韓志鑫

（晉能控股集團(tuán)挖金灣煤業(yè)公司， 山西 大同 037003）

引言

液壓支架是煤礦開(kāi)采“三機(jī)”之一，與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)并稱(chēng)為煤礦“三機(jī)”，目前煤礦開(kāi)采使用的液壓支架普遍采用電液控制系統(tǒng)。電液控制液壓支架能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操作、自動(dòng)控制，有利于降低液壓支架安裝工作難度，提高支護(hù)效率，并且自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的科學(xué)支護(hù)，改善支護(hù)效果。挖金灣煤礦采用SAC 型電液控制系統(tǒng)，在技術(shù)應(yīng)用和常見(jiàn)故障分析方面積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。

1 工作面應(yīng)用概況

挖金灣煤山4 號(hào)一盤(pán)區(qū)8102 工作面為兩巷布置的U 型工作面，工作面走向長(zhǎng)1 464.8 m，可采走向長(zhǎng)度1 424.8 m，傾向長(zhǎng)度230.2 m，煤層厚度為2.90～4.05 m，傾角 2°，平均 3.47 m，采高見(jiàn)頂見(jiàn)底開(kāi)采，容重1.4 t/m3，穩(wěn)定程度為較穩(wěn)定。本工作面選用單一傾向長(zhǎng)壁后退式大采高綜合機(jī)械化開(kāi)采的采煤方法，本工作面采用ZY12000/24/48D 型掩護(hù)試液壓支架 126 架，ZYG12000/24/48D 型過(guò)渡支架 2 架（頭 1 架尾 1 架），ZYT12000/24/48D 中置式端頭支架 7 架（頭4 架尾3 架）支護(hù)頂板，采用 SAC 型電液控制系統(tǒng)對(duì)液壓支架進(jìn)行控制[1-2]。

2 SAC 型電液控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

電液控制系統(tǒng)包含電控和液壓兩部分。液壓部分就是液壓支架的液壓回路中的新型電液閥組。原來(lái)的手動(dòng)操縱閥被電液閥組中大流量主控?fù)Q向閥取代，主控閥為液動(dòng)閥，由電液閥組內(nèi)集成的小流量電磁先導(dǎo)閥驅(qū)動(dòng)控制。系統(tǒng)的最基本的單元是每一支架上的控制單元，它以一臺(tái)支架控制器為核心，配以人機(jī)交互界面，還包含了作為自動(dòng)控制裝置必備的檢測(cè)環(huán)節(jié)（傳感器）和執(zhí)行環(huán)節(jié)（電液閥組）。在全工作面液壓支架控制器互聯(lián)的基礎(chǔ)上，在順槽巷道中設(shè)立井下主控計(jì)算機(jī)，并與工作面支架控制器網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，經(jīng)由信號(hào)轉(zhuǎn)換器使其動(dòng)作。

3 SAC 型電液控系統(tǒng)組成

SAC 型電液控系統(tǒng)配置及構(gòu)成的有關(guān)要點(diǎn)歸納如下：

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)支柱下腔或其它液壓缸內(nèi)的液壓力），行程傳感器（測(cè)推移或其它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。電液閥組為單元組合型式，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。

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。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，它隔斷了組與組間的電氣連接而又通過(guò)光電耦合器溝通數(shù)據(jù)信號(hào)。

3.1 電液換向閥

圖1 電液換向閥功能分布

電液換向閥組作為電液控制系統(tǒng)的最為關(guān)鍵的組件，電液換向閥有主、副兩個(gè)，主電液換向閥18 個(gè)功能，副電液換向閥6 個(gè)功能，其功能分布如圖1 所示。電液換向閥包括閥體、電磁先導(dǎo)閥、電磁先導(dǎo)閥護(hù)罩、先導(dǎo)閥過(guò)濾器、單向閥、DN20 大閥芯、DN10小閥芯。其中先導(dǎo)閥過(guò)濾器主要作用是針對(duì)通過(guò)各立柱、千斤的乳化液提前進(jìn)行過(guò)濾，電磁先導(dǎo)閥通過(guò)控制回液流向?qū)崿F(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的有效控制。

3.2 人機(jī)轉(zhuǎn)換控制界面

1）支架控制器界面：包括顯示器、按鍵區(qū)、信號(hào)燈、閉鎖、急停按鈕，如圖2 所示。顯示器主頁(yè)顯示內(nèi)容包括架號(hào)、支架狀態(tài)、前柱壓力、推移行程、后柱壓力、護(hù)幫板壓力、煤機(jī)位置、煤機(jī)運(yùn)行方向；閉鎖、急停按鍵均是按下實(shí)現(xiàn)閉鎖或急停，松開(kāi)則取消閉鎖或急停。

