袁建平

(黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦,陜西 黃陵 727307)

SAC綜采電液控自動(dòng)化在黃陵―號(hào)煤礦的應(yīng)用

袁建平

(黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦,陜西 黃陵 727307)

本文就SAC電液控自動(dòng)化在黃陵一號(hào)煤礦1001智能化綜采工作面的應(yīng)用,簡(jiǎn)要介紹了SAC綜采電液控制系統(tǒng)的配置及構(gòu)成。實(shí)施電液控制將加快支架動(dòng)作速度,提升自動(dòng)化程度,減少操作勞動(dòng)量,提高效率,加強(qiáng)安全保障,增加了支架工況和控制過(guò)程的信息化和監(jiān)視功能。

電液控支架;薄煤層;遠(yuǎn)程控制;自動(dòng)化

支架電液控制是計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和液壓技術(shù)綜合一體化的新技術(shù)。實(shí)施電液控制將加快支架動(dòng)作速度,提升自動(dòng)化程度,減少操作勞動(dòng)量,提高效率,加強(qiáng)安全保障,增加支架工況和控制過(guò)程的信息化和監(jiān)視功能。電液控制取代手動(dòng)操縱閥控制將減少人工控制的隨意性和不準(zhǔn)確性,提高控制質(zhì)量。電液控制提供的控制方式和過(guò)程的可調(diào)節(jié)性使支架的動(dòng)作更合理,更能滿(mǎn)足實(shí)際需求,對(duì)工作面條件的適應(yīng)性更強(qiáng),在支架應(yīng)用的各個(gè)方面可望獲得較佳的效果。

1 SAC綜采電液控制系統(tǒng)的配置及構(gòu)成

SAC型電液控制系統(tǒng)配置及構(gòu)成如下：

(1)支架控制器和所連接的人機(jī)操作界面、傳感器及電液閥組等為每支架一套。傳感器包括壓力傳感器(測(cè)支柱下腔或其他液壓缸內(nèi)的液壓力),行程傳感器(測(cè)推移或其他千斤頂活塞桿的行程),檢測(cè)采煤機(jī)運(yùn)行位置的裝置,根據(jù)需要還可配備其他傳感器,如傾角傳感器等。電液閥組為單元組合形式,同一個(gè)單元的兩個(gè)主控閥一般分別用來(lái)控制同一液壓缸的伸和縮,也可控制其他不同的功能。閥組一共集成多少個(gè)單元,取決于被控對(duì)象和功能的多少［1］。

(2)工作面的支架控制器等所有裝置部件需要專(zhuān)用電源裝置(電源箱)供電,并非每架一個(gè)電源。一路獨(dú)立電源為相鄰的4個(gè)支架控制單元供電,因此控制器基于供電關(guān)系而被分組。分組的標(biāo)志是每(同一電源)組兩端都有一個(gè)隔離耦合器,隔斷了組與組間的電氣連接又通過(guò)光電耦合器溝通數(shù)據(jù)信號(hào),此外還為電源引入本組提供通道。這種方式是為實(shí)現(xiàn)安全所采取的措施之一。

(3)信號(hào)轉(zhuǎn)換器作為工作面支架控制器的數(shù)據(jù)聚集層,匯集工作面?zhèn)鞲衅鳌⒅Ъ軇?dòng)作以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)；作為采煤機(jī)位置信號(hào)匯集與位置識(shí)別裝置,進(jìn)行采煤機(jī)位置信號(hào)分析處理,確定采煤機(jī)位置；進(jìn)行工作面支架控制器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信狀況及其通訊系統(tǒng)完整性檢測(cè)；作為數(shù)據(jù)緩沖器,可以將未上傳的數(shù)據(jù)暫存到信號(hào)轉(zhuǎn)換器中,在空閑時(shí),將數(shù)據(jù)上報(bào)到井下主控計(jì)算機(jī)上,并將主控計(jì)算機(jī)修改的參數(shù)或控制命令發(fā)送到工作面控制器；作為跟機(jī)控制器,可以實(shí)現(xiàn)工作面支架跟機(jī)自動(dòng)化控制。

(4)系統(tǒng)可選擇配置采煤機(jī)位置檢測(cè)裝置和以采煤機(jī)位置為依據(jù)的支架自動(dòng)控制功能。

(5)位于順槽巷道中的主控計(jì)算機(jī)通過(guò)一條與架間一樣的干線(xiàn)電纜連接器與工作面端頭的信號(hào)轉(zhuǎn)換器聯(lián)通。主控計(jì)算機(jī)有接口可與采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通信。主控計(jì)算機(jī)還備有與地面監(jiān)控主機(jī)或其他計(jì)算機(jī)通信的接口。

