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关于液压支架的智能化控制研究与应用

发表时间：2020/8/11 来源：《基层建设》2020年第10期作者：郑顺顺

[导读] 摘要：液压支架在煤矿井下开采作业中发挥着积极作用，可以有效提升安全生产水平，为更好发挥其优势，需要进一步研究智能化控制。

        昌吉州能源安全监测中心新疆昌吉市 831100
        摘要：液压支架在煤矿井下开采作业中发挥着积极作用，可以有效提升安全生产水平，为更好发挥其优势，需要进一步研究智能化控制。本文主要从阐述智能化控制在液压支架运行中的重要性入手，分析了液压支架运行的显著价值，还着重介绍了液压支架的智能化控制研究与应用，这其中电液控制系统是液压支架中的主要应用形式，因而主要围绕着这一控制系统开展研究，说明了电液控制系统的应用优势和不足，还介绍了支架控制系统和智能化应用情况，希望能够给煤矿开采工作安全稳定开展提供一定参考和借鉴。
        关键词：液压支架；智能化控制；应用
        1.前言
        当前煤矿井下作业的智能化水平逐渐提升，井下开采活动进行中，对于开采设备提出了较高要求，其中采煤机设备、刮板输送机都取得良好发展成果，而液压支架作为工作面中控制顶板结构的关键性机械装置，需要开展科学有效优化和改进工作。
        2.智能化控制在液压支架运行中的重要性
        煤矿开采业在整个社会发展中占据重要地位，而液压支架是保障煤矿井下安全生产的关键设备，其实际运行质量会影响到煤矿开采活动的整体实施水平。液压支架在煤矿生产中的应用，主要是支撑防护煤矿巷道顶面，避免开采煤炭过程中产生落石冲击，对于保障采煤机的运行安全，保护井下工作人员的生命安全具有积极意义。
        综采面正常工作环节中，采煤机、刮板输送机和液压支架等综采设备之间保持着协同配合的状态，这三类设备被称为是煤矿井下工作面中最为重要的“三机”，持续推进井下工作面的稳定前进[1]。当前煤矿开采业持续发展过程中，采煤机、刮板输送机都在不断优化和改进中，具有较高的智能化应用效果，能够良好满足煤矿开采的安全生产需求，而液压支架的智能化控制发展还处在相对落后的发展状态中。
        液压支架装置在实际运行过程中，需要和井下巷道的具体环境保持着一致性，自适应调节好初撑力、耦合检测控制等方面[2]。然而，当前煤矿开采效率稳步上升，对于顶板结构支护提出较高要求，需要不断改进智能化控制方式和运行状况。
        3.液压支架的智能化控制研究与应用
        3.1液压支架电液控制系统
        当前煤矿开采工作面的自动化程度较高，一般会使用到电液控制系统作为液压支架控制系统的运行方式。电液控制系统主要包含井上控制部分和井下控制部分，前者主要是主控计算设备，而后者包含井下主控制计算机设备、电源、支架控制装置以及隔离耦合装置等，从而可以实时控制、远程监测好液压支架。在电液控制系统的支持下，还可以全面检测和记录下液压支架的实际运行参数和工作状况，通过井下主控计算机设备查询信息，并及时传输数据与信息[3]。
        液压支架电液控制系统具有较强的复杂性和系统性，联合了监测参数和运行动作两个环节，显现出明显优势，分别是具备急停闭锁功能，降低安全事故发生几率；开展就地控制和远程控制工作，保障井下开采的安全性；充分采集运行参数，具备实现数据实时传输和共享的功能。不容忽视的是，这一控制系统本身的稳定性和可靠性还有待提升，通信设计效果不佳，控制系统输出方面还需要不断优化。

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        3.2支架控制系统
        支架控制系统是液压支架装置中的重要设备，主要包含了主控阀装置、支架控制装置、传感与信息通讯装置等。在支架控制系统的运行过程中，支架控制装置发挥着核心作用，其可以接受井上、井下主控设备所发出的各项指令信息，从而开展合理控制工作，还可以从自身所设定好的参数数据、人为操作等方式，针对支架的总体动作加以有效控制，同时可以借助于总线途径，实时传输给主控设备各项数据信息[4]。
        保障支架控制系统的健康稳定运行，需要选择到合适的支架控制器。一件式、两件式结构型式，是国产支架控制器中常用的结构类型。对于一件式支架控制器来说，可以集合好传输器数据采集、人机操作界面以及电磁驱动等方面，操作结构简便，成本低廉，但实际应用中如果安装位置较远，会增加维护工作难度。而两件式结构从支架控制工作的具体需求出发，对于一件式结构作了改进和优化，从控制器之中分离出人机界面，有效增强控制器的稳定性，避免受到相互影响。
        3.3智能控制应用
        液压支架装置运行中主要使用电液控制系统，因而在开展智能控制应用研究工作的过程中，也主要面向电液控制系统。电液控制系统在正常运转中，采用井上、井下主控设备，可以控制好所有液压之间的操作，还能够从远程出发，合理性调控好液压运行状态，并针对液压支架的具体支护参数进行修改和调整。发挥支架控制装置的作用，可以科学设定好具体运行参数，提升准确控制好液压支架的效果，从这一方面来看，在控制液压支架初撑动作方面，不需要开展太多硬件改造活动。而对于智能化控制目标的实现，需要注重合理改进和优化电液控制系统软件程序的软件程序，结合液压支架实际运行过程中所需要掌控的各项参数进行科学计算和预测，按照程序化的方式，明确好运行环节的精确数值，包含顶板厚度、初撑力以及顶板压力、顶板强度等，使得整个电液控制系统保持着较为稳定安全的循环状态，支持控制系统可以自主决策，有效提升液压支架智能控制的整体运用水平C。
        4.结束语
        液压支架能够在很大程度上保障井下煤矿开采作业的安全性和稳定性，保护开采人员的安全。但需要注意到的是，液压支架在现阶段运用中智能化水平不够高，无法良好适应煤矿开采工作的需求，需要持续开展优化和改进工作。电液控制系统在当前液压支架运行属于典型形式，要能够进一步强化其智能化控制效果。
        参考文献
        [1]李学会,贾兴宇,张晞,等.液压支架电液控制阀主阀阀体加工工艺设计与研究[J].机床与液压,2019(14):341-342.
        [2]薄炜杰.液压支架自动跟机控制系统的研究[J].机械管理开发,2019, 034(004):231-232.
        [3]宋单阳,宋建成,田慕琴,等.煤矿综采工作面液压支架电液控制技术的发展及应用[J].太原理工大学学报,2018(1):127-128.
        [4]穆晓晶.液压支架的智能化控制研究与应用[J].机械研究与应用,2018,031(006):179-181.
        [5]雷照源,姚一龙,李磊,等.大采高智能化工作面液压支架自动跟机控制技术研究[J].煤炭科学技术,2019,047(007):194-199.
        作者简介
        郑顺顺（1990.11.28-），性别：男，学历：硕士，籍贯：陕西宝鸡，现任昌吉州能源安全监测中心助理工程师，主要从事主要从事能源安全监管、能源安全监测信息化平台建设等工作。