昝 磊 張肖偉 劉永平

(大同煤礦集團有限責任公司馬脊梁礦,山西大同 037027)

0 引言

馬脊梁礦14-3#層301-2盤區(qū)8105 綜放工作面煤層結構較復雜,煤層全厚6.62 m,凈煤厚5.16 m,含1～5層夾矸,夾矸為0.05 m～1.45 m,平均為0.29 m。局部有2#層煤層賦存,煤厚在0.94 m～2.63 m,平均為1.95 m,3#層與上覆2#層層間距為0.40 m～1.75 m,平均為1.17 m。,傾角1°～8°/3°,屬近水平煤層。煤巖類型以暗淡型為主,煤種為氣煤。2018年該工作面的液壓支架首次采用的是SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng),電液控制提供的控制方式[1]的可調性使支架的動作更合理,適應性更強。采用電液控制系統(tǒng)是液壓支架提高移架速度的最有效的技術途徑,既是實現(xiàn)高產高效的基礎,也是實現(xiàn)生產自動化的技術基礎,支架電液控制系統(tǒng)已經成為煤礦采煤工作面生產技術水平的重要標志[2]。

1 SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)概述

SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)是將電子技術、計算機控制技術和液壓技術結合為一體的新技術產品。采用電液控制會加快支架的動作速度,提高自動化程度,減少員工操作勞動量,提高效率,增強安全保障功能。檢測技術和計算機技術的應用提高了支架工況和控制過程的信息化程度和監(jiān)視功能。電液控制取代手動液壓控制將減少人工控制的隨意性和不準確性,提高控制質量。

2 系統(tǒng)結構組成

SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)的核心部件是支架人機操作界面、支架控制器、電液換向閥組、傳感器和電源箱等。

系統(tǒng)關鍵部分的作用如下：

(1)人機操作界面的作用為：1按鍵作用(選架,發(fā)送操作命令；調用菜單)；2 起到安全保障作用(閉鎖；急停；停止)；3信息顯示(顯示控制器狀態(tài))。

(2)支架控制器的作用為：1.接受/發(fā)送指令；2.執(zhí)行程序,驅動電磁閥動作；3.數(shù)據(jù)采集,上報給信號轉換器。

(3)電液換向閥組是電液控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件。閥組具有11個工作口,通過5個電磁先導閥(相當于5片操縱閥),完成對主閥的電液控制。主閥除通過電磁先導閥進行控制外,在電磁先導閥上還備有手動控制按鈕,以方便支架在維修或電控出現(xiàn)異常時進行操作控制。

(4)傳感器的作用為：測壓(壓力傳感器)；測傾角(傾角傳感器)；測距離(激光測距儀)；測行程(行程傳感器)；發(fā)送接收功能(紅外)。

(5)電源箱的作用：輸入交流電,輸出直流電。

(6)隔離耦合器(型號SAC-I)的作用：主要工作是為工作面鋪設千兆工業(yè)以太環(huán)網網絡,傳輸數(shù)字視頻以及用作支架控制器之間耦合器(可替代原綜采自動化系統(tǒng)中F型和B型耦合器)。

(7)監(jiān)控主機的基本功能：在程序作用下,通過采集各種設備的工作狀態(tài)信息,并用顯示屏幕顯示,通作程序軟件將有用信息傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C。

具體的SAC 型支架電液控制系統(tǒng)配置連接見圖1,電液控制系統(tǒng)結構圖見圖2.

圖1 SAC型支架電液控制系統(tǒng)配置連接圖

一個支架連接一個紅外線接受器,一般固定在支架的立柱上,應和發(fā)射器處在同一水平高度,接收器上的LED燈應該豎排。采煤機上固定紅外線發(fā)射器。

圖2 SAC電液控制系統(tǒng)結構圖

3 工作原理

支架電液控制系統(tǒng)的核心部件是支架人機操作界面、支架控制器、電磁先導閥和主閥等。操作者在支架人機操作界面實現(xiàn)與系統(tǒng)的互交,通過支架控制器驅動電磁先導閥,由電磁先導閥實現(xiàn)電液信號的轉換,最后由主閥控制油缸動作,從而實現(xiàn)支架的動作控制,支架動作過程可以通過壓力、行程和角度等傳感器進行監(jiān)測,實現(xiàn)支架的閉環(huán)控制。

