132型掘進機電液控制系統的研究

張志忠

（陽煤集團三礦， 山西 陽泉 045008）

引言

隨著煤炭工業的推進，煤炭生產技術與機械水平有了很大的發展，但也暴露了很多問題，如：掘進技術比較落后，成為影響煤炭發展的因素，甚至嚴重影響了生產效率。將132型懸臂掘進機應用到煤礦生產中，擁有行走、截割、裝運等多項功能，適合任意形狀的斷面截割，同時也是當前掘進機市場廣泛需要的設備。

1 132型掘進機的組成及特點

1.1 132型掘進機的組成

132型懸臂式掘進機的切割與總裝機功率分別是132 kW和242 kW，煤巖切割厚度在60～70 MPa間，使用機械與液壓兩種形式，具有運行平穩、可靠簡便、截割效率高等特點。可以使用PLC（可編程控制器）進行控制，同時配備中文液晶顯示屏，切實說明油箱溫度、切割功率與系統壓力，各項顯示與保護功能都很齊全，還配有噴霧水泵增壓結構，為其提供5 MPa的噴霧系統壓力水，以達到控制截割火花與粉塵的效果。

從設備組成來看：它由行走、裝運、試壓與截割等多個系統組成，截割部分專門針對頭部驅動實施有效的巷道截割，截割頭部時，噴霧水泵會借助水把導管傳遞給截割頭，以達到控制塵土、確保生產效率的要求。行走系統是借助驅動鏈促進整個掘進機正常工作；操作系統能保障整個掘進機結構正常轉向、前進與退縮，最終達到控制速度的根本要求。

從裝運機構的組成來看：它由裝載與運輸兩個部分構成，在星輪傳動的基礎上，煤炭自巷道中輸出，而液壓泵則更多的是油箱與泵站組成。在整個工作中，液壓泵為132型掘進機給予了很好的動力支撐，運行功率與系統壓力分別為：110 kW與16 MPa。對于開放型回路系統，有先導式與振動式兩種。

從電氣系統的構成來看：它由操作箱、控制箱與照明燈組成，在控制部分還使用了PLC以說明設備運行情況，確保相關系統正常通行[1]。

1.2 系統的特點

1）截割功率大。縱軸截割是它的主要形式，修巷時功率整體偏大，適合各種各類生產環境，工作效率較高。

2）工作穩定性好。截割部分是小直徑截割頭，并且單刀力大，所以破巖能力很好，同時設備的振動與噪聲小，能保障系統穩定。

3）轉載效率偏高。在煤炭裝載中，該系統使用的是弧線星輪裝載機構，它不僅能改善生產效率，還能控制低回煤量。

4）符合各類煤炭的運輸要求。它把雙鏈運輸機引入其中，這不僅符合煤炭普通運輸要求，同時還保障了煤炭運輸的平穩性與可靠性。

5）作用更全面。在主回電路中使用的是660 V/1 140 V電壓，同時整合PLC控制系統，及時說明設備性能與運行狀態，方便保護設備[2]。

2 掘進機電氣系統工作原理

因為電氣系統應用的電源不屬于本安電源，所以需要借助光耦板做好隔離工作。采集信號期間，需要在電流傳感器、溫度等作用下把信號傳輸到變送器上，再傳遞給可編程控制器，經過詳細分析后，再由PLC發送指令。PLC控制器中安裝有對應的輸出輸入設備與I/O模塊，若在人機交互界面裝有交流模塊，就能提高設備操作的舒適性。對于工業局域網，為了確保通訊網絡正常，需要在設備中設置各種I/O模塊，這些模塊的使用也為推廣PLC提供了很多便利。在PLC輸出接口中，它使用的是晶閘管、晶體管與繼電器進行輸出，為了避免輸入端遭到外界輻射與電磁影響，必須從輸入接口就做好防護與隔離工作，一般情況是使用光電耦合器。另外，將RC濾波器應用到設備中，能有效解決觸電振動帶來的各種操作問題，同時在線路上也應做好隔離工作，這樣才能從整體上保障系統穩定、正常、安全進行。

