(shù)2007年11月液壓支架電液控制及工作面自動(dòng)化技術(shù)綜述李首濱，韋文術(shù),牛劍峰(天地科技股份有限公司北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司，北京100013)摘要:介紹了支架液壓技術(shù)，液壓支架電液控制系統(tǒng)及工作面自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展歷程, 分析了各階段技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)，展望了未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).關(guān)鍵詞:液壓支架;電液控制;工作面;自動(dòng)化中圖分類號(hào):TD355.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào):02532336(2007)11000105Statementonelectricandhydrauliccontrolofhydraulicpoweredsuppo

2、rtandminingfaceautomationtechnologyLIShou-bin,WEIWenshu,NIUJian-feng(BeijingandiMarcoElectricandHydraulicControlSystemCompanyLtd.,TiandiScienceandTechnologyCo.Ltd.,Beijing100013,China)Abstract:Thepaperintroducedthedevelopmenthistoryofthehydraulicpoweredtechnology ofthehydraulicpoweredsuppo,theelectr

3、icandhydrauliccontrolsystemofthehydraulicpoweredsuppoandcoalminingfaceautomationtechnology.Thepaperanalyzedthetechnologydevelopmentfeaturesofeachstageandhadoutlookonthetechnologydevelopme nttendencyinthefuture.Keywords:hydraulicpoweredsuppofl;electricandhydrauliccontrol;coalminingface;automation1概述液

4、壓支架電液控制工作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)是工作面生產(chǎn)管理的必要手段，是提高工作面產(chǎn)量和工效的重要途徑.工作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)為基礎(chǔ)，似液壓支架電液控制系統(tǒng)為核心，使用 遙測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)位置檢測(cè)和液壓支架跟隨采 煤機(jī)截割行進(jìn)的移架自動(dòng)控制，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工作面 設(shè)備的監(jiān)測(cè)監(jiān)控綜合管理.采用液壓支架移架技 術(shù),采煤機(jī)截割高度自動(dòng)控制技術(shù)和工作面信息網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)，形成生產(chǎn)過程自動(dòng)化.2液壓支架電液控制及工作面自動(dòng)化技術(shù) 發(fā)展歷程2.1支架液壓技術(shù)自20世紀(jì)50年代英國(guó)研制出第一套垛式支架 以來，液壓支架控制系統(tǒng)經(jīng)歷了手動(dòng)本架控制,手 動(dòng)鄰架液壓控制,手動(dòng)先導(dǎo)鄰架液壓控制和電液程 序控制幾個(gè)發(fā)展階

5、段.液壓支架控制技術(shù)從單純的 機(jī)械,液壓領(lǐng)域發(fā)展為機(jī)械，液壓，電氣，微電 子,信息網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域緊密結(jié)合的自動(dòng)化控制體系. 液壓控制技術(shù)作為該體系的基礎(chǔ)，在各個(gè)發(fā)展階段 具有不同的特點(diǎn).初期的液壓支架控制功能數(shù)少， 對(duì)移架速度要求低，液壓系統(tǒng)流量較小，操縱閥采 用轉(zhuǎn)閥為典型結(jié)構(gòu).為了提高操作的安全性，液壓 支架的控制方式改進(jìn)為鄰架操作，相鄰兩架問操縱 閥通過多根高壓膠管連接.隨著采煤機(jī)牽引速度的 提高，對(duì)液壓支架移架速度提出了較高的要求.液 壓系統(tǒng)的流量不斷增大，要求操縱閥等主要控制元 件的過流能力進(jìn)一步加強(qiáng).為了減小大流量操縱閥 的操作力矩，操縱閥設(shè)計(jì)采用先導(dǎo)控制結(jié)構(gòu)，液壓 系統(tǒng)由直接控制發(fā)展為