(6)所有支架控制器之間按順序互聯(lián),在分組界點(diǎn)經(jīng)隔離耦合器中介,再與信號(hào)轉(zhuǎn)換器連接,直至連接到主控計(jì)算機(jī),形成完整網(wǎng)絡(luò),都是靠干線(xiàn)電纜連接器。每個(gè)支架控制器都有地址編號(hào),地址號(hào)是按順序連續(xù)的。

(7)SAC系統(tǒng)除電源箱為隔爆兼本質(zhì)安全型外,其他均為本質(zhì)安全型。

2 液壓系統(tǒng)技術(shù)特征和參數(shù)

(1)工作面采用雙進(jìn)雙回環(huán)形供液系統(tǒng),輸送機(jī)電纜槽內(nèi)安置一路主進(jìn)、回液管路。

(2)順槽供液系統(tǒng)需配備的膠管數(shù)量：DN40主供液管700m,工作壓力31.5MPa；DN50主回液管700m,工作壓力不低于14MPa；DN32主回液管700m,DN19冷卻供液管700m。

(3)電纜槽內(nèi)主供、回液管規(guī)格和架間主供、回液管相同。架間高壓供液管公稱(chēng)直徑DN40mm,回液管公稱(chēng)直徑DN50mm。架間噴霧系統(tǒng)管公稱(chēng)直徑DN25mm。

(4)供液管路在進(jìn)入工作面前設(shè)有自動(dòng)反沖式高壓過(guò)濾站,過(guò)濾精度不大于25μm,流量不小于2000L/min。

(5)支架液壓系統(tǒng)配置流量不小于320L/min電磁換向閥、配備自動(dòng)噴霧系統(tǒng),并由電液系統(tǒng)編程,電磁閥單獨(dú)控制,保證煤機(jī)割煤后滅塵。

(6)順槽供液管路應(yīng)給運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和膠帶機(jī)尾留有供回液接口。

(7)每臺(tái)支架的進(jìn)液管上安裝自動(dòng)反沖式過(guò)濾器,過(guò)濾精度小于25μm,流量不小于800L/min。

(8)推移千斤頂推溜控制回路設(shè)液壓閉鎖裝置,防止運(yùn)輸機(jī)倒拉,安裝1個(gè)安全閥,流量不小于200L/min。

(9)立柱的平衡千斤頂安雙向液壓鎖,安全閥流量不小于200L/min。

(10)立柱非傳感器側(cè)的單向鎖安有雙針高壓防震壓力表(量程80MPa),而且立柱都安裝1個(gè)大流量安全閥,流量不小于500L/min,1個(gè)安全閥,流量不小于250L/min［2］。

3 液壓支架的自動(dòng)化

在支架電液控制系統(tǒng)標(biāo)配基礎(chǔ)上,通過(guò)增加接近傳感器、傾角傳感器等以實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)化控制。

圖1 SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)圖

1001 智能化綜采工作面每個(gè)液壓支架上配置有一套支架控制單元,支架控制單元以26功能支架控制器為核心控制部件,支架控制單元包含1個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)器、1個(gè)支架控制器、1個(gè)推移千斤頂行程傳感器、1個(gè)電液控?fù)Q向閥、1個(gè)護(hù)幫板動(dòng)作感知接近傳感器、1個(gè)監(jiān)測(cè)支架頂板壓力的立柱壓力傳感器、1個(gè)監(jiān)測(cè)采煤機(jī)運(yùn)行位置及方向的紅外線(xiàn)接收器、1個(gè)頂梁姿態(tài)檢測(cè)角度傳感器及連接安裝設(shè)備所需的附件等［3］。

3.1 中部跟機(jī)自動(dòng)化

圖2 中部跟機(jī)自動(dòng)化示意圖

3.2 操作臺(tái)遠(yuǎn)程控制功能

以往的遠(yuǎn)程操作基本就是將電液控的控制器延伸到監(jiān)控中心來(lái),實(shí)現(xiàn)基本的單架控制、成組控制以及跟機(jī)控制。這種方法可以滿(mǎn)足一般工作面的需要,但是對(duì)于陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦的工作面來(lái)說(shuō),就無(wú)法進(jìn)行及時(shí)有效的人工干預(yù)。因此在原有遠(yuǎn)程控制方式的基礎(chǔ)上,天瑪公司開(kāi)發(fā)了一套新型的液壓支架操作臺(tái)［4］。

