煤礦液壓支架智能推移控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘要：為更精準(zhǔn)地控制液壓支架推移，基于當(dāng)前液壓支架推移控制系統(tǒng)現(xiàn)存不足，提出了一種以閉環(huán)控制模式為基礎(chǔ)的液壓支架智能推移控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可及時(shí)修正液壓支架推移過程中存在的誤差，精準(zhǔn)控制液壓支架推移作業(yè)，更好地保障礦井安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：液壓支架；推移同步；智能推移；控制系統(tǒng)

0引言

在煤礦的安全生產(chǎn)中，確保生產(chǎn)安全的核心設(shè)備就是液壓支架，它的主要作用是給予煤礦巷道頂面一定的支撐防護(hù)，避免其受到開采落石的沖擊，有效保護(hù)采煤設(shè)備及工作人員。在綜采面安全生產(chǎn)的過程中，隨著開采進(jìn)度的不斷深入，液壓支架與刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)等綜采設(shè)施相互配合、相互協(xié)同，促使礦井下部的工作面不斷推進(jìn)。礦井下部工作面的地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜、工作環(huán)境極為惡劣，在采煤機(jī)不斷推進(jìn)的過程中，液壓支架因地質(zhì)條件問題及其自身的行走結(jié)構(gòu)等，導(dǎo)致其無法保持穩(wěn)定的直線推行狀態(tài)，這樣又會(huì)導(dǎo)致在開采過程中，采煤機(jī)對(duì)煤層的底部或頂層出現(xiàn)漏采現(xiàn)象，使得液壓支架無法均勻有效地向前推進(jìn)，因此在綜采面實(shí)際工作中，必須人工來控制采煤機(jī)，使其充分反復(fù)地切割巷道內(nèi)的煤層，對(duì)液壓支架的推進(jìn)來手動(dòng)進(jìn)行，使其維持一致的運(yùn)作狀態(tài)，不僅使工作人員的任務(wù)量增加，而且對(duì)綜采面的效率造成了影響，因此現(xiàn)階段最關(guān)鍵的問題就是優(yōu)化完善液壓支架的推進(jìn)控制模式，保證液壓支架與采煤機(jī)保持一致的推移狀態(tài)，從而使礦井的安全生產(chǎn)及工作效率得到大幅度提升[1]。

1液壓支架推移不同步的原因分析

為液壓支架的推桿、千斤頂與刮板輸送機(jī)的連接圖，點(diǎn)A和點(diǎn)B所表示的分別為推移千斤頂與液壓支架的連接位、推桿與千斤頂活塞的連接位，這兩種類型均是利用金屬材料的銷軸進(jìn)行連接的，由于實(shí)際運(yùn)動(dòng)的需求，銷軸與銷孔之間應(yīng)當(dāng)設(shè)置相應(yīng)的虛位，這樣液壓支架在推進(jìn)過程中，一旦產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，銷孔中銷軸的位置是處于動(dòng)態(tài)變化的，因此在不斷的變化積累中，就導(dǎo)致千斤頂?shù)幕钊霈F(xiàn)一定的偏差[2]。在刮板運(yùn)輸機(jī)與液壓支架相連接的構(gòu)造中，該輸送機(jī)與推桿相連接的部位安裝有相應(yīng)的軌道，以供銷軸進(jìn)行滑動(dòng)，在該軌道的兩側(cè)分別安裝有推溜點(diǎn)與拉架點(diǎn)，在拉架過程中，銷軸是處于滑動(dòng)軌道內(nèi)的拉架點(diǎn)，這時(shí)該輸送機(jī)必須整體向后傾斜，使拉架更加方便。在推溜過程中，銷軸就是處于滑動(dòng)軌道內(nèi)的推溜點(diǎn)，這時(shí)該輸送機(jī)則整體向前傾斜，逐漸與巷道底部相貼合，慢慢向前推移。但實(shí)際運(yùn)行中，由于巷道內(nèi)的工作環(huán)境較為惡劣，其滑軌內(nèi)部常常會(huì)存在煤塊的卡入，這樣就導(dǎo)致實(shí)際推移過程中推溜與拉架存在一定的偏差[3]。

