2100綜采面支架電液控制系統問題分析及改進措施

解成林 梁 勇 張芳衛 曹銀茍 陳素芳 張旭和

（鄭州四維礦業機械有限責任公司，河南 鄭州 45000）

2100綜采面支架電液控制系統問題分析及改進措施

解成林 梁 勇 張芳衛 曹銀茍 陳素芳 張旭和

（鄭州四維礦業機械有限責任公司，河南 鄭州 45000）

本文主要針對某礦2100綜采面液壓支架電液控制系統生產過程出現的問題，現場勘查試驗，根據工況的不同分析單臺支架和多臺支架成組動作問題產生原因并提出問題解決建議。

電液控系統；存在問題；問題分析；解決方案

2100綜采面采用電液控支架，電液系統泵站為4泵2箱，兩使兩備，單個泵站流量為400L/min，生產過程中存在的問題：

①若頂底板條件惡劣，支架在成組拉架過程中，支架有拉不到位現象，同時支架立柱有升不到位現象，達不到初撐力；

②若支架扎底嚴重，抬底移架時，抬底千斤頂有收回現象。

1 問題原因分析

1.1 對問題①的分析：礦方、電液控設備廠家和支架廠家人員對支架進行了現場動作，試驗如下：

表1

電液控支架動作主要由時間來控制，依次控制動作時間如表2：

表2

從試驗看，工作面頂底板惡劣時，程序控制下較難實現支架拉到位及達到初撐力要求，頂底板破碎時，支架下降時間控制在3s，此時支架還沒有完全脫離頂板，而支架開始執行拉架動作，需要的拉架力超出推移千斤頂的伸出力，支架無法拉到位，同理，兩架同時動作，頂底板條件不好就更難實現拉架到位和達到初撐力的要求；頂底板條件較好，兩架同時動作時，在程序控制時間內，升柱動作達不到要求，原因是升柱動作單位時間內需要的液體體積最多［1］。

根據工況，頂板破碎，為保證順利拉架，立柱（缸徑320mm）最大升降行程為300mm，則單根立柱最大供液體積為24.1L，單架4根立柱，總體積96.4L，兩臺泵站流量總和為800L/min，同時動作兩架時，升柱所需體積為192.8L，此時立柱升柱需時間為14.16s，大于立柱升柱控制時間10s，所以兩臺支架同時動作時，無法達到初撐力。同理，三架同時動作也無法滿足拉架到位和達到初撐力的要求。

1.2 對問題②的分析：因支架扎底嚴重，抬底過程伴隨著拉架，移架過程形成強大阻力，抬底受到向下分力，加上支架的自重，考慮到壓力降，導致抬架力不足，現象就是抬底千斤頂收回。

2 建議解決問題辦法

2.1 對問題①建議解決方案如下［2］：

頂底板條件較好時，實現成組動作做如下調整：

礦方要求月產量達到40.0萬t，單架移架時間為22.5s，而工作面情況，滿足單架移架速度較難實現，若兩架同時動作，支架移架時間45s可以實現。

兩架同時動作時間控制在45s，需最大供液體積為192.8L，由實際情況，只有立柱初撐力達不到，若優化電液控控制時間，增加立柱升柱時間，支架總體移架時間不變，由液體體積=泵站流量×時間，進入立柱下腔體積為：

表3

由表知：當立柱升柱時間調整到15s時，進入立柱下腔體積為200L＞192.8L，工作面現有的泵站在頂底板條件較好時能滿足要求。

考慮到富余量，三架同時動作時，需要的流量最大為289.2L，電液控控制升柱時間調整為13s、15s、17s，由液體體積=泵站流量×時間，泵站流量為：

表4

由前面計算知，升柱時間調整范圍為0～17s，優化后的電控控制時間表如下：

表5

三臺支架同時動作時，需要泵站流量為1 200L/min，工作面就需要3臺400L/min乳化液泵站工作。

現工作面供液由兩臺乳化泵工作，流量總和800L/min，兩根進液膠管為DN38，單根回液膠管為DN51。

DN38進液管選擇主要考慮沿程壓力損失：

△P1-沿程壓力損失MPa；

L-管路長度m；

ρ-管路輸送液體密度kg/m3；

d-管路管徑m；

Q-泵站流量400L/min換算為6.67L/s

經計算知：第一臺乳化液泵膠管到工作面壓力損失約為2.1Mpa。第二臺乳化液泵膠管到工作面壓力損失約為5.2Mpa，由于是環形供液，壓力損失量都在合理范圍之內。

DN51回液管選擇主要考慮管內流速不超過3m/s，若超過流速，可能臨架產生誤動作影響立柱和千斤頂的動作時間和動作力，回液管流速為V=Q/πr2=21.22×800/51× 51=6.5m/s。井下對10號、70號、80號、140號支架回液管道進行壓力測試，壓力峰值分別為10Mpa、3Mpa、5Mpa、3Mpa，10號支架回液壓力值顯示偏高，說明支架的回液背壓在靠近下順槽處偏大，增加此區域支架的動作時間和減小動作力。此時工作面供液原理圖：

圖1

考慮回液背壓，三臺乳化液泵同時工作時，改進后的供液原理圖：

圖2

說明：現有的基礎上增加一根DN38進液管和一根DN51回液管。

進液DN38膠管根據前面計算，選擇合理。

若按現有的單根回液管DN51，考慮回液流速，此時回液流速

按改進后的兩根回液管DN51，考慮回液流速，此時回液流速

選擇兩根回液管較為合理。

頂底板條件惡劣時，建議做如下調整：

當頂底板惡劣成組動作時，一次降柱無法形成拉架條件，可以進行二次降柱進行拉架，考慮到極限條件，設置的二次降柱時間和二次拉架時間過長，勢必整體影響拉架速度；建議頂底板條件非常惡劣時，進行人工調整拉架。

2.2 對問題②建議解決方案如下：

第一種方案：抬底力臨時不足時，支架可以進行二次抬底，使支架可以拉到位，建議當頂底板惡劣時，進行多次手動操作。

第二種方案：抬底千斤頂增加液控單向鎖及安全閥，保證抬底后不收回。說明：為了安全考慮，增加的安全閥調整壓力為35Mpa，嚴禁調整此安全閥壓力值，且單向鎖必需放置在腳踏板下或隱蔽處，防止出現高壓爆管傷人。

［1］成大先.機械設計手冊：液壓控制［M］.北京：化學工業出版社，2004.

［2］王國法，等.液壓支架技術［M］.北京：煤炭工業出版社，1999.

Problem Analysisand Im provementM easuresof the Electro-Hydraulic Control System of the2100 Fully M echanized Coal Face

Xie Chenglin Liang Yong Zhang Fangwei Cao Yingou Chen Sufang Zhang Xuhe
（Zhengzhou Four-dimensionalMiningMachinery Co.，Ltd.，Zhengzhou，Henan 45000）

This papermainly aimsat the problems appeared in the production process of 2100 fullymechanized coal face electro-hydraulic control system，through scene investigation test，according to different conditions，the single stand andmultiple stentgroup action problem causeswere analyzed and solutionswere put forward to solve the prob?lems.

electro-hydraulic control system；existing problems；problem analysis；solution

TD355

A

1003-5168（2015）05-0064-3

2015-4-10

解成林（1985-），男，本科，工程師，研究方向：液壓支架的設計和研發。