[浅谈自动化液压支架在神火集团的应用效果]液压支架立柱自动化生产线

　　摘?要 本文分析了自动化综采支架的发展现状，介绍了自动化液压支架在新庄矿的应用实践，对自动化液压系统系统的设备、控制进行了阐述，为综采自动化的推广积累了宝贵的实践经验。
　　关键词 自动化液压支架；特点；效果
　　中图分类号 TN914 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0134-02
　　综采工作面的自动化程度，不仅反映了国家的煤矿综采装备技术水平，同时亦是国家科技进步水平和科技实力的体现。液压支架电液控制系统是实现综采工作面生产自动化的核心组成部分。但是，长期以来其液压支架电液控制技术属德国和美国的专有和专利技术，外方在技术上进行封锁，进口产品的运行和维修资料也严重匮乏。网络的迅猛发展以及工业自动化技术的不断完善，为煤矿的高效自动化生产打下了基础。电液控制系统的是采矿业的技术革命，是煤矿下一步发展的方向。对于已经在新庄矿投用的液压支架电液控制系统，完全是我国矿业设计科技人员自主研发的，不仅可以打破国外的技术垄断，而且还将为创建我国煤炭行业重大装备自主品牌奠定坚实的基础。神火集团新庄煤矿为了掌握具有完全自主知识产权的液压支架电液控制技术，通过河南永煤集团合作和实际应用，引领了ZE07型液压支架自动化控制核心技术的国产化。
　　1 国内外自动化液压支架的应用现状及发展趋势
　　电液控制系统是上世纪80年代问世，受到各国煤矿的高度关注。目前，在国外已经得到广泛应用。多年来德国玛珂公司开发的液压支架电液系统在德国煤矿的市场占有率达2/3以上，同时远销欧美等国家。自上世纪末期神华集团购买德国DBT生产的电液控制系统以来，先后有多套系统在我国投入使用。由天地科技股份有限公司与德国玛珂系统分析与开发公司共同提供的综采放顶煤液压支架电液控制系统，已在兖矿正式运行，成为世界综采放顶煤首套利用该系统的工作面，代表了当前该系统发展的最新发展水平。2009年11月14日，郑煤机集团承担的河南省重大科技专项“6米以上大采高高可靠性液压支架及电液控制系统研制”项目，顺利通过了省科技厅组织的由中国工程院院士、国内知名专家组成的专家组的鉴定及验收，与会专家一致认为郑煤机集团所研发的液压支架电液控制系统整体技术达到国际先进水平。
　　综采液压支架电液控制系统之所以在我国没有得到推广使用的一个主要原因就是价位居高不下的问题。基于此，在河南省科技厅的支持和指导下，郑煤机集团于2007年6月立项，开始煤矿综采工作面电液控制系统研制项目的研究，并以产学研合作的方式，与华中科技大学、中国矿业大学合作，针对关键技术展开联合攻关。郑煤机集团具有几十年从事煤炭科技开发和装备生产的经验。具有一批高水平的专家和技术队伍。2007年7月开始设计调研、方案论证，2007年9月底完成初步方案设计，包括系统总线选择方案、系统总体结构及配置方案等，期间多次组织专家进行论证，根据专家论证意见，修改设计方案。2007年10月召开设计评审会，评审并最终确定了设计方案。各元部件在完成方案、图纸设计及评审后，分批进行了样机的制作和测试，对设计进行验证。期间部分元件经历了样机制作→修改设计方案→再次样机制作的反复过程，有的甚至经过多个版本的改进提高，最终完成了系统各元部件的样机制造，大大提高了我国煤矿自动化水平。
　　2 液压支架电液控制系统
　　液压支架电液控制系统是煤矿综采工作面自动化控制系统的核心，用于实现综采工作面生产设备的自动控制，提高生产率，优化生产环境，实现安全生产。该技术以互联网络为基础，实现采煤机位移以及液压支架跟进的自动控制，同时，实现液压支架及配套设备的检测监控综合管理。能够完成单架手动动作、单架自动动作、成组自动动作和跟机自动动作等自动化功能，实现地面通讯和远程控制。