6、先導(dǎo)控制方式.相鄰兩架原 有的操縱閥由多根高壓膠管連接方式也逐漸被單根 多芯膠管代替.同時(shí)，液壓支架支護(hù)功能逐漸增 多，液壓系統(tǒng)的控制功能變得日益復(fù)雜.我國(guó)自20世紀(jì)70年代末引進(jìn)100套液壓支架 以來，對(duì)支架液壓控制系統(tǒng)的研究經(jīng)歷了消化吸 收，合作開發(fā)到自主研制的過程，形成了具有獨(dú)特 優(yōu)勢(shì)的手動(dòng)直接控制,手動(dòng)鄰架控制的液壓系統(tǒng)及 其全套液壓元件.2.2液壓支架電液控制技術(shù)早在20世紀(jì)50年代英國(guó)就已將液壓支架的遙 1第35卷第ll期煤炭科學(xué)技術(shù)2007年11月 控技術(shù)列入研究計(jì)劃，到20世紀(jì)80年代末至90 年代初，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，由英國(guó)道梯公司 首先研制出全工作面電液控制系統(tǒng)，緊隨其

7、后威斯 特伐利亞與Marco公司合作研制出Pm2電液控制 系統(tǒng)，并發(fā)展為現(xiàn)有的Pm4和Pm32兩個(gè)獨(dú)立的分 支,各公司都在積極開展自己的電液控制系統(tǒng)，這 個(gè)時(shí)期的電液控制系統(tǒng)特點(diǎn)是,系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單，穩(wěn) 定性差，產(chǎn)品不斷升級(jí)改造，逐步完善.到20世 紀(jì)90年代中期，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別 是嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,涌現(xiàn)出多種新型材料，使電 液控制技術(shù)水平進(jìn)一步提高,電液控制系統(tǒng)技術(shù)已 經(jīng)成熟，并逐步形成3種結(jié)構(gòu)形式支架控制單元的 電液控制系統(tǒng)，第一種結(jié)構(gòu)形式的支架控制單元是 由支架控制器，電磁驅(qū)動(dòng)器和傳感器等組成,第二 種結(jié)構(gòu)形式的支架控制單元是由支架控制器，人機(jī) 界面，驅(qū)動(dòng)器和傳感器等組成，第三

8、種結(jié)構(gòu)形式的 支架控制單元是由支架控制器和傳感器等組成,3 種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的電液控制系統(tǒng)并存發(fā)展，其中第一種 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的電液控制系統(tǒng)是我國(guó)支架電液控制的主 流產(chǎn)品，市場(chǎng)占有率在85%以上.這個(gè)時(shí)期的電 液控制系統(tǒng)基本采用嵌入式操作系統(tǒng)，具有速度 高,容量大，集成度高，并內(nèi)嵌操作系統(tǒng),具有良 好的性能.我國(guó)自1997年引進(jìn)第一套全工作面電液控制 系統(tǒng)以來,電液控制系統(tǒng)的發(fā)展速度逐年增長(zhǎng),目 前全國(guó)已有100多套電液控制系統(tǒng),2005年以后， 電液控制系統(tǒng)的研制也日趨成熟,尤其是天地瑪珂 公司與德國(guó)Marco公司合作開發(fā)的產(chǎn)品在我國(guó)得到 廣泛的應(yīng)用.2.3工作面自動(dòng)化技術(shù)20世紀(jì)90年代以來,世界煤礦

9、工業(yè)向高效集 約化生產(chǎn)迅猛發(fā)展,工作面自動(dòng)化控制程度不斷升 級(jí),高可靠性防爆工業(yè)控制計(jì)算機(jī)被應(yīng)用到井下， 工業(yè)以太網(wǎng),現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(國(guó)際上現(xiàn)有的Modb- us,Profibus,CCLink)被成功運(yùn)用到控制網(wǎng)絡(luò) 中,成熟的全自動(dòng)刨煤機(jī)，采煤機(jī)綜采工作控制技 術(shù)實(shí)現(xiàn)了工作面的跟機(jī)自動(dòng)化.我國(guó)煤礦工作面自動(dòng)化控制技術(shù)剛剛起步,目 前僅在進(jìn)口裝備的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)部分自動(dòng)化功能.自 2001年，北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司已 先后在兗州，神華，潞安，淮南等煤炭生產(chǎn)企業(yè)實(shí) 現(xiàn)工作面自動(dòng)化系統(tǒng)集成,工作面自動(dòng)化集成控 制,液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化等功能.23液壓支架電液控制及工作面自動(dòng)化技術(shù)3.1支架液壓控

