液壓支架智能推移控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究

梁海東

（晉城宏圣建筑工程有限公司， 山西 晉城 048000）

引言

液壓支架是確保煤礦井下安全生產(chǎn)的核心關(guān)鍵設(shè)備，在煤礦安全生產(chǎn)中，液壓支架主要是將煤礦巷道頂面進行支撐防護，防止煤炭開采過程中的落石沖擊，對采煤機及井下工作人員起到保護的作用。在綜采面正常生產(chǎn)中，隨著開采的進行，液壓支架與采煤機、刮板輸送機等綜采設(shè)備協(xié)同工作、相互配合，使井下工作面不斷的向前推進。煤礦井下工作面地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜、工作環(huán)境惡劣，液壓支架在隨采煤機向前推進的過程中，因地面地質(zhì)條件的起伏及液壓支架本身行走機構(gòu)的因素，會導致液壓支架在隨綜采設(shè)備前推時難以保持完全的直線運行狀態(tài)，這樣又會導致采煤機在開采時對煤層頂部或者底部漏采，造成液壓支架在前推過程中的不均勻前推，使綜采面實際工作時需要人工控制采煤機對巷道內(nèi)的煤層進行反復切割，手動控制液壓支架的前推，使其運行保持一致性，不僅加大了工人的工作量而且影響了綜采面的綜采效率[1-4]，因此迫切需要對液壓支架的推移控制方式進行優(yōu)化研究，確保液壓支架在推移時與采煤機前推的一致性，從而大幅提高煤礦井下的生產(chǎn)安全和作業(yè)效率。

1 液壓支架推移不同步的原因分析

液壓支架的推移千斤頂、推桿與刮板輸送機的連接結(jié)構(gòu)如圖1所示，在推移千斤頂和液壓支架的連接處（圖中A點位置）及千斤頂活塞與推桿的連接處（圖中B點位置），二者均是通過金屬結(jié)構(gòu)的銷軸實現(xiàn)相互連接，因?qū)嶋H運動需要，在銷孔和銷軸之間有一定的虛位，這樣在液壓支架的推移過程中，每次運動，銷軸在銷孔中的位置是不斷變化的，因此每次的變化累積，便造成了液壓支架推移千斤頂?shù)幕钊奈灰普`差。

圖1 液壓支架與推桿底部的連接示意圖

如圖2所示，在單個液壓支架與刮板輸送機的連接結(jié)構(gòu)中，刮板輸送機和液壓支架推桿連接接頭的位置（圖中C處位置），設(shè)置有供銷軸進行滑動的軌道，在該滑動軌道的兩側(cè)分別設(shè)置有拉架點和推溜點，在拉架時銷軸是位于滑動軌道上的拉架點，此時刮板輸送機整體向后傾斜，便于拉架。在推溜時銷軸是位于滑動軌道上的推溜點，此時刮板輸送機整體向前傾斜一定的角度，開始緊貼著巷道底部開始向前移動。但在實際工作時因巷道內(nèi)工作環(huán)境惡劣，工作時經(jīng)常會有煤塊卡入滑軌內(nèi)，這樣便造成了拉架和推溜在實際推移時存在誤差。

圖2 單個液壓支架與刮板輸送機的連接結(jié)構(gòu)

2 液壓支架智能推移控制系統(tǒng)優(yōu)化前后的對比分析

現(xiàn)有推移控制系統(tǒng)是通過開關(guān)量來實現(xiàn)對液壓支架推移量的控制。在工作時千斤頂上的位移傳感設(shè)備將活塞桿的位移信號實時傳遞到液壓支架的控制器上，當活塞桿的位移信號達到系統(tǒng)設(shè)定的反饋值時，自動控制使推移的單向鎖閉合，液壓缸停止油液的輸入或輸出。但在實際應(yīng)用中因液壓支架為機械連接結(jié)構(gòu)，在相鄰的液壓支架活塞桿輸出位移信號量相同的情況下，其對應(yīng)的刮板輸送機很難輸出完全對應(yīng)的位移值，因此傳統(tǒng)的僅僅依靠位移傳感設(shè)備來實現(xiàn)對液壓支架推移的控制方式不能確保對液壓支架推移量的精確控制，因此在現(xiàn)有液壓支架推移控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際工作的經(jīng)驗，新設(shè)計了一種新的智能推移控制系統(tǒng)，其控制流程如圖3所示，其智能推移控制系統(tǒng)控制框圖如圖4所示。