　　针对煤矿液压支架电液控制系统的特殊要求，新庄矿ZE07型支架电液控制系统主要由：支架控制器、电源、隔离耦合器、位移传感器、压力传感器、红外收发器、钢丝编织橡胶护套连接器、电液控换向阀组及各种零配件组成。系统组成结构如图1
　　所示。
　　在综采工作面上，每个支架上都配有一套支架控制单元。由支架控制器、电液控换向阀组、压力传感器、位移传感器、红外线收发器及各种电缆组件构成。
　　其中支架控制器是控制单元的核心，它负责数据采集、发出指令、故障诊断及显示；另外有压力传感器、位移传感器、红外线接收器和电液换向阀组等。每个单元有两个主控阀、与之对应的两个先导阀和两个电磁线圈。同一单元的两个主控阀用来分别控制同一液压缸的伸和收。电液换向阀组集成的单元数取决于被控对象的数量，使得电液换向阀组具备灵活通用性。系统根据压力传感器和位移传感器的采集值作为控制条件，可以实现支架的自动补压、成组自动降移升、成组推溜、成组拉溜等功能，使支架电液控制系统成为带有反馈的闭环控制系统。
　　工作面上的各个支架控制器单元间通过8芯的架间通信电缆互联成网络，构成分布式控制系统。架间电缆从端头支架控制器开始顺序将全部支架控制器联接起来（在由不同电源供电的支架组之间经隔离耦合器中介），控制器之间采用冗余的双总线通信结构以确保通信的可靠有序性。
　　工作面的控制器因供电关系而被分组，相邻的最多4～6个控制器由一路独立的电源供电，成为一个控制器组。分组的标志是组与组之间都接入一个隔离耦合器，它隔断了由不同电源供电的控制器组间的电气联接而又通过光电耦合沟通数据信号，这种方式是为达到本质安全性能所采取的措施。隔离耦合器与控制器间的电缆接口型式与控制器之间的架间电缆接口相同。
　　目前综采液压支架电液控制系统已经达到在工作面实行自动控制、在工作面顺槽进行控制及在地面实现对工作面设备的控制等三种控制功能。
　　在工作面实行自动控制通过在支架上安装的控制器、传感器、控制阀，实现液压支架的自动移架、自动推溜、自动放煤、自动喷雾等成组或单架控制。也可以实现对支架的单个功能进行控制。在工作面也可实现对工作面工作状况进行监测和控制。根据工艺的需要，可实现跟机自动控制或与其它设备的联合控制。
　　在地面实现对工作面设备的控制地面监控主机通过光纤与井下中心控制主机通信，实现在地面对工作面设备的控制。
　　3 使用效果分析
　　井下生产率大幅度地提高，井下的劳动条件得到了改善，该系统的采用，取消了中间环节，反应迅速，能够更合理地安排采煤工序，最大限度地发挥机械设备的最大能力。因此，可大幅度提高采煤机械的利用率和生产效率。
　　工作面顶板的支护得到较大的改善，有利于生产安全保证工作面液压支架的初撑力、带压擦顶移架都是效措施。电液控制系统不但解决了监控、工作面液压支架初撑力小于额定阻力和带压移架等问题，方便了顶板的维护，可减少顶板事故的发生。同时，由于操作人员可邻架控制、远离工作面控制，故可避免遭受冲击地压、粉尘等矿井灾害的袭扰，保证人员的安全，而且，该系统的使用为探索井下无人作业打下了基础，大跨度地提高了我国煤矿的自动化生产水平，安全生产大副度地提高。
　　4 结束语
　　随着国产电液控制系统的生产和使用，它的价格将会更便宜，该技术将会被煤矿工人所接受，而成为井下生产所必不可少的技术装备，为煤矿生产的高效、安全和改善工作环境提供了条件。该系统颠覆了井下机械化采煤的模式，高效自动化将给煤矿带来明显的社会效益和经济效益，这将成为今后一段时期采矿业的高新技术。
　　参考文献
　　[1]周建新.基于电液比例控制的采煤机调高液压系统MATLAB仿真分析[J].煤矿机械,2009,2:78-79.
　　[2]张伟,韩基新.液压支架计算机控制系统[J].液压与传动,2002.
　　[3]郑州煤矿机械股份有限公司资料[J].2009.
　　作者简介
　　张泽建（1972—），男，工程师，1995年毕业于河北煤炭建筑工程学院机制专业，在神火集团从事煤炭生产和技术研究工作，中国矿业大学研
　　究生。