液压支架电液控制系统的跟机自动化技术

文/林中沈

液压支架电液控制系统的跟机自动化技术

文/林中沈

本文首先介绍了SAC型液压支架电液控制系统的整体构造，其主要的功能以及在功能上与跟机自动化技术有关的一些部件。在介绍完其构造与关键部件之后，本文将继续阐述这一自动化的工作原理与实现的方法，包括了其循环周期阶段以及自动化技术的分类。对于这一自动化方向的研究，本文将举出双向跟机自动隔煤工艺作为例子，并对实际的作业中所发生的问题，进行总结和分析，进而得出对于这一领域的发展建议。

液压支架 电液控制 跟机自动化

1 SAC型电液控制系统

1.1 系统构成

液压支架电液控制系统集成了许多技术，包括了流体控制技术、液压技术、网络通信技术和自动控制技术等等。在这些技术的支持下，液压支架电液控制系统能够实现许多功能，是可以控制全工作面的液压支架。其中支架控制器是这一系统的核心，一个最小的控制单元为监测环节上使用的传感器和动作执行环节上使用的一些电磁先导阀和液控阀组等。这一支架控制器的操作系统有两方面功能：

（1）它能够通过指令来命令支架作业；

（2）它能监测环境数据并做记录。

这写支架控制的单元都是通过单线与总线技术，来实现相互之间的通讯，形成通讯系统，也就是第一个层次的通信。第二个层次是巷道的监测主机与工作面液压支架控制系统的联系。第三个层次是地面计算机与井下监控系统之间的信息通讯，通过交换信息与数据分析形成一个网络的发布系统。

1.2 系统的主要功能

系统主要完成的功能包括：邻架自动控制、成组自动控制、跟机自动控制、矿压数据分析和工况信息数据采集等功能。其中工况信息数据采集是机器自动控制功能的基础与依据，因为自动化首先需要对环境的数据进行采集与分析。邻架自动控制则是作为一个初级功能的存在，在系统自动化控制中发挥基础作用。稍微高级点的成组自动控制实现的是中级功能。而系统自动化的高级功能，则是能够实现全工作面的跟机自动化控制功能。除了上述的一些自动化控制功能从低级到高级的基本内容，还有一些能够在工作面安全上起到保障作用的重要功能，比如紧急停止的功能、自动移架和自动补压、闭锁功能和动作预警报功能。基本的自动化功能与安全措施功能结合，形成一个完整的控制系统功能。

2 跟机自动化的关键元部件

2.1 传感器

传感器能够收集许多自动化控制所需要的基本数据信息，比如支架的工作阻力、行程以及支架所处的姿态。在对支架进行监测的基础上，来实现自动化的闭环控制，而传感器包括：

2.1.1 压力传感器

这一传感器的主要功能是监测支架下腔的压力，也就是工作的阻力，能够为自动化控制过程中，提供实时的顶板压力，从而实现液压支架的自动化系统功能的闭环控制。

2.1.2 倾角传感器

这一传感器位于液压支架的不同地方，比如底座、四连杆和顶梁，主要是为了实现倾角和液压支架高度等支架姿态的参数采集，进而实现自动化控制中的姿态实施调整。

2.1.3 形程传感器

其主要的功能是为液压支架的自动移动功能提供数据的支撑，能够分析出合理的移动行程。

2.2 支架控制器

这个控制器是支架电液控制系统的核心部件，更是脑补中枢，控制每一个最小支架的控制单元。支架控制器具有的功能包括：

（1）通过采集到的数据对支架的动作进行控制，控制的过程是在开启小液孔驱动电液控转换向阀的高液压，进入到特殊的油缸千斤顶中去，进而完成控制。

（2）通过与巷道主机连接的主线，传送采集到的工作阻力、支架姿态及行程等数据信息。

（3）在支架之间的连接中实现数据与信息的传送，并且在储存电液控制系统的程序和相关参数。

3 跟机自动化技术

3.1 跟机自动化技术概念

跟机自动化技术是一整套流程，在采集了采煤机的位置信息后，依据特定的回采工业和作业流程，对采煤机的位置或者前后距离等等姿态进行设定，使之能够自动化地完成一些开采动作、自动行走、自动喷雾、自动伸缩护帮板等功能。最后达到的效果是，在采煤机行走时，自动守护帮板功能可以在采煤机运行方向实现，运行后有液压支架控制系统能够完成剩下的伸护帮板、推溜和自动移架等功能，最后实现综合的自动化作业。

3.2 跟机自动化割煤工艺技术

根据不同的分类标准的细分，以及跟机自动化割煤工艺具有的多样性，加上由于不同的作业环境和工作面上的管理规定，可以把割煤分为单向跟机自动化割煤工艺和双向跟机自动化割煤工艺。而全截深跟机自动割煤工艺与半截深跟机自动化割煤工艺是按照工作面三角区段所运用的工艺不同。除此之外，按照自动推溜与自动移架这两个功能的先后顺序，还能分为先移架后推溜和先推溜后移架模式。这两种模式所适合的情况也有所不同：先移架后推溜模式适合在顶板较好的工作面下实施，因为这一模式的特点是采煤机通过之后空顶的面积很大，能够过人的通道很宽，适合行人通行。而先推溜后移架的模式则因为其需要及时支护顶板，空顶面积比较小导致过人通道窄，适合于顶板比较松软的地区。

4 总结

目前基于SAC型液压支架电液控制系统的跟机自动化技术在我国已经得到了广泛的应用，覆盖到范围广，达到了70余个工作面。国家安监总局的有关领导对于这一自动化工作面评价极高。虽然我国在SAC型液压支架电液控制系统的跟机自动化技术已经有了很大的发展与进步，在自动化程度方面仍然需要进一步的改善和提高。在与其他设备的配合方面、向无人跟机自动化方向发展方面，都需要继续进行研究。

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[3]孔国财.SAC液压支架电液控制系统在石沟骚矿的应用[J].煤司矿开采,2010, 15(03)：88-89.

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作者单位 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 浙江省杭州市 310023