圖2 支架控制器操作界面

2）信號(hào)轉(zhuǎn)換器人機(jī)界：界面組成與控制器相似，包括顯示器、按鍵區(qū)、信號(hào)燈、閉鎖、急停按鈕，作用是實(shí)現(xiàn)工作面信號(hào)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換[3-4]。

3.3 其他組件

1）雙路電源箱：采用隔爆兼本質(zhì)安全型，作為控制器提供電源，輸入電壓127 V，輸出電壓12 V。

2）隔離耦合器：型號(hào)SAC-I 型，作用是隔離電氣連接，耦合數(shù)據(jù)通信。通過(guò)鋪設(shè)以太環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，作用于支架控制器。

3）紅外接收器及無(wú)線接收器：發(fā)送接收功能，紅外接收器應(yīng)和發(fā)射器處在同一水平高度，均通過(guò)U型卡固定在支架圓架中。

4）壓力傳感器：把連續(xù)變化的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，為升降柱過(guò)程控制提供依據(jù)，測(cè)量范圍0～60 MPa，輸出電壓 0.78～4.94 V；置于前立柱、后立柱、護(hù)幫板、尾梁；須插入測(cè)壓孔中，實(shí)時(shí)檢測(cè)立柱下腔內(nèi)的液壓力。

5）接近開(kāi)關(guān)傳感器：安裝在支架前梁上，用于判斷伸縮梁、護(hù)幫板是否到位。

4 SAC 型電液控系統(tǒng)操作步驟

4.1 本架操作

支架控制器操作界面如圖2 所示（下同），本架只能進(jìn)行“推溜”或“拉后溜”動(dòng)作，按下“G”鍵開(kāi)始“推溜”動(dòng)作，再按停止；按下“H”鍵開(kāi)始“拉后溜”動(dòng)作，再按停止。

4.2 鄰架/隔架操作

1）支架選定：鄰架操作時(shí)，面對(duì)控制器，根據(jù)鄰架實(shí)際位置按下“S/T”鍵選擇相對(duì)應(yīng)支架；隔架操作時(shí)，重復(fù)上述鄰架選架動(dòng)作后，按下“Q”鍵確認(rèn)選擇的方向，再次按下“S/T”選擇欲控制的支架控制器（最多可間隔4 架控制）。

2）選擇動(dòng)作內(nèi)容：支架選定后，按下相應(yīng)快捷鍵執(zhí)行動(dòng)作，松開(kāi)停止。（若要執(zhí)行除快捷鍵外的動(dòng)作，則需按下“P/N”鍵，進(jìn)行輔助動(dòng)作菜單，但進(jìn)入選擇所用界面后，按下“U/O”鍵選擇要執(zhí)行的功能，并使用“K/M”執(zhí)行動(dòng)作）

4.3 成組操作

1）支架選定：面對(duì)控制器，根據(jù)鄰架實(shí)際位置按下支架控制器的“L/R”鍵，選定支架。

2）選定漸進(jìn)順序：支架選定后，按下“S/T”鍵，選定支架動(dòng)作漸進(jìn)順序（例如當(dāng)前位于5#支架操作1#-4#成組動(dòng)作，漸進(jìn)順序?yàn)椋骸癟”4→1 依次動(dòng)作，“S”1→4 依次動(dòng)作）。

3）選擇成組動(dòng)作內(nèi)容：漸進(jìn)順序選擇完畢后，按下相應(yīng)動(dòng)作快捷鍵，并點(diǎn)擊啟動(dòng)鍵，被選中支架響起“蜂鳴聲”預(yù)警（“蜂鳴聲”會(huì)伴隨整個(gè)動(dòng)作過(guò)程），執(zhí)行對(duì)應(yīng)動(dòng)作。

4.4 閉鎖/急停操作

黑色按鍵為閉鎖鍵，按下后，本架顯示本架閉鎖，左右鄰架顯示軟件閉鎖，不執(zhí)行任何形式的電控指令，但其余支架不受影響；灰色按鍵為急停鍵，按下后，工作面其余架顯示支架急停，工作面所有的自動(dòng)功能動(dòng)作都停止[5-7]。

