沈陽三一重型裝備有限公司 邢 礁 曹桂豐

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

沈陽三一重型裝備有限公司 邢 礁 曹桂豐

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、國外液壓支架電控技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

國外在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)對支架的單個(gè)功能進(jìn)行控制。美國、德國、波蘭等國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)煤國家綜采工作面液壓支架的標(biāo)準(zhǔn)控制裝備，在美國、澳大利亞、德國等國家已經(jīng)普遍應(yīng)用。此外，中國、斯洛文尼亞、南非、俄羅斯、波蘭、墨西哥、加拿大等國家也已大量使用。當(dāng)前國際上主流的液壓支架電液控制器主要有：德國DBT公司的PM4型控制器、德國MAR-CO公司的PM31和PM32型控制器和美國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EEP公司的PRll6型控制器和蒂芬巴赫的ASGS型控制器等。德國采礦技術(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年針對電液控制系統(tǒng)，我國出現(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。我國研制的支架電液控制系統(tǒng)結(jié)合了中國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、美國、波蘭等國家的液壓支架電液控制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，我國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)，國產(chǎn)控制器的抗干擾能力差，可靠性不夠高。此外，國產(chǎn)的電液控制閥在性能上與國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、對研發(fā)液壓支架電液控制系統(tǒng)的建議

針對電磁兼容技術(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)勢力量，各發(fā)揮所長。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

液壓支架電液控制器主要發(fā)展趨勢是：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)簡單化。預(yù)計(jì)在未來的2～5年，國產(chǎn)控制器將開始逐步取代進(jìn)口控制器，同時(shí)國產(chǎn)支架電液控制系統(tǒng)將在國內(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

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

[1]王國法，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)