對煤礦用液壓支架電控系統的研究

牛長江 任啟明

（山東能源重型裝備制造集團有限責任公司新汶分公司，山東 新泰 271200）

煤炭一直是國民經濟的核心支柱。整個煤炭行業的發展與公眾的生產生活息息相關。在煤礦生產中，頂板控制管理的有效性是影響井下生產效率和安全的主要因素。電控液壓支架作為一種高效的頂板支護和管理技術，長期以來一直是地下綜采工作面不可缺少的關鍵保障。電控液壓支架作為一種綜合技術，在井下開采中得到了廣泛的應用。在煤礦井下開采作業日趨復雜多變的情況下，推廣液壓支架的電氣控制技術具有十分重要的意義。基于電子控制系統，在硬件和軟件上都有一定的優勢。相較于過去的系統，該系統適應性強，可以達到我國社會發展的需求。因此，對推動煤礦工業的發展具有更為積極的意義。

1 我國礦用液壓支架電控系統組成

我國礦山液壓支架電氣控制系統一般可分為液壓泵站、進水管、控制閥組等。其工作原理通常是當高壓液體滿足主控制閥組時，控制主控制閥組中單獨單元的閥門，然后通過高壓軟管。此時液壓控制元件與軟固定密封元件及各種執行機構連接，形成完整的電子控制系統，稱為液壓支架電控制統[1]。

它的技術特征是依照采煤機的位置，實現液壓支架的自動采礦和崩落控制。該系統采用嵌入式控制和傳感器網絡技術，有著技術領先、便于使用以及維護、適用性強等特點。

2 液壓支架電控系統的工作原理

一般來說，一個獨立的液壓支架是獨自工作的，但是同時有許多液壓支架在運行。液壓支架由乳化液泵站高壓驅動。通過液壓控制系統的支撐，可以保證液壓支架的運動、支撐和落地。在此基礎上，有效地實現了采礦作業的機械化。液壓支架下坡柱操作過程通常分為首先液壓控制單向閥開啟，頂梁與頂梁不分開，以實現卸荷沖擊；第二屋面與定量分離，下坡立柱。在實際操作環節中以輸送機為支點，拉動機架移動，輸送機由相鄰支座的移動千斤頂固定[2]。

3 礦用液壓支架電控系統應用

根據其應用特點，我們為每個支架控制器采用CAN 節點，并采用總線拓撲結構。當綜采工作面支座數大于支座數時，還需要CAN 總線中繼節點。

3.1 CAN 總線中繼節點的設計

通常的CAN 節點僅僅需要一個MSCAN 模塊，且CAN 總線中繼節點在單片機中應該兩個MSCAN 模塊，實現中繼功能。普通節點僅需要置2 個過濾器就能夠達到規定要求。針對轉發環節來講，可以分為直接轉發以及翻譯轉發。直接轉發需要兩個網絡段有著同樣的數據幀格式，相反，若數據幀格式不同，則應該采用翻譯轉發[3]。

3.2 普通的CAN 節點設計

通常來講，CAN 總線的雙層協議在其有關芯片中固化，它采取的是飛利浦的PCA82C250。總線控制器采用了來自Motorola 微控制器的MSCAN 模塊。該模塊是摩托羅拉為16 位單片機設計的通用CAN 通信模塊。

4 液壓支架技術的發展方向

4.1 完善標準體系

當前，我們國家已經有較為完整的MT 煤礦配套設備技術行業標準體系。然而，由于經濟一體化的進一步發展以及科學技術的發展要求，這些標準的確十分滯后，所以，我們應該推薦一套國家標準的液壓支架電氣控制系統。

4.2 更新設計理念和設計方法

與其他國家的先進水平相結合，從我國的設計和應用狀況出發，改變傳統的設計理念，以可用性和可靠性為設計目標。具體來說，通過分析計算機軟件系統來改善支架電子控制系統的結構,提高可用性,此外,不能忽視系統的設計細節[4]。

4.3 材料的升級換代

為了提高液壓支架的可用性，有必要對用于減輕液壓支架重量的材料進行升級。目前，高強度鋼結構是最好的材料選擇。

4.4 改進架型

液壓支架電氣控制系統的關鍵任務就是確保煤礦開采的有序進行。所以，對液壓支架電氣控制系統的安全要求實行進一步改進，逐漸發展到工作阻力大、可靠性高的支護型式要求。槽的末端支撐和推進支撐等特殊支撐也將得到廣泛的重視和發展。

5 結語

整個煤炭行業的發展與公眾的生產生活息息相關。在煤礦生產中，頂板控制管理的有效性是影響井下生產效率和安全的主要因素。隨著全機械化液壓支架電氣控制系統在我國的普及和應用，它已不再是一項陌生的技術，而是地下生產不可缺少的技術設備。這主要是由于生產的高效、安全、煤礦工人改變工作環境和圖像的條件下,實現轉換從手工操作到機械化,而且實現轉換從機械化向自動化、煤礦企業將帶來明顯的社會效益和經濟效益。