10、制技術(shù)大流量液壓系統(tǒng).現(xiàn)有的高工作阻力液壓支架的支護(hù)工作阻力為600010000kN，支護(hù) 高度為25m,支架立柱缸徑為250380mm, 推移缸徑為160200mm，推移行程為8001000mm.由于液壓支架主要液壓缸缸徑的增大，為了 提高移架速度，增大液壓系統(tǒng)流量是必要的手段. 另外，隨著工作面長(zhǎng)度不斷增加，一些工作面長(zhǎng)度 超過300m，使得主管路的沿程阻力損失成為影響 液壓支架移架速度的主要因素.所以，主供，回液 管路通徑不斷增大，并采用多路并聯(lián)供，回液系統(tǒng) 成為發(fā)展趨勢(shì).在大流量液壓系統(tǒng)的發(fā)展方面,國(guó)內(nèi)系統(tǒng)在泵站的額定流量和額定壓力等技術(shù)參數(shù)與國(guó)外先進(jìn)水 平相當(dāng),但國(guó)內(nèi)液壓系統(tǒng)在液壓元

11、件的合理匹配， 能量的利用效率，負(fù)載平衡能力等方面與國(guó)外先進(jìn) 水平存在差距.主要表現(xiàn)在:對(duì)工作面液壓系統(tǒng)， 支架液壓系統(tǒng)和液壓元件的動(dòng)態(tài)性能的理論分析和 試驗(yàn)測(cè)試;主管路沿程阻力損失和元件的局部阻力 損失分別對(duì)液壓支架移架速度的影響程度的比較缺 少定量分析;工作面液壓系統(tǒng)對(duì)負(fù)載的動(dòng)平衡能力 缺少理論分析和先進(jìn)的測(cè)試手段.電液控?fù)Q向閥.電液控?fù)Q向閥是液壓支架電液控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它由電液先導(dǎo)閥和主 閥組成.電液先導(dǎo)閥采用電磁鐵為機(jī)一電轉(zhuǎn)換裝 置，其特點(diǎn)是技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定可靠;主閥采用 整體插裝式結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)和更換.所有金屬零件 均采用不銹鋼或銅合金等防銹耐腐蝕材料，使用壽 命超過30000

12、次，額定流量為400L/min.國(guó)外已 有多種結(jié)構(gòu)的電液控?fù)Q向閥產(chǎn)品,以德國(guó)DBT公 司為代表的金屬一塑料密封，浮動(dòng)回液閥座結(jié)構(gòu)主 閥和直動(dòng)平面塑料密封的電磁先導(dǎo)閥;以德國(guó) Marco公司為代表的集金屬一塑料密封，浮動(dòng)回液 閥座結(jié)構(gòu)和差動(dòng)功能閥芯于一體的插裝式主閥和放 大杠桿推動(dòng)的陶瓷密封結(jié)構(gòu)電磁先導(dǎo)閥;以美國(guó) JOY公司為代表的金屬一塑料軟密封滑閥結(jié)構(gòu)的插 裝式直動(dòng)控制主閥和直動(dòng)式陶瓷密封結(jié)構(gòu)電磁先導(dǎo) 閥及以德國(guó)Tiefenbach公司為代表的金屬一金屬硬 密封對(duì)頂結(jié)構(gòu)的插裝式主閥和放大杠桿交叉推動(dòng)的 陶瓷結(jié)構(gòu)電磁先導(dǎo)閥.以上4種典型結(jié)構(gòu)的電液控 換向閥均已得到廣泛應(yīng)用，性能穩(wěn)定.國(guó)內(nèi)天地瑪