工作人員通過支架控制器發(fā)出指令,指令以電信號傳送給電磁閥,電磁閥將電信號轉換為磁信號,磁信號控制先導閥換向,先導閥換向后主閥換向,主閥換向后支架液壓油缸內的上下腔液進回液發(fā)生變化,從而使油缸動作。支架控制器還采用與其相連的傳感器信號,傳感器接收外界環(huán)境變化產生的信號,傳給電磁閥,以同樣的方式控制支架工作。

該系統(tǒng)利用電液換向閥組替代了普通的手柄操作閥組,通過支架控制器輸出操作指令,電磁驅動器將操作指令傳遞給電液換向閥組,隨后電液換向閥組通過打開或關閉進回液口給對應千斤頂供液,完成操作指令所需的動作,其信號傳遞過程如圖3所示。

圖3 SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)信號傳遞過

整個過程中,壓力傳感器、行程傳感器隨時監(jiān)測支架前后立柱的壓力以及推移千斤頂?shù)男谐?并把電信號轉換成數(shù)字信號傳遞給支架控制器,支架控制器將數(shù)據(jù)輸出到顯示屏上,便于員工觀察了解。支架控制器如圖4所示.

圖4 支架控制器

4 應用效果

SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)在8105 智能化工作面目前已經實現(xiàn)以下功能：

(1)單個支架動作的非自動控制

操作者在任意一個支架上操作,可以通過支架控制器界面上的專用鍵控制左、右分別4 個相鄰支架。本架只能進行推溜和拉后溜動作,有效的提高了工作面工作人員的安全。因而一個支架的支架控制器可以控制9 個支架進行非自動控制動作,安全性與功能性強,控制范圍大,便于操作支架。

(2)支架成組動作自動控制

SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)針對8105 工作面為自動降-移-升、推溜、拉后溜、伸縮護幫板和伸縮梁、升降前探梁、放頂煤、噴霧提供了成組自動控制功能。成組自動控制范圍為1-10(可調),改善了操作員工的勞動條件,降低了勞動強度,有利于生產效率的提高。

(3)跟機自動化

在采集了采煤機的位置信息后,依據(jù)特定的回采工業(yè)和作業(yè)流程,對采煤機的位置或者前后距離等姿態(tài)進行設定,使之能夠自動化地完成一些開采動作、自動行走、自動噴霧、自動伸縮護幫板、前探梁等功能,使生產過程更加智能化。

5 SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)的不足與解決方案

(1)不足：使用過程中出現(xiàn)支架升立柱時間較長,在正常生產中無法保證初撐力達標。

解決方案：增加本架升前柱、升后柱快捷按鍵方式,點按開始,點按結束。增加時間優(yōu)先和壓力優(yōu)先兩個選項。壓力優(yōu)先即達到初撐力(24 MPa 以上)后不再動作。時間優(yōu)先則固定升柱時間(5 分鐘內可調),達到時間后立柱將不進行動作。

(2)不足：支架噴霧無法長時間開啟,成組噴霧也會被“停止”按鈕關閉。

解決方案：增加本架前噴霧、后噴霧快捷按鍵方式,點按開始,點按結束。

(3)不足：固定抬底時間(5 分鐘內可調),達到時間后抬底將不進行動作。

解決方案：增加本架抬底快捷按鍵方式,點按開始,點按結束。

6 結束語

SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)2018 年在馬脊梁礦3#層一盤區(qū)8105工作面投入使用。每班節(jié)約人力5人,提高工作效率50%,比使用原系統(tǒng)多收益1 000 萬元。

采用SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)實現(xiàn)了減人增效,提高了綜采工作面的生產效率。實現(xiàn)了鄰架目視半自動化操作,條件允許下,還能實現(xiàn)較遠距離全自動操作,保證了工作人員的人身安全。SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)操作簡單,符合煤礦生產需要,有利于推廣應用。