煤矿液压支架系统及计算机液压系统控制
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        液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面（以下简称综采工作面）的支护设备。沿综采工作面长度方向布置着100多台液压支架，由一台乳化液泵站集中供液，提供动力，使其完成支护顶板、推进机采设备等项工作。每台液压支架装有2-6类液压缸，即：立柱缸、推移缸、前梁缸、护帮板缸等。每类液压缸均由换向阀控制其伸缩，使液压支架完成各种动作。
        采用手动换向阀操纵的液压支架液压原理图如图3-19所示。液压执行器为立柱液压缸2和推移液压缸（推移千斤顶）4。
        综采工作面中的液压支架的动作必须与采煤机和刮板输送机的运行协调，才能使综采工 面的机采设备充分发挥其生产能力。这种协调运行关系就是这三种机采设备在运行过程中的相互约束关系。当采煤机沿综采工作面长度方向往返牵引采煤时，采煤机前滚筒将顶煤采出后，暴露出新的顶板，前滚筒后的一台液压支架顺序执行降柱、移架、升柱（以下简称为降移升）动作，及时支护新暴露的顶板。 
                         
                                                                                                                图3-19液压支架液压系统原理图
1-顶梁；2-立柱液压缸；3-底座, 4-推移千斤顶；5-安全溢流阀;6液控单向阀； 7、8-三位四通手动换向阀；9-刮板输送机；10-乳化液泵站；11-液箱
降移升动作过程如下。
        1)降柱手动操纵换向阀8使其切换至下位，泵站10的压力液体经换向阀8进入立柱缸2的有杆腔并导通液控单向阀6，活塞杆收缩带动顶梁1下降脱离顶板，缸的无杆腔经阀6和阀8向液箱l1排液；操纵换向阀8使之回到中位。
        2)移架手动操纵换向阀7使其切换至下位，泵站10的压力液体经换向阔7进入推移千斤顶4的无杆腔（有杆腔经阀7向液箱11排液），活塞杆收缩，以刮板输送机0的支点将液压支架前移；操纵换向阀7使之回到中位。
        3)升柱手动操纵换向阀8使其切换至上位，泵站10的压力液体经阀8和阀6进入立柱缸2的无杆腔（有杆腔经阀8向液箱排液），活塞杆带动顶梁1上升支护新暴露的顶板，使立柱缸无杆腔压力升高到泵站压力；操纵换向阀8使之回到中位。
采煤机后滚筒采出底部的煤后，采煤机后滚筒后面的一组液压支架（一般为8个液压支架）将刮板输送机按一定的曲线推向煤壁（简称为推溜），为采煤机反向牵引采煤做好准备。其动作过程如下。
依次操作这组液压支架的换向阀7使其切换至上位，这组液压支架的推移千斤顶的活塞杆伸出1/8行程（推溜8次推移千斤顶活塞杆才能伸出整个行程），以液压支架为支点，将刮板输送机按一定曲线推向煤壁。随着采煤机沿采煤工作面牵引移动，走过一台台液压支架，液压支架重复上述动作。 
       (3)液压支架的计算机电液控制系统
液压支架系统若采用电磁换向阀作导阀、液动换向阀作主阀的换向阀操纵，则可通过计算机实现电液自动控制。但由于综采工作面中有100多台液压支柱，支架有2～6类液压缸，每类液压缸需要两个控制信号，连同立柱缸的压力检测信号和推移千斤顶缸的位移信号，整个综采工作面的液压支架需要上千个测控信号。另外，又要求液压支架之间必须能够相互控制。据此采用多节点互控型综采工作面液压支架计算机分布式控制系统（见图3-20）。每个液压支架由一台子控器进行控制，构成一个电液控制子系统（见图3-21）；主控器和所有子控器通过串行通信接口均挂接在单根通信总线上，构成综采工作面液压支架计算机控制系统。 
                                                             
                                                                                                  图3-20液压支架汁算机分布控制系统原理框图 
       
                                                                       图3-21液压支架计算机子{制系统原理结构图
1-子控制器；2-先导电磁换向阀； 3-液动换向主阀；4、6-单向阀；5-溢流阀 7- 立柱液压缸；8-推移液压缸；9-压力传感器；10-位移传感器
        系统中主控器和子控器是8031单片计算机为核心，经必要的硬件扩展和相应的软件设置构成的。系统根据液压支架与其他机采设备的协调运行关系，设置有按键控制功能，即：当采煤机在工作面往返牵引采煤时，液压支架操作者与采煤机机身中心保持不变的位置；以采煤机牵引方向和速度相同的方向和速度，跟随采煤机移动，走过一个一个液压支架，并逐一按下液压支架子控器上的“自动”键，采煤机前滚筒之后的液压支降移升动作，采煤机后滚筒之后的8个液压支架顺序执行推溜1/8—1/4-3／8—1／2—5／8—3／4—7／8—1个行程的动作。
        由于综采工作面工况的复杂性，液压支架动作不到位或在不正确的姿态下工作等现象时有发生。为了调整液压支架，提高系统的灵活性，使操作人员能更好地管理工作面的液压支架，维护和管理顶板，系统还设置有：按键本架5个动作的控制（升柱、降柱、推溜、移架、降移升）与按键左右邻架5个动作的控制（升柱、降柱、推溜、移架、降移升）的功能。
        子控器1（参见图3-21）是以8031单片计算机为核心，通过键盘、LED显示器、通信接口、控制通道和检测通道以及EPROM等的扩展构成的。可通过键盘输入命令，控制本架液压支架的动作或通过通信接口向其他子控器发出控制命令，控制其他液压支架的动作；通过LED显示器可以及时了解子系统的运行状态；子控器的控制信号经功率放大，再由先导电磁换向阀2放大并转换为液压信号，驱动主换向阀3的启闭，从而控制立柱液压缸7与推移液压缸8的动作。系统为闭环控制，当液压缸动作时，压力传感器9和位移传感器10将检测到的压力信号和位移信号经检测接口反馈至于控器中，液压缸动作到位或压力达到要求值时，子控器输出关闭命令，关闭主阀3。通过通信接口，子控器可以接收其他子控器发来的控制信号，控制本架液压支架完成相应的动作。
        (4)技术特点
        1)液压支架的计算机电液控制系统，采用主控器下挂若干子控器的配置形式，系统结构简单、可靠性高、响应速度快、可维护性好。
        2)子控系统采用电磁换向阀作导阀、液动换向阀作主阀的液压换向回路；通过采用闭环控制，可以自身控制本液压支架的动作，也可以接收其他子控器传来的信号控制本支架，或向其他子控器发出控制信号控制其他液压支架的动作；具有键人、显示等功能，功能完备。
        3)与采用手动操纵的液压支架系统相比，液压支架计算机控制系统可以改善综采工作面机采设备运行的协调性和工作条件，提高机采设备的自动化程度和综采工作面的产量。


本文标题：煤矿液压支架系统及计算机液压系统控制

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