13、第35卷第11期煤炭科學(xué)技術(shù)2007年11月 珂公司2005年研制完成的整體插裝式電液控?fù)Q向 閥取得了安標(biāo)證書，分別在伊泰集團(tuán)宏景塔礦，兗 礦集團(tuán)濟(jì)三礦，國(guó)投新集劉莊礦和西山集團(tuán)杜兒坪 礦使用.該閥采用整體插裝式結(jié)構(gòu)，并且全部選用 不銹鋼等防銹，防腐材料，電磁先導(dǎo)閥，主閥，精 密過濾器，進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y和回液?jiǎn)蜗蜷y集成于一體.與國(guó)外產(chǎn)品比較，在額定壓力，額定流量,密封性 能和產(chǎn)品可靠性方面均達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平;結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)的可加工性能較國(guó)外產(chǎn)品好,結(jié)構(gòu)更加緊湊.在 主閥閥芯的拆卸方面不及國(guó)外產(chǎn)品方便.另外，國(guó) 產(chǎn)不銹鋼材質(zhì)未達(dá)到進(jìn)口水平.大流量輔助閥.DBT，Tiefenbach和JOY 公司的大流量液

14、控單向閥，大流量安全閥的額定流 量能達(dá)到500L/min，額定壓力能達(dá)到50MPa.國(guó) 內(nèi)天地瑪珂公司的大流量液控單向閥在技術(shù)參數(shù)指 標(biāo)上已經(jīng)達(dá)到國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的水平，但在瞬態(tài)沖擊 的理論分析和測(cè)試方式上，與國(guó)外有差距,在如何 控制瞬態(tài)沖擊方面缺少定量分析的依據(jù);國(guó)內(nèi)安全 閥的最大額定流量為320L/min,壓力為45MPa, 與進(jìn)口產(chǎn)品相比，還有一定差距.(4)工作介質(zhì)過濾系統(tǒng).國(guó)外液壓支架電液 控制系統(tǒng)的工作介質(zhì)擁有一套分級(jí)多層次過濾的完 整過濾體系.從泵站輸出的高壓液體經(jīng)過電動(dòng) (或手動(dòng))控制反沖洗高壓過濾站或者全液壓控制 射流反清洗高壓過濾站過濾后，在進(jìn)人每架液壓支 架前再通過手動(dòng)或電動(dòng)

15、反沖洗過濾器進(jìn)行過濾，保 證支架液壓元件工作介質(zhì)的清潔，最后在電磁先導(dǎo) 閥進(jìn)液口配有精密的安全過濾器，用于過濾架內(nèi)液 壓元件磨損產(chǎn)生的微小顆粒，保證電磁先導(dǎo)閥不被 污染.過濾器采用全不銹鋼濾芯，過濾精度在25 otm以上，濾芯能承受20MPa以上的壓差.國(guó)內(nèi) 對(duì)工作介質(zhì)過濾系統(tǒng)的研究起步較晚,2006年， 天地瑪珂公司已經(jīng)研制出了電動(dòng)和手動(dòng)控制反沖洗 高壓過濾站以及手動(dòng)反沖洗過濾器等產(chǎn)品,過濾器 濾芯采用不銹鋼材質(zhì)，精度達(dá)到25otm.但國(guó)產(chǎn)濾 網(wǎng)與德國(guó)進(jìn)口濾網(wǎng)相比,從材質(zhì)和生產(chǎn)工藝還有差 距，國(guó)產(chǎn)濾芯只能承受10MPa以下壓差.另外， 國(guó)內(nèi)液壓支架電液控制系統(tǒng)工作介質(zhì)過濾及檢測(cè)體 系還沒有建

16、立，液壓支架制造商和煤礦用戶沒有一 個(gè)可以執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)工作介質(zhì)清潔度的保持在認(rèn) 識(shí)上存在偏差，也沒有形成一個(gè)有效的操作規(guī)程， 往往由于液壓支架出廠和井下安裝調(diào)試初期，液壓 缸和管路系統(tǒng)清潔度達(dá)不到要求，造成過濾站和過 濾器濾芯嚴(yán)重堵塞，擊穿失效，導(dǎo)致液壓閥，尤其 是電磁先導(dǎo)閥損壞的現(xiàn)象.3.2液壓支架電液控制系統(tǒng)早期的支架電液控制系統(tǒng)是由單片機(jī)系統(tǒng)組成 的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由于當(dāng)時(shí)處于單片機(jī)發(fā)展初期，控 制系統(tǒng)具有的特點(diǎn)是速度慢，容量小,I/O少，芯 片的集成度低，系統(tǒng)資源不足，一般需要使用外圍 芯片進(jìn)行擴(kuò)充，來滿足用戶需求.當(dāng)時(shí)主要采用 Z80和C51系列單片機(jī)進(jìn)行電液控制系統(tǒng)的開發(fā), 控制系統(tǒng)