1001 智能化工作面跟機(jī)自動(dòng)化開(kāi)啟后,由于部件損壞、液壓故障等原因?qū)е碌囊簤褐Ъ軇?dòng)作不到位或漏架等現(xiàn)象,需要工人進(jìn)行遠(yuǎn)程人工干預(yù)。而陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦的工作面較大,必須要求操作臺(tái)在開(kāi)采過(guò)程中能迅速地發(fā)出指令,以往的操作方式通過(guò)輸入支架號(hào)、成組功能、動(dòng)作方向再啟動(dòng)動(dòng)作時(shí),采煤機(jī)已經(jīng)運(yùn)行了幾個(gè)支架。

圖3 液壓支架遠(yuǎn)程操作臺(tái)

因此設(shè)計(jì)該工作面開(kāi)采過(guò)程中必須使用的三個(gè)跟機(jī)功能：三角煤跟機(jī)、中部架跟機(jī)移架以及跟機(jī)推溜,隨動(dòng)控制功能通過(guò)簡(jiǎn)單的三五次按鍵,即可快捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架的人工干預(yù),滿(mǎn)足了煤礦多產(chǎn)高效的需要［5］。

4 常見(jiàn)故障及處理方法

4.1 通訊故障

①工作面人機(jī)操作界面顯示“XXX號(hào)支架左鄰架通訊故障”

原因：與左鄰架通訊故障?？赡苁青徏苓B接器、控制器C1口、左鄰架控制器C7口三者之一或者幾個(gè)有問(wèn)題,也有可能是控制器CAN通訊有問(wèn)題。

處理方法：用替代品逐一排除,是哪件的問(wèn)題更換哪件。

②工作面人機(jī)操作界面顯示“XXX號(hào)支架網(wǎng)絡(luò)編號(hào)重復(fù)”

處理方法：重新編號(hào)。

③工作面人機(jī)操作界面顯示“XXX號(hào)支架右鄰架通訊故障”

原因：與右鄰架通訊故障?？赡苁青徏苓B接器、控制器C7口、右鄰架控制器C1口三者之一或者幾個(gè)有問(wèn)題,也有可能是控制器CAN通訊有問(wèn)題。

處理方法：用替代品逐一排除,是哪件的問(wèn)題更換哪件。

④工作面人機(jī)操作界面顯示“XXX號(hào)支架網(wǎng)絡(luò)編號(hào)錯(cuò)誤”

處理方法：重新編號(hào)。

⑤工作面人機(jī)操作界面顯示“XXX號(hào)支架總線(xiàn)通訊故障”

原因：本架總線(xiàn)通訊故障。可能是本架靠近信號(hào)轉(zhuǎn)換器一端連接器的問(wèn)題,也有可能是控制器CAN通訊有問(wèn)題。

處理方法：用替代品逐一排除,是哪件的問(wèn)題更換哪件［6］。

4.2 電磁閥不動(dòng)作

處理方法：用“系統(tǒng)檢測(cè)”菜單列中的對(duì)應(yīng)電磁閥來(lái)進(jìn)行檢測(cè),若顯示“未安裝”則用排除法判斷是控制器輸出口、連接線(xiàn)、電磁閥口哪里有問(wèn)題,然后更換。

4.3 人機(jī)操作界面故障

人機(jī)操作界面黑屏、連續(xù)復(fù)位、按鍵不動(dòng)或沒(méi)響應(yīng)。

處理方法：換人機(jī)操作界面。

4.4 推溜行程傳感器故障

①顯示****,傳感器測(cè)量值超出量程,或明顯與實(shí)際不符的,或損壞。

原因及處理方法：

原因傳感器插座與傳感器線(xiàn)的連接處接線(xiàn)端子被壓壞,產(chǎn)生漏電個(gè)別傳感器在下井之前的測(cè)試不完全、方法不正確或測(cè)量用電池電壓低造成測(cè)量結(jié)果不真實(shí)傳感器在下井后沒(méi)有及時(shí)安裝,導(dǎo)致千斤頂進(jìn)水或千斤頂本身有裂隙,造成進(jìn)水,發(fā)生漏電本架或同一電源組內(nèi)的其他傳感器或電纜損傷導(dǎo)致漏電、短路電流干擾對(duì)本傳感器測(cè)量值產(chǎn)生干擾由于傳感器本身的干簧管位置差異,導(dǎo)致過(guò)推現(xiàn)象的產(chǎn)生,即千斤頂?shù)耐瞥鑫恢脤?dǎo)致小磁環(huán)超出了傳感器電路的測(cè)量范圍傳感器線(xiàn)損傷、未接線(xiàn)導(dǎo)致線(xiàn)頭外露,從而與千斤頂外殼、大地短路、漏電傳感器本身出現(xiàn)故障處理方法換接線(xiàn)端子換成套千斤頂?shù)降孛?換傳感器換千斤頂?shù)降孛嬲{(diào)試找出漏電處,換有關(guān)設(shè)備如誤差小于50mm不用處理?yè)Q線(xiàn)換千斤頂?shù)降孛?換傳感器

