煤矿液压支架电液控制系统

煤矿液压支架电液控制系统

赵瑞杰

国家能源集团神东设备维修中心 719315

液压支架是一种基于液体压力原理的液压动力装置，其通过利用液体压力产生支撑力并实现自动移动的方式，用于进行顶板支护。在煤矿综合机械化采煤过程中，液压支架与采煤机、刮板输送机被统称为“三机”，并且被视作不可或缺的配套设备之一。

液压支架的移架速度对工作面的生产效率起着重要的影响，使用液压支架电液控制系统是实现工作面高产高效最有效的最佳技术方式。液压支架电液控制系统是一种结合电子技术、计算机控制技术和液压技术的新型技术体系。煤矿综采工作面生产技术水平的重要标志是这项技术的应用。目前国内的液压支架电液控制技术已经非常成熟，而且具有不断扩大的控制功能，使其对工作面的适应能力不断增强，同时可靠性也有了显著提高。目前国内主要液压支架电液控制系统的供应商包括郑州煤机厂、北京天地玛珂公司、四川神坤公司和天津华宁公司。

一、电液控制系统核心

    液压支架的电液控制系统使用电液阀将原本需要人工控制的操作转变为由计算机程序发送电子信号来控制。液压支架上的传感器会将工作环境和不同状态的信号发送给计算机，计算机会根据工作状态和工艺要求生成相应的控制信号，以此来控制工作面设备。

二、电液控制系统的组成、原理和基本功能

（一）电液控制系统原件

电液控制系统由多个组成部分构成，包括电源、主控制台、支架控制器、液电信号转换元件、电液控制阀组和液压系统等。

（二）电液控制系统的基本原理

（1）双向邻架控制系统。每个综采工作面的液压支架都安装了控制器，操作者通过控制器选择邻架的控制方式，并据此发出相应的控制命令，这些命令将触发邻架上的电磁铁动作，将电信号转化为液压信号。随后，这些信号将控制主控阀的开启，并向支架液压缸供液。最终，这种控制过程实现了邻架支架的相应动作。

（2）双向群控系统。将工作面的支架分成多个组，本组中的第一架由操作人员按下启动键发出指令后，紧邻的支架按照预设程序动作，当动作完成后，自动向下一架的控制器发送控制信号，下一架开始动作。可以通过这种方式自动控制组内支架。

（3）整个工作面自动控制系统。电液控制系统的功能非常齐全，其中包括主控制台和红外线装置，该系统能够实现支架和采煤机全工作面的自动化控制，并能够实现它们之间的联动。具体操作方式为：每个支架上都有一个控制器与主控制台相连，当支架红外线接收装置收到采煤机红外线发射器发出的位置信号时，会将信息传送给主控制台。主控制台根据接收到的信息，下达相应的指令，从而控制相应的支架进行动作。

（三）各部分的主要功能

（1）电液控制器。电液控制器作为控制系统的关键组成部分，涵盖了信息传输处理、微处理器、数据接收装置以及操作键盘等多个要素。该控制器有两个主要功能：第一个是根据操作指令和程序来开启或关闭整个电磁阀组，从而控制起底千斤顶、平衡油缸、立柱等动作。其次，我们需要实时获取支架中的状态数据，并对其进行分析和判断，以便能够合理地控制支架的运行，并及时发现支架可能出现的故障，以便采取相应的措施。

（2）中央控制台。用户对工作面自动化水平的认可是判断整个系统是否发挥积极作用的主要依据。系统中引入电液控制器后，就能够实现全面自动化，无需借助地面中央控制室或井下控制室。

（3）辅助设备。压力传感器可以用于测定液压支架的状态，并将液压参数转换成可以读取的电子信号，在液压支架的电液控制系统中这些步骤全部依靠压力传感器来实现的。每个传感器都能提供独立的输出信号，即使发生线路中断故障，仍能精确判断位置并采取适当的措施，以便高效排除故障。

三、电液控制系统的优点

（1）保证支架的额定初始支撑力。为了确保支架达到额定的初撑力，电液控制系统可以利用压力传感器反馈的信号来控制电磁先导阀的供电时间。减少了立柱的支护所需时间，优化了支护效率。整个工作面的支架承受的力分布均匀一致，进一步改善了顶板的状态。

（2）带压移架。在移架过程中，使用电液控制系统可以轻松实现带压移架，从而减少了工作面顶板对液压支架的冲击载荷，保护了顶板围岩的稳定性，并延长了液压支架的使用寿命。

（3）改善采煤机和刮板机的工作状况。绝大多数电液控制支架都是推进式的。这就意味着输送机在拉回方面表现更为稳定，能够通过最大位移量使所有支架都紧密贴合在工作面输送机的一侧，从而保持一个较直的工作面。移架步距准确，顶线切平整齐，增强了支护效果，同时提升了刮板输送机和整个工作面直线性，并使得采煤机切割更加准确。改善了刮板输送机和采煤机的工作状况。此外，在同时推溜多个刮板机的情况下，可以使刮板机缓慢弯曲，从而避免在溜槽链接处产生过大的应力。

四、电液控制系统的应用效果

（一）发挥设备的良好实用性

根据煤矿开采企业在实际应用中的经验，液压支架电液控制系统被证实具有显著的人力和物力节约效果，且适用范围广泛有效。该系统在设备运行过程中能够有效预防重大故障的发生。通过应用计算机程序对采煤作业进行智能化排程，以确保机械设备充分发挥其最大效能，提高支架性能，实现多个支架之间的协调运行。

（二）保障工作面的安全生产

（1）电液控制系统的作用是将监测与控制功能整合在一起，以优化工作面支护，实现额定阻力和带压移架等操作，从而更好的保护工作面，提升工作环境，有效的防止顶板事故的发生。

（2）为确保作业人员的安全，操作人员可以在距离煤壁较远的位置来工作。

（3）电液控制系统的广泛应用对井下无人作业面起到了巨大的支持作用，更进一步推动了煤矿生产自动化的发展。

（三）提高劳动生产率

在煤矿的开采过程中，利用液压支架电液系统可以有效降低人工操作所带来的辅助时间浪费，提升系统的响应速度。同时结合计算机系统的应用，能够合理调整采煤工序，从而实现机械设备动力的最大化利用。应用该系统可以编组运行支架，并完成多个支架的操作，从而极大提高采煤的效率与质量水平，特别在较薄煤层的工作面中，电液控制系统可以自动移架并进行跟机定量推溜，通过远程控制顺槽推动，在工作面实现无人作业，进一步改善井下工人的劳动条件。

总之，随着我国计算机技术和智能自动化控制技术的不断发展，煤矿开采已经朝向智能自动化的方向发展在这一趋势下，液压支架电液控制系统成为不可或缺的重要设备，并且在煤矿开采中发挥着关键的作用。煤矿开采液压支架电液控制系统的应用，能够显著提升井下采煤作业生产效率，使智能自动化生产达到另一个更高的水平。

作者简介：赵瑞杰 1982.10.18 男 陕西大荔 汉 本科 助理工程师 国家能源集团神东设备维修中心 研究方向: 液压系统