17、的時(shí)鐘速度為48MHz，程序存儲(chǔ)器和 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量不大于64kB，系統(tǒng)主要采用 485或非標(biāo)準(zhǔn)通信接口，操作軟件普遍采用匯編語(yǔ) 言完成，開發(fā)周期較長(zhǎng).進(jìn)人20世紀(jì)90年代后， 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)從速度， 容量和集成度都有了較大的提高，出現(xiàn)了嵌人式系 統(tǒng)并不斷發(fā)展，電液控制系統(tǒng)時(shí)鐘速度可達(dá)22 MHz以上，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量都達(dá) 到了 512kB，CAN總線，以太網(wǎng)技術(shù)在電液控制 系統(tǒng)中得到了成功的應(yīng)用，軟件設(shè)計(jì)采用以C語(yǔ) 言為主，匯編語(yǔ)言為輔，采用交叉匯編的方式進(jìn)行 編程，內(nèi)嵌操作系統(tǒng),采用搶先多任務(wù)調(diào)度方式進(jìn) 行多任務(wù)管理，提高了軟件的實(shí)時(shí)性能，縮短了開 發(fā)周

18、期.隨著新型的OLED顯示材料的出現(xiàn)，控制 系統(tǒng)也逐步采用了漢化的人機(jī)交互界面，隨著功率 驅(qū)動(dòng)芯片技術(shù)，貼片技術(shù)的不斷發(fā)展，使電液控制 技術(shù)不斷提高，電液控制系統(tǒng)已經(jīng)成熟.3.3工作面自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)集成.將采煤機(jī)，支架電液 控制系統(tǒng),工作面三機(jī)通信控制系統(tǒng)，泵站控制系 統(tǒng)，帶式輸送機(jī)通信控制系統(tǒng)及供電系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合 起來，通過本安型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，接人到礦井 環(huán)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳;實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)工 作面設(shè)備工況及故障并傳輸?shù)焦ぷ髅嫦锏篮偷孛嬗?jì) 算機(jī);實(shí)現(xiàn)在地面調(diào)度指揮中心對(duì)綜采工作面設(shè)備 的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示等;通過互聯(lián) 網(wǎng)絡(luò)發(fā)布和OPCServer技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

19、工 作面生產(chǎn)情況.（2）自動(dòng)化集中控制.將采煤機(jī)電控系統(tǒng)（隨采煤機(jī)成套）,支架電液控制系統(tǒng),工作面三 機(jī)通信控制系統(tǒng),泵站控制系統(tǒng)（乳化液泵站和 噴霧泵站），帶式輸送機(jī)通信控制系統(tǒng)及供電系統(tǒng) 有機(jī)結(jié)合起來，并接人礦井自動(dòng)化系統(tǒng)的以太網(wǎng)， 實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)及工作面設(shè)備的集中控制,保護(hù)，第35卷第11期煤炭科學(xué)技術(shù)2007年11月 閉鎖，沿線通信等功能，確保各設(shè)備協(xié)調(diào),連續(xù)， 高效，安全運(yùn)行.可以對(duì)帶式輸送機(jī),工作面破 碎，轉(zhuǎn)載，前后部刮板輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)啟?？刂疲?聯(lián)鎖啟?？刂?，閉鎖，保護(hù)等功能;實(shí)現(xiàn)乳化液泵 和噴霧泵的單點(diǎn)啟?？刂?自動(dòng)化控制，保護(hù)等功 能;實(shí)現(xiàn)工作面內(nèi)運(yùn)輸能力和落煤量的自動(dòng)匹配；

