牛長江 任啟明

（山東能源重型裝備制造集團(tuán)有限責(zé)任公司新汶分公司，山東 新泰 271200）

煤炭一直是國民經(jīng)濟(jì)的核心支柱。整個(gè)煤炭行業(yè)的發(fā)展與公眾的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。在煤礦生產(chǎn)中，頂板控制管理的有效性是影響井下生產(chǎn)效率和安全的主要因素。電控液壓支架作為一種高效的頂板支護(hù)和管理技術(shù)，長期以來一直是地下綜采工作面不可缺少的關(guān)鍵保障。電控液壓支架作為一種綜合技術(shù)，在井下開采中得到了廣泛的應(yīng)用。在煤礦井下開采作業(yè)日趨復(fù)雜多變的情況下，推廣液壓支架的電氣控制技術(shù)具有十分重要的意義?；陔娮涌刂葡到y(tǒng)，在硬件和軟件上都有一定的優(yōu)勢。相較于過去的系統(tǒng)，該系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，可以達(dá)到我國社會(huì)發(fā)展的需求。因此，對推動(dòng)煤礦工業(yè)的發(fā)展具有更為積極的意義。

1 我國礦用液壓支架電控系統(tǒng)組成

我國礦山液壓支架電氣控制系統(tǒng)一般可分為液壓泵站、進(jìn)水管、控制閥組等。其工作原理通常是當(dāng)高壓液體滿足主控制閥組時(shí)，控制主控制閥組中單獨(dú)單元的閥門，然后通過高壓軟管。此時(shí)液壓控制元件與軟固定密封元件及各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，形成完整的電子控制系統(tǒng)，稱為液壓支架電控制統(tǒng)[1]。

它的技術(shù)特征是依照采煤機(jī)的位置，實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)采礦和崩落控制。該系統(tǒng)采用嵌入式控制和傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有著技術(shù)領(lǐng)先、便于使用以及維護(hù)、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

2 液壓支架電控系統(tǒng)的工作原理

一般來說，一個(gè)獨(dú)立的液壓支架是獨(dú)自工作的，但是同時(shí)有許多液壓支架在運(yùn)行。液壓支架由乳化液泵站高壓驅(qū)動(dòng)。通過液壓控制系統(tǒng)的支撐，可以保證液壓支架的運(yùn)動(dòng)、支撐和落地。在此基礎(chǔ)上，有效地實(shí)現(xiàn)了采礦作業(yè)的機(jī)械化。液壓支架下坡柱操作過程通常分為首先液壓控制單向閥開啟，頂梁與頂梁不分開，以實(shí)現(xiàn)卸荷沖擊；第二屋面與定量分離，下坡立柱。在實(shí)際操作環(huán)節(jié)中以輸送機(jī)為支點(diǎn)，拉動(dòng)機(jī)架移動(dòng)，輸送機(jī)由相鄰支座的移動(dòng)千斤頂固定[2]。

3 礦用液壓支架電控系統(tǒng)應(yīng)用

根據(jù)其應(yīng)用特點(diǎn)，我們?yōu)槊總€(gè)支架控制器采用CAN 節(jié)點(diǎn)，并采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。當(dāng)綜采工作面支座數(shù)大于支座數(shù)時(shí)，還需要CAN 總線中繼節(jié)點(diǎn)。

3.1 CAN 總線中繼節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

通常的CAN 節(jié)點(diǎn)僅僅需要一個(gè)MSCAN 模塊，且CAN 總線中繼節(jié)點(diǎn)在單片機(jī)中應(yīng)該兩個(gè)MSCAN 模塊，實(shí)現(xiàn)中繼功能。普通節(jié)點(diǎn)僅需要置2 個(gè)過濾器就能夠達(dá)到規(guī)定要求。針對轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)來講，可以分為直接轉(zhuǎn)發(fā)以及翻譯轉(zhuǎn)發(fā)。直接轉(zhuǎn)發(fā)需要兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)段有著同樣的數(shù)據(jù)幀格式，相反，若數(shù)據(jù)幀格式不同，則應(yīng)該采用翻譯轉(zhuǎn)發(fā)[3]。

3.2 普通的CAN 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

通常來講，CAN 總線的雙層協(xié)議在其有關(guān)芯片中固化，它采取的是飛利浦的PCA82C250?？偩€控制器采用了來自Motorola 微控制器的MSCAN 模塊。該模塊是摩托羅拉為16 位單片機(jī)設(shè)計(jì)的通用CAN 通信模塊。

4 液壓支架技術(shù)的發(fā)展方向

4.1 完善標(biāo)準(zhǔn)體系

當(dāng)前，我們國家已經(jīng)有較為完整的MT 煤礦配套設(shè)備技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。然而，由于經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)一步發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展要求，這些標(biāo)準(zhǔn)的確十分滯后，所以，我們應(yīng)該推薦一套國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓支架電氣控制系統(tǒng)。

4.2 更新設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法

與其他國家的先進(jìn)水平相結(jié)合，從我國的設(shè)計(jì)和應(yīng)用狀況出發(fā)，改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，以可用性和可靠性為設(shè)計(jì)目標(biāo)。具體來說，通過分析計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)來改善支架電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),提高可用性,此外,不能忽視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)[4]。

4.3 材料的升級換代

為了提高液壓支架的可用性，有必要對用于減輕液壓支架重量的材料進(jìn)行升級。目前，高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)是最好的材料選擇。

4.4 改進(jìn)架型

液壓支架電氣控制系統(tǒng)的關(guān)鍵任務(wù)就是確保煤礦開采的有序進(jìn)行。所以，對液壓支架電氣控制系統(tǒng)的安全要求實(shí)行進(jìn)一步改進(jìn)，逐漸發(fā)展到工作阻力大、可靠性高的支護(hù)型式要求。槽的末端支撐和推進(jìn)支撐等特殊支撐也將得到廣泛的重視和發(fā)展。

5 結(jié)語

整個(gè)煤炭行業(yè)的發(fā)展與公眾的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。在煤礦生產(chǎn)中，頂板控制管理的有效性是影響井下生產(chǎn)效率和安全的主要因素。隨著全機(jī)械化液壓支架電氣控制系統(tǒng)在我國的普及和應(yīng)用，它已不再是一項(xiàng)陌生的技術(shù)，而是地下生產(chǎn)不可缺少的技術(shù)設(shè)備。這主要是由于生產(chǎn)的高效、安全、煤礦工人改變工作環(huán)境和圖像的條件下,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換從手工操作到機(jī)械化,而且實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換從機(jī)械化向自動(dòng)化、煤礦企業(yè)將帶來明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。