5 SAC 電液控系統(tǒng)常見(jiàn)故障及閉鎖注意事項(xiàng)

5.1 常見(jiàn)故障分析

5.1.1 支架控制器操作界面顯示“###”故障

原因：控制器關(guān)于此項(xiàng)監(jiān)測(cè)功能未打開(kāi)；控制器接口壞導(dǎo)致信號(hào)傳輸故障。

處理方法：檢查監(jiān)測(cè)功能是否處于開(kāi)啟狀態(tài)；更換控制器接口。

5.1.2 支架控制器操作界面顯示“vvv”故障

原因：連接線故障；傳感器未安裝。

處理方法：檢查傳感器線路；檢查傳感器的安裝狀態(tài)。

5.1.3 支架控制器操作界面顯示“***”故障

原因：傳感器損壞。

處理方法：更換傳感器進(jìn)行測(cè)試。

5.1.4 支架控制器操作界面顯示“信息錯(cuò)誤標(biāo)號(hào)16#架總線故障”

原因：標(biāo)號(hào)16 號(hào)架總線信息傳遞故障。網(wǎng)絡(luò)變換器連接問(wèn)題；控制器CAN 信息傳輸通訊問(wèn)題。

處理方法：檢查變換器連接狀態(tài)；查找問(wèn)題原件并進(jìn)行更換，可采取用備用件逐一排除的方式。

5.1.5 支架控制器操作界面顯示“標(biāo)號(hào)16#架左鄰架故障”

原因：與左鄰架通訊傳輸故障。鄰架連接器、控制器右鄰架口、左鄰架控制器左鄰架口問(wèn)題；控制器CAN 通訊不暢。

處理方法：檢查各個(gè)連接器、連接口狀態(tài)；替代品逐一排除，并進(jìn)行更換。

5.2 閉鎖注意事項(xiàng)

工作面設(shè)備發(fā)生故障，往往需要再在工作面內(nèi)進(jìn)行作業(yè)維修，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、空間狹小，并在支架動(dòng)作危險(xiǎn)區(qū)域之內(nèi)，危險(xiǎn)性較大，需要對(duì)SAC 電液控系統(tǒng)采取穩(wěn)妥可靠度閉鎖措施，以保障維修工作的安全。采取閉鎖保護(hù)措施主要包括以下情況：在支架動(dòng)作危險(xiǎn)區(qū)域范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間維修工作，須閉鎖維修的支架；刮板輸送機(jī)故障時(shí)，須閉鎖本架以及上下相鄰支架；采煤機(jī)故障時(shí)，對(duì)采煤機(jī)全長(zhǎng)范圍內(nèi)的所有支架；清理刮板輸送機(jī)端頭浮煤時(shí)，應(yīng)對(duì)清理范圍內(nèi)的SAC 電液控系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖；工作面后部運(yùn)輸機(jī)或支架后部進(jìn)行維護(hù)維修時(shí)，應(yīng)閉鎖工作區(qū)域內(nèi)全部支架。

6 應(yīng)用效果

液壓支架SAC 型電液控制系統(tǒng)在挖金灣礦8102 工作面應(yīng)用以來(lái)，效果顯著，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）支護(hù)數(shù)據(jù)可視化壓力傳感器、接近開(kāi)關(guān)傳感器等一系列傳感器的應(yīng)用，使得支架承受壓力、支架位置與采煤機(jī)前后距離等相關(guān)信息數(shù)據(jù)清晰可查，保障了液壓支架初始額定初撐力，有利于改善支護(hù)效果。

2）操作水平自動(dòng)化SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)針對(duì)挖金灣礦8102 工作面的作業(yè)工序，收回護(hù)幫板→降前探梁→收回前伸梁→降主頂梁→調(diào)整側(cè)護(hù)板→升抬底千斤頂（高度根據(jù)實(shí)際選擇）→移支架→收抬底千斤頂→升主頂梁→升前探梁→伸前伸梁→打開(kāi)護(hù)幫板→推開(kāi)側(cè)推千斤頂形成了一套自動(dòng)控制功能，顯著提高移架速率，實(shí)現(xiàn)移架工作智能化作業(yè)。

3）生產(chǎn)作業(yè)安全化SAC 型電液控制系統(tǒng)采用了自動(dòng)化技術(shù)，操作人員可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控操作，能夠?qū)崿F(xiàn)帶壓操作移架工序，減少移架事故發(fā)生，保障了作業(yè)人員的安全。

7 結(jié)語(yǔ)

液壓支架SAC 型電液控制系統(tǒng)在挖金灣應(yīng)用以來(lái)，智能化作業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯體現(xiàn)，每班節(jié)省3～4 人，移架效率明顯提高，據(jù)統(tǒng)計(jì)移架速率提高50%～60%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。并且該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全化生產(chǎn)，液壓支架的支護(hù)效果明顯改善，保證了安全生產(chǎn)，社會(huì)效益顯著。