20、 實(shí)現(xiàn)根據(jù)煤倉(cāng)倉(cāng)位對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)控制等.（3）以采煤機(jī)位置為依據(jù)的支架自動(dòng)控制（跟機(jī)自動(dòng)化）.要實(shí)現(xiàn)液壓支架跟隨采煤機(jī)自動(dòng) 操作，首先液壓支架電液控制系統(tǒng)要獲得采煤機(jī)運(yùn) 行的當(dāng)前位置和牽引方向，通過2種方法獲得采煤 機(jī)位置即紅外線法和與采煤機(jī)數(shù)據(jù)通信法,2種方 法互為備用.其次，根據(jù)采煤工藝的要求編制程 序,通過參數(shù)調(diào)整，在工作面不同位置不同區(qū)段支 架控制器控制支架完成不同的工藝動(dòng)作，如自動(dòng)收 護(hù)幫板,自動(dòng)移架啟動(dòng)伸護(hù)幫板啟動(dòng)推刮板輸 送機(jī)，自動(dòng)控制放頂煤，自動(dòng)拉后部刮板輸送機(jī) 等.4液壓支架電液控制及工作面自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)4.1支架液壓控制技術(shù)高工作阻力支架大流量液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài) 特性深入

21、研究.國(guó)內(nèi)對(duì)于強(qiáng)力支架大流量液壓系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)，往往是以普通支架液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為 基礎(chǔ)，結(jié)合國(guó)外大公司為樣板的模式來完成的.由 于對(duì)全工作面支架大流量液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性研究 不充分，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)局部控制回路或部分液壓元件 不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要的情況.充分利用流體計(jì)算 軟件,對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行理論計(jì)算，為工作 面主供，主回液壓系統(tǒng)管路及其液壓元件進(jìn)行合理 匹配，將液壓系統(tǒng)從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為定量設(shè) 計(jì),是將來發(fā)展的方向.乳化液泵站本安型電磁卸荷閥及多級(jí)泵源智能聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的建立.普通機(jī)械泵站卸荷閥由于 受彈簧剛度的限制,造成其在卸荷閥工作過程中， 系統(tǒng)壓力波動(dòng)范圍較大,一般在5MPa左右.全工

22、 作面液壓支架組成一個(gè)龐大的分布式液壓系統(tǒng),工 作狀況復(fù)雜,不同支架同時(shí)工作時(shí)關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，往 往造成主供液系統(tǒng)壓力波動(dòng)很大，有時(shí)會(huì)影響到支 架動(dòng)作的可靠性.研制一種壓力波動(dòng)范圍在1MPa 以內(nèi)的泵站本安型電磁卸荷閥，及以電磁卸荷閥為 載體，多極泵源智能聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，即當(dāng)主供液管路壓 4力降至某一點(diǎn)壓力值時(shí)，啟動(dòng)另一臺(tái)或多臺(tái)泵源； 當(dāng)系統(tǒng)壓力升高至某一壓力區(qū)域時(shí)，關(guān)閉一臺(tái)或多 臺(tái)泵源.這樣不僅改善了主供液系統(tǒng)的壓力波動(dòng)狀 況,也有效利用了泵源.高初撐力自動(dòng)保證系統(tǒng)的研究.由于受 大流量乳化液泵源工作壓力的限制，液壓支架初撐 力和工作阻力相差太大.有些強(qiáng)力支架立柱安全閥 調(diào)定壓力在47MPa以上，而液

23、壓系統(tǒng)工作壓力大 多在2830MPa，這樣初撐力還不及工作阻力的 2/3,不利于對(duì)頂板的有效支護(hù).提高初撐力，研制高初撐力自動(dòng)保證系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行了多年的 研究，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，但至今仍然沒有一套完整 的解決方案.隨著電液控制系統(tǒng)應(yīng)用日趨成熟，如 何利用電液系統(tǒng)控制方式的靈活性，研究出一套實(shí) 用可靠使用方便的高初撐力自動(dòng)保證系統(tǒng)也是支架 液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì).支架液壓系統(tǒng)污染控制及檢測(cè)體系建立與研究.國(guó)產(chǎn)支架電液控制系統(tǒng)中因工作介質(zhì)污染 造成電磁先導(dǎo)閥損壞的比例遠(yuǎn)高于全套液壓支架進(jìn) 口的電液控制系統(tǒng).究其原因，主要是國(guó)內(nèi)沒有建 立一套完整適合電液控制液壓系統(tǒng)的污染控制及檢 測(cè)體系標(biāo)準(zhǔn).現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)