②顯示####。

原因：傳感器關(guān)閉。

處理方法：修改參數(shù)打開(kāi)傳感器。

③顯示vvvv。

原因及處理方法：

原因傳感器本身出現(xiàn)故障連接器損壞控制器的C3端口有問(wèn)題處理方法換傳感器更換連接器更換控制器

4.5壓力傳感器

①顯示****或與實(shí)際值明顯不符或隨支架的升降保持恒值、無(wú)輸出或機(jī)械損傷。

原因：傳感器壞或控制器檢測(cè)口已壞,控制器與傳感器的連接電纜已壞。

處理方法：換傳感器或控制器或電纜。

②顯示####。

原因：傳感器關(guān)閉。

處理方法：修改參數(shù)打開(kāi)傳感器。

③顯示vvvv。

原因：控制器未采集到傳感器的值。

處理方法：

原因傳感器本身出現(xiàn)故障連接器損壞控制器的C4端口有問(wèn)題處理方法換傳感器更換連接器更換控制器

4.6 耦合器故障

通訊信號(hào)(中間的兩個(gè)燈閃爍表示正常,一個(gè)表示鄰架通訊,一個(gè)表示總線(xiàn)通訊)在此耦合器處中斷,而且相連的電纜完好。

處理方法：換耦合器［7］。

4.7 電源故障

①電源箱提供的一路12V直流電不正常,使本電源組內(nèi)的控制器不能啟動(dòng)。

原因：電源模塊或電源線(xiàn)損壞

處理方法：換模塊或電源線(xiàn)

②電源箱提供的直流電是正常的,但本電源組內(nèi)的控制器不能啟動(dòng)或反復(fù)復(fù)位,同時(shí)電源的指示燈變紅,而不是正常時(shí)的綠色。

原因：本電源組內(nèi)存在漏電的地方。

處理方法：先使電源只接一個(gè)控制器,看控制器能否啟動(dòng),如不能正常啟動(dòng),此控制器或它的電纜存在漏電地方。如能正常啟動(dòng),再接一個(gè)控制器看效果。通過(guò)這種方式,判斷漏電是在哪一個(gè)控制器。只插此控制器的架間電纜,看效果,然后一根一根的插它后面的電纜,確定是哪一根電纜的故障,最終找到故障點(diǎn)。

［1］寧宇.綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù),2009,37(1):1一3.

［2］郭周克.薄煤層綜采自動(dòng)化配套裝備開(kāi)采技術(shù)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù),2013,41(4):24一27.

［3］王巨光.薄煤層綜采數(shù)字化無(wú)人工作面技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.煤炭科學(xué)技術(shù),2012,40(7):72一75.

［4］高士崗.薄煤層自動(dòng)化無(wú)人工作面開(kāi)采［J］.科技信息, 2009,(33):355.

［5］劉溫暖.液壓支架電液控制系統(tǒng)［J］.煤炭技術(shù),2009,28 (4):6一7.

［6］馬鑫,張東來(lái),秦海亮,等.液壓支架電液控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［M］.煤礦機(jī)械,2007,28(2):1一3.

［7］張命林,羅躍勇.液壓支架電液控制系統(tǒng)使用中的問(wèn)題及對(duì)策［J］.煤炭科術(shù),2008,36(9):57一58.

The APPlication of SAC MechaniZed Electro-hydraulic Control Automation in Huangling No.1 Coal Mine

Yuan Jianping
(No.1 Coal Mine of Huangling Mining Co.Ltd.Huangling Shanxi 727307)

Based on the application of SAC electro一hydraulic control automation in1001 intelligent fully mechanized working faceof Huangling No.1coal mine,this paper briefly introduces the configuration and composition of SAC fully mechanized electro一hydraulic control system.The implementation of electro一hydraulic control will accelerate the stent movement speed,enhance the degree of automation,reduce the amount of labor,improve efficiency,strengthen security,and increase the support condition andinformation and monitoring functionsin controlling process.

electro一hydrauliccontrol stent;thin coal layer;remote control;automation

TD213.2

A

1003一5168(2015)07一0077一4

2015一6一15

袁建平(1967一),男,本科,高級(jí)工程師,研究方向:煤礦機(jī)電設(shè)備管理。