圖3 智能推移控制系統(tǒng)流程圖

圖4 智能推移控制系統(tǒng)控制框圖

在新的液壓支架智能推移控制系統(tǒng)中，在拉架和推溜時，第一個液壓支架的推移的千斤頂能夠控制支架活塞桿的推出或者是拉回，此時將活塞桿上的力傳遞到連接接頭和推桿上，使其開始移動，進而確保液壓支架的向前運動或者是推動刮板輸送機的運動，這時可以利用液壓支架實際推移的位移測量確定支架和輸送機在同步運行時的準確位移，并和系統(tǒng)檢測到的支架移動數(shù)值進行對比，從而對誤差情況進行修正。之后就把第一個液壓支架的修正位移值作為后續(xù)其他液壓支架推移時的位移設(shè)定值，使后續(xù)其他液壓支架在推移時也以此值為位移標準值進行設(shè)定、調(diào)節(jié)。之后第二個液壓支架的控制器在收到第一個液壓支架傳輸?shù)脑O(shè)定值后，作為其推溜的調(diào)節(jié)標準，通過位移千斤頂?shù)幕钊麠U伸出或者退回情況，此時利用設(shè)置在支架控制器上的支架的實際測量位移確定模型，即可計算出此時刮板輸送機的實際位移值，并將此位移值和在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)的理論位移值的情況進行對比分析，若此時二者相等，那么說明二者的運行同步，此時系統(tǒng)控制推移單向鎖閉合，系統(tǒng)停止動作，如果二者不相等，那么系統(tǒng)會繼續(xù)命令推移千斤頂執(zhí)行上述動作，直至達到動作的設(shè)定時間。然后再次對系統(tǒng)設(shè)定理論位移和實際位移進行對比，若此時還是不相等且其差值超越了系統(tǒng)設(shè)定的極限值，系統(tǒng)將會發(fā)出報警信號，由人工進行處理。

該新型的液壓支架智能推移控制系統(tǒng)，在執(zhí)行調(diào)整的時候，能夠利用傳感器設(shè)備不間斷的通過支架實際推移的位移確定模型，來確定液壓支架及刮板輸送機在推移過程中的實際位移數(shù)值，并將該數(shù)值和系統(tǒng)設(shè)定的邏輯修正數(shù)值進行對比，從而決定支架下一步動作及動作的量，使整個控制過程形成一個閉環(huán)的控制模式。系統(tǒng)在整個控制運行過程中能夠根據(jù)實時監(jiān)測到的液壓支架和刮板輸送機的運行情況，對其后續(xù)的推移位移值進行調(diào)整，使液壓支架在整個推移過程中保持齊平和同步性。

3 結(jié)語

針對現(xiàn)有的液壓支架智能推移控制系統(tǒng)在邏輯控制上的缺陷重新設(shè)計的液壓支架智能推移控制系統(tǒng)中充分考慮了液壓支架在推移過程中所有的相關(guān)因素對液壓支架推移的實際位移值的影響，并根據(jù)實際工作經(jīng)驗對其進行修正，確定了液壓支架在推移時的實際位移值，然后以此為基準確定其他液壓支架在推移時的設(shè)定值。該新型智能推移閉環(huán)控制系統(tǒng)，很好地克服了現(xiàn)有控制系統(tǒng)精度差、可靠性低的缺點，實現(xiàn)了對液壓支架推移的精確控制。