2液壓支架智能推移控制系統(tǒng)優(yōu)化前后的對(duì)比分析

現(xiàn)行的推移控制體系是利用開關(guān)量來控制液壓支架的推移量。在實(shí)際運(yùn)作中，在千斤頂上安裝的位移傳感設(shè)備可以將活塞桿的相關(guān)信號(hào)傳遞到液壓支架的控制器上，當(dāng)該位移信號(hào)與系統(tǒng)設(shè)置的反饋值相一致時(shí)，自動(dòng)控制將促使推移的單向鎖閉合，液壓缸對(duì)油液的輸入及輸出也將停止。在實(shí)際運(yùn)行中，由于液壓支架的構(gòu)造屬于機(jī)械連接，在其與相鄰液壓支架活塞桿的相關(guān)信號(hào)相一致時(shí)，其刮板輸送機(jī)難以輸出與之相對(duì)應(yīng)的位移數(shù)值，因此基于現(xiàn)行的液壓支架的推移控制，與所具有的工作經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)出一類全新的智能化推移控制系統(tǒng)[4]。在液壓支架的全新智能化推移控制系統(tǒng)中，在進(jìn)行推溜及拉架時(shí)，第一個(gè)液壓支架的推移千斤頂可以將活塞桿的推移行為進(jìn)行控制，這時(shí)應(yīng)當(dāng)將活塞桿的力傳到推桿及連接接頭上面，促使其開始推動(dòng)，從而對(duì)液壓支架的相關(guān)運(yùn)動(dòng)或者刮板輸送機(jī)的推進(jìn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，此時(shí)通過液壓支架的實(shí)際位移測(cè)量來明確輸送機(jī)與支架同時(shí)運(yùn)作時(shí)的準(zhǔn)確位移，同時(shí)與系統(tǒng)檢測(cè)到的支架位移數(shù)值相比較，從而修整誤差狀況。之后將首個(gè)液壓支架位移數(shù)值的修正值設(shè)定為后續(xù)其他液壓支架的位移標(biāo)準(zhǔn)值，使后續(xù)的其他液壓支架也將此值作為位移標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行調(diào)節(jié)與設(shè)定[5]。之后，第一個(gè)液壓支架的設(shè)定值在傳輸?shù)降诙€(gè)液壓支架的控制器時(shí)，將其作為推溜的調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，利用千斤頂活塞桿的推移狀況，通過在支架控制器安裝支架，以其實(shí)際測(cè)量位移值來明確模型，即將此時(shí)刮板輸送機(jī)的實(shí)際位移值進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)將該位移值和相關(guān)的理論位移值相比較，若兩者的數(shù)值相同，則表明兩者的運(yùn)作較為同步，此時(shí)相關(guān)的單向鎖閉合，系統(tǒng)運(yùn)作將會(huì)停止；若兩者數(shù)值不相同，則推移千斤頂將會(huì)持續(xù)進(jìn)行上述操作，直至設(shè)定的操作時(shí)間完成。然后將實(shí)際的位移與系統(tǒng)設(shè)定位移相對(duì)比，若此時(shí)依舊不相同，且差值超出了設(shè)定的極限值，系統(tǒng)將會(huì)作出報(bào)警，利用人工進(jìn)行處理[6]。液壓支架的全新智能推移控制系統(tǒng)在加以調(diào)整的過程中，可以運(yùn)用相應(yīng)的傳感器通過支架的實(shí)際位移來確定模型，以此來明確液壓支架與相應(yīng)輸送機(jī)的實(shí)際位移值[7]，同時(shí)將系統(tǒng)所設(shè)定的修正值與上述數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，從而明確液壓支架的下一個(gè)動(dòng)作及相應(yīng)的任務(wù)量，促使該控制過程成為一個(gè)閉環(huán)的控制模式。在整個(gè)控制運(yùn)作中，系統(tǒng)可以基于液壓支架與刮板輸送機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況來調(diào)整后續(xù)的推移位移數(shù)值，促使整個(gè)推移過程中液壓支架維持同步性與齊平性[8]。

3結(jié)束語

針對(duì)液壓支架現(xiàn)行的智能推移控制系統(tǒng)所具有的邏輯控制缺陷，對(duì)該推移控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，將推移過程中液壓支架的所有相關(guān)因素進(jìn)行綜合考慮，明確這些因素對(duì)液壓支架的推移所造成的影響，同時(shí)依據(jù)實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)來對(duì)其加以修正，明確推移過程中液壓支架的實(shí)際位移值，然后基于此來明確其他液壓支架的推移設(shè)定值。這類全新的智能推移閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠有效解決現(xiàn)行控制系統(tǒng)的不足及缺陷，如提升可靠性及精度，對(duì)液壓支架推移進(jìn)行有效地控制。

作者：宋昊妍 單位：大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司安全管理監(jiān)察局