主令操作箱、主電控箱、外圍設備是電氣系統的工作流程，第一步需要轉化動作開關信息，然后由主電控箱接收信息，并且完成信息傳遞與分析工作。在這期間，電控箱與操作箱間的信息傳遞是最核心的操作。在實踐生產中需要20多根管線進行連接，方便掘進工作的展開，這樣才能不斷拓展巷道。在整個作業過程，任何線路出現問題，都會影響系統運行。針對這種情況，設計人員會選用PLC控制模式，它具有重量輕、體積小、安裝方便、操作快捷等優點，并且整個操作過程非常簡單。PLC操作模塊明了、簡單，響應速度快，并且操作便于理解，對人機給予了很好的考慮，同時也為使用者提供了便利[3]。

3 132型掘進機液壓系統工作原理及其改進

3.1 液壓系統的工作原理

132型掘進機屬于開式回路結構，使用2臺三聯齒輪泵供油，有6路油輸出，并且每個油泵都安裝溢流閥，以達到保護系統的目的。在升降液壓缸期間，借助第2聯閥進行控制，以達到下降、抬升工作臂的目的。設備的抬升與推進是借助第3聯閥進行控制，手柄往前推動時，活塞桿會因為受力而收縮，同時機械高度也隨之降低，相反機械將抬升。液壓缸壓力較大時，就必須安裝雙回路自閉閥，手柄處在中心位置，就能收到平衡的效果。

3.2 液壓元件的選用與實現

多點壓力表開關主要用于壓力與油路間的連接與轉化，在多點壓力表阻力影響下，確保壓力表正常進行，以控制急劇跳動。當液壓系統使用5KB-G8M-SYR型多點壓力表時，該壓力表利用閥芯進行連接調整，這樣就能迅速得到油路系統的壓力狀態。在多路換向回路中，該回路由多路閥、油閥、回油閥組成，其工作壓力是16 MPa，專門負責壓力元件保護工作，它屬于組合閥整體控制結構設備。在這種液壓系統中使用多路換向閥，以達到油壓泵多路換向供油與控制的要求，其中每個換向閥都能獨立的完成換向工作，這樣才能保障系統正常進行。

3.3 裝載回路的改良

針對傳統的裝載回路，通常1個油泵供液有2個動力馬達，但在，裝煤時常發生故障。這種情況多是生產過程造成的，耙爪上會存在截割煤巖，如果耙爪阻力超過額定數值，此時耙爪就會工作。針對上述情況，液壓軸會利用三聯齒輪泵輸出，在原有的工作基礎上利用三聯齒輪泵讓油液傳輸給對應的部分，此時扭矩增加，耙爪擁有了新的動力。由于液壓系統中的分流集流閥會不斷增加，2個耙爪保持相等，以達到掘進機星輪同步進行的目的[4-5]。

4 結語

在國內煤礦工業生產日漸規范、不斷發展的當下，必須不斷優化掘進機的電液控制體系，以達到增強故障診斷與模塊化控制的目的。在系統優化與設計時，要充分考慮到各種生產要素與外部影響因素，達到在保障生產質量的同時不斷提高生產效率的效果。

[1] 劉慶忠.132型掘進機電液控制系統的研究[J].機械管理開發，2016（10）：130-131；153.

[2] 楊二孩.132型掘進機電液控制系統的研究[J].科技創業家，2012（6）：210.

[3] 王衛東.對132型掘進機電液控制系統的探討[J].煤礦機械，2013，34（5）：205-207.

[4] 李軍利，廉自生.懸臂式掘進機工作裝置的變結構力控制研究[J].煤炭科學技術，2011，39（12）：88-91；95.

[5] 杜衛國.盾構柔性推進電液控制策略研究[J].城市建設理論研究，2016（4）：876.