24、不能滿足電磁先導(dǎo)閥等高精 密液壓元件的使用要求.這樣，在國(guó)內(nèi)不同制造商 之間不能按原裝進(jìn)口液壓支架那樣遵照同一標(biāo)準(zhǔn)體 系,對(duì)所有液壓缸，管路輔件，液壓元件等裝配環(huán) 境進(jìn)行統(tǒng)一要求.表現(xiàn)的直接后果是，國(guó)產(chǎn)支架安 裝初期電磁先導(dǎo)閥因介質(zhì)污染損壞數(shù)量較多，經(jīng)過一個(gè)多月更換后，電磁先導(dǎo)閥損壞數(shù)量明顯減少， 達(dá)到甚至少于全套進(jìn)口液壓支架的水平.另外，由于國(guó)內(nèi)支架液壓系統(tǒng)過濾體系及標(biāo)準(zhǔn) 沒有建立,加上工作介質(zhì)，過濾芯性能以及過濾系 統(tǒng)的檢測(cè)，檢修，維護(hù)不到位等原因的影響，造成 短時(shí)間內(nèi)過濾系統(tǒng)失效,電液控制系統(tǒng)工作狀況受 到極大的威脅.要改變以上狀況，有必要對(duì)支架液 壓系統(tǒng)污染控制及檢測(cè)體系進(jìn)行研究，建立

25、支架液 壓系統(tǒng)分級(jí)過濾體系，并制定過濾系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn).4.2液壓支架電液控制技術(shù)支架控制器研究.支架控制器是電液控制系統(tǒng)的核心，其主要研究發(fā)展方向是解決薄煤 層，放頂煤等特殊條件下的電液控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù) 難題，采用遙控技術(shù)實(shí)現(xiàn)電液控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離遙 控操作，進(jìn)一步增強(qiáng)工作面支架控制器的控制功 能，使控制軟件智能化，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)第35卷第11期煤炭科學(xué)技術(shù)2007年11月 總線標(biāo)準(zhǔn)靠攏，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能，提高網(wǎng)絡(luò)速率和運(yùn) 行效率，并將支架控制器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)匯入礦井環(huán)網(wǎng).電液控制系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)研究.與工作面的采煤機(jī)，刮板輸送機(jī)，轉(zhuǎn)載機(jī)等其他設(shè)備之問實(shí) 現(xiàn)接口，實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)動(dòng)，協(xié)調(diào)工作，使工作面向無 人自動(dòng)

26、化方向發(fā)展.電源系統(tǒng)研究.進(jìn)一步增加電源箱的輸 出功率，電源系統(tǒng)向大容量，智能開關(guān)型方向發(fā) 展，減少電液控制系統(tǒng)使用電源箱的數(shù)量,同時(shí)為 本安型監(jiān)控主機(jī)的研究開發(fā)創(chuàng)造條件.新型傳感器研究.采用新技術(shù)，新材料，研究開發(fā)新一代智能型傳感器，進(jìn)行煤巖分解傳感 器及其分析軟件的研究，為放頂煤支架等應(yīng)用提供 技術(shù)條件.4.3工作面自動(dòng)化技術(shù)從提高資源利用率，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，保障 安全生產(chǎn)的高度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)工作面無人化生產(chǎn)是工 作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì).然而，實(shí)現(xiàn)工作 面無人化生產(chǎn)還需要解決幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題,如工 作面采用的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù),無線接入技術(shù),煤巖識(shí) 別技術(shù)，適用不同采煤工藝的液壓支架電液控制系 統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)等.5結(jié)語(yǔ)液壓支架電液控制及工作面自動(dòng)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)煤礦安全高效開采的關(guān)鍵技術(shù),是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效工 作面的必要條件,隨著電液控制技術(shù)及工作面自動(dòng) 化技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)產(chǎn)液壓支架電液控制及工作 面自動(dòng)化系統(tǒng)將有較大的發(fā)展.作者簡(jiǎn)允:李首濱(1968 )，男，遼亍法庫(kù)人，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事煤礦綜采工作面自動(dòng)控制和監(jiān)