煤礦液壓支架系統及計算機液壓系統控制
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        液壓支架是煤礦綜合機械化采煤工作面(以下簡稱綜采工作面)的支護設備。沿綜采工作面長度方向布置著100多臺液壓支架,由一臺乳化液泵站集中供液,提供動力,使其完成支護頂板、推進機采設備等項工作。每臺液壓支架裝有2-6類液壓缸,即:立柱缸、推移缸、前梁缸、護幫板缸等。每類液壓缸均由換向閥控制其伸縮,使液壓支架完成各種動作。
        采用手動換向閥操縱的液壓支架液壓原理圖如圖3-19所示。液壓執行器為立柱液壓缸2和推移液壓缸(推移千斤頂)4。
        綜采工作面中的液壓支架的動作必須與采煤機和刮板輸送機的運行協調,才能使綜采工 面的機采設備充分發揮其生產能力。這種協調運行關系就是這三種機采設備在運行過程中的相互約束關系。當采煤機沿綜采工作面長度方向往返牽引采煤時,采煤機前滾筒將頂煤采出后,暴露出新的頂板,前滾筒后的一臺液壓支架順序執行降柱、移架、升柱(以下簡稱為降移升)動作,及時支護新暴露的頂板。 
                         
                                                                                                                圖3-19液壓支架液壓系統原理圖
1-頂梁;2-立柱液壓缸;3-底座, 4-推移千斤頂;5-安全溢流閥;6液控單向閥; 7、8-三位四通手動換向閥;9-刮板輸送機;10-乳化液泵站;11-液箱
降移升動作過程如下。
        1)降柱手動操縱換向閥8使其切換至下位,泵站10的壓力液體經換向閥8進入立柱缸2的有桿腔并導通液控單向閥6,活塞桿收縮帶動頂梁1下降脫離頂板,缸的無桿腔經閥6和閥8向液箱l1排液;操縱換向閥8使之回到中位。
        2)移架手動操縱換向閥7使其切換至下位,泵站10的壓力液體經換向闊7進入推移千斤頂4的無桿腔(有桿腔經閥7向液箱11排液),活塞桿收縮,以刮板輸送機0的支點將液壓支架前移;操縱換向閥7使之回到中位。
        3)升柱手動操縱換向閥8使其切換至上位,泵站10的壓力液體經閥8和閥6進入立柱缸2的無桿腔(有桿腔經閥8向液箱排液),活塞桿帶動頂梁1上升支護新暴露的頂板,使立柱缸無桿腔壓力升高到泵站壓力;操縱換向閥8使之回到中位。
采煤機后滾筒采出底部的煤后,采煤機后滾筒后面的一組液壓支架(一般為8個液壓支架)將刮板輸送機按一定的曲線推向煤壁(簡稱為推溜),為采煤機反向牽引采煤做好準備。其動作過程如下。
依次操作這組液壓支架的換向閥7使其切換至上位,這組液壓支架的推移千斤頂的活塞桿伸出1/8行程(推溜8次推移千斤頂活塞桿才能伸出整個行程),以液壓支架為支點,將刮板輸送機按一定曲線推向煤壁。隨著采煤機沿采煤工作面牽引移動,走過一臺臺液壓支架,液壓支架重復上述動作。 
       (3)液壓支架的計算機電液控制系統
液壓支架系統若采用電磁換向閥作導閥、液動換向閥作主閥的換向閥操縱,則可通過計算機實現電液自動控制。但由于綜采工作面中有100多臺液壓支柱,支架有2~6類液壓缸,每類液壓缸需要兩個控制信號,連同立柱缸的壓力檢測信號和推移千斤頂缸的位移信號,整個綜采工作面的液壓支架需要上千個測控信號。另外,又要求液壓支架之間必須能夠相互控制。據此采用多節點互控型綜采工作面液壓支架計算機分布式控制系統(見圖3-20)。每個液壓支架由一臺子控器進行控制,構成一個電液控制子系統(見圖3-21);主控器和所有子控器通過串行通信接口均掛接在單根通信總線上,構成綜采工作面液壓支架計算機控制系統。 
                                                             
                                                                                                  圖3-20液壓支架汁算機分布控制系統原理框圖 
       
                                                                       圖3-21液壓支架計算機子{制系統原理結構圖
1-子控制器;2-先導電磁換向閥; 3-液動換向主閥;4、6-單向閥;5-溢流閥 7- 立柱液壓缸;8-推移液壓缸;9-壓力傳感器;10-位移傳感器
        系統中主控器和子控器是8031單片計算機為核心,經必要的硬件擴展和相應的軟件設置構成的。系統根據液壓支架與其他機采設備的協調運行關系,設置有按鍵控制功能,即:當采煤機在工作面往返牽引采煤時,液壓支架操作者與采煤機機身中心保持不變的位置;以采煤機牽引方向和速度相同的方向和速度,跟隨采煤機移動,走過一個一個液壓支架,并逐一按下液壓支架子控器上的“自動”鍵,采煤機前滾筒之后的液壓支降移升動作,采煤機后滾筒之后的8個液壓支架順序執行推溜1/8—1/4-3/8—1/2—5/8—3/4—7/8—1個行程的動作。
        由于綜采工作面工況的復雜性,液壓支架動作不到位或在不正確的姿態下工作等現象時有發生。為了調整液壓支架,提高系統的靈活性,使操作人員能更好地管理工作面的液壓支架,維護和管理頂板,系統還設置有:按鍵本架5個動作的控制(升柱、降柱、推溜、移架、降移升)與按鍵左右鄰架5個動作的控制(升柱、降柱、推溜、移架、降移升)的功能。
        子控器1(參見圖3-21)是以8031單片計算機為核心,通過鍵盤、LED顯示器、通信接口、控制通道和檢測通道以及EPROM等的擴展構成的??賞ü淌淙朊?,控制本架液壓支架的動作或通過通信接口向其他子控器發出控制命令,控制其他液壓支架的動作;通過LED顯示器可以及時了解子系統的運行狀態;子控器的控制信號經功率放大,再由先導電磁換向閥2放大并轉換為液壓信號,驅動主換向閥3的啟閉,從而控制立柱液壓缸7與推移液壓缸8的動作。系統為閉環控制,當液壓缸動作時,壓力傳感器9和位移傳感器10將檢測到的壓力信號和位移信號經檢測接口反饋至于控器中,液壓缸動作到位或壓力達到要求值時,子控器輸出關閉命令,關閉主閥3。通過通信接口,子控器可以接收其他子控器發來的控制信號,控制本架液壓支架完成相應的動作。
        (4)技術特點
        1)液壓支架的計算機電液控制系統,采用主控器下掛若干子控器的配置形式,系統結構簡單、可靠性高、響應速度快、可維護性好。
        2)子控系統采用電磁換向閥作導閥、液動換向閥作主閥的液壓換向回路;通過采用閉環控制,可以自身控制本液壓支架的動作,也可以接收其他子控器傳來的信號控制本支架,或向其他子控器發出控制信號控制其他液壓支架的動作;具有鍵人、顯示等功能,功能完備。
        3)與采用手動操縱的液壓支架系統相比,液壓支架計算機控制系統可以改善綜采工作面機采設備運行的協調性和工作條件,提高機采設備的自動化程度和綜采工作面的產量。


本文標題:煤礦液壓支架系統及計算機液壓系統控制


分類:液壓行業知識
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