煤矿液压支架高效与自动化设计及其应用.pdf

总第1 7 3 期 2 0 1 7 年第9 期 机械管理开发 M E C H A N I C A LM A N A G E M E N TA N D T o t a l1 7 3 D E V E L O P M E N T N o 9 ，2 0 1 7 D O I ：1 0 1 6 5 2 5 j c n k i c n l 4 - 1 1 3 4 t h 2 0 1 7 0 9 5 3囊穆睽是黛吩 煤矿液压支架高效与自动化设计及其应用 项俊峰1 ，柴亚栋z ( 1 山西潞安集团司马佳瑞煤业有限公司， 晋中左权0 3 2 6 0 0 ；2 长治三元中能煤业有限公司， 长治长子0 4 6 6 0 0 ) 摘要：针对煤矿液压支架及存在的问题，分析煤矿液压支架的自动化设计方案，包括采用差动的液压系统、增 大液压系统的流量和改造主要零部件等。通过对液压支架的系统化设计改造，可以保证开采面的支护，提高液 压支架的安全系数，改善煤矿开采工作环境，从而提升企业的经济和社会效益。 关键词：煤矿液压支架自动化设计高效应用 中图分类号：T D 6 3 2文献标识码：A文章编号：1 0 0 3 - 7 7 3 ( 2 0 1 7 ) 0 9 - 0 1 1 1 - 0 2 引言 在我国煤矿开采领域，综合机械化采煤技术的 应用已经相当普遍，与世界领先水平相差无几。而新 研制的液压支架在性能上不断得到提高，不仅缩短 了升降架的时间，更使得采煤的效率大大提高。相比 于过去使用的低效率、小流量的设备，液压支架可以 说是技术上的大变革。但随着技术的更新，淘汰下来 的小流量设备显然造成了企业资源的大量浪费，如 何使这些淘汰的设备在综采工作中得到再利用，将 其改造成为高性能、大流量的支架已成为当前采煤 业亟待处理的难题。 1 煤矿液压支架存在的问题 煤矿液压支架是随着计算机智能化技术不断发 展下提出的，它可以应用信息技术的原理对设备进 行自动化的处理，完成对液压支架的自动化操作。它 的运用可以极大地提高煤矿开采的效率，减少不必 要的人员浪费，将公司的效益提到最大，为社会提供 充足的资源。 在液压支架的使用过程中，按照相互力学的原 理以及液压支架的工作特性，可以将其工作分成四 个步骤，分别是初撑、增阻、恒阻以及降柱移架。其中 对液压支架的工作效率影响最大的就是第一阶段一 初撑 “。在升柱的过程中，由于初撑完全是由人工操 作给予压力，加之存在的操作不当，所以使得整个工 作面的支护无法得到安全的保障，严重影响综采的 收稿日期：2 0 1 7 0 6 1 5 作者简介：项俊峰( 1 9 8 8 一) ，男，本科，毕业于安徽理工大学， 助理工程师，主要从事煤炭生产技术管理工作，研究方向为矿 山机械设备、煤炭采掘技术管理；柴亚栋( 1 9 9 卜) ，男，大专， 毕业于晋中职业技术学院，助理工程师。 工作效率。从整个工作过程中不难发现，要想提高液 压支架的工作效率，首先需要提高支架液压系统的 可靠程度，因此，实现自动支撑，提高自动化程度就 是自动化设计与应用的关键。 2 煤矿液压支架的自动化设计 要想实现煤矿液压支架的高效化，就需要利用 先进技术保证液压支架的自动化，其中最佳方案就 是提高支架升架的速度，实现第一阶段的自动化，即 初撑的自动化。通过调查研究，从以下几个方面分析 自动化设计方案。 2 1 采用差动的液压系统 众所周知，在煤矿液压支架进行升架的过程中， 压力往往比较小，所以在这一阶段，采用差动连接进 行液压系统的改进可以实现快速升架。通过计算，采 用差动连接后速度至少会提高1 5 6 倍，大大减少时 间的浪费。在具体的操作过程中，只需要一个安装在 回油路上的顺序阀和一个三位五通电液换向阀就可 以配合完成快速切换。当液压支架在接触到顶板之 前，受到系统压力的影响，顺序阀会自动关闭，而支 架油缸活塞杆腔回油不能够回到油箱中，而是进入 油缸的活塞腔中，如此实现差动连接，支架在这一过 程中迅速上升 2 - 3 3 。当直接接触到顶板后，压力升高 致使顺序阀打开，油液经过顺序阀回到油箱，使得差 动连接得以解除，完成初撑，见下页图1 。 2 2 增大液压系统的流量 要想提高液压支架的工作效率，加大液压支架 的供液流量也是实现自动化设计的一种有效手段。 在过去的煤矿开采中，系统的流量较小，液压支架升 降架、推溜以及移架的速度都非常慢，同时性能也较 差，为了改进这一不相适应的工作状态，改进流量势 万方数据 机械管理开发 j x g l k t b j b 1 2 6 c o m 第3 2 卷 图1油缸差动连接示意图 在必行。具体的措施包括：首先提高主泵的流量，根 据工作面的主要生产设备和高效产出的要求，选取 合适流量的乳化液泵。其次结合整体的供液管路和 阀门，以及液压锁和附属的液压元件，实现元件的再 利用，降低自动化设计的成本支出。最后，为避免工 作具体操作被流量的增速而受到冲击，可以在改造 的过程中对管道和阀件等进行相应的补给保障措 施，使增大流量的方案满足现实开采工作的需要，以 便提高零部件使用的时长，实现可持续发展。 2 3 改造主要零部件 在达到差动液压系统和流量增大的同时，要想 提高液压支架的效率，还需要对一些零部件进行改 造，使其适应自动化设计的需要。这些零部件包括对 立柱、千斤顶和操纵阀等的改造。可以将支架的立柱 以及千斤顶的缸体进行统一的固定，使用立钻增大 上腔进液孔的尺寸，然后进行焊接固定护套、接头座 以及立管，需要注意的是在组装完成之后一定要进 行压力的测试，保证改造的整体性和质量。在掩护式 支架上，只需要将控制的阀片换成大流量阀片即可 完成改造的需要 4 。 3 煤矿液压支架高效设计的应用效果 对液压支架的系统化设计改造( 见图2 ) ，可以 发现改造后的液压支架由完全依靠人工操作给压向 机械自动化方向迈进，在初撑的过程中只需搬动手 阀即可完成工作要求，极大地降低了升架的时间，可 以有效地提高煤矿开采的效率，为社会提供最大限 度的资源供给。因此，煤矿液压支架高效及自动化设 计的应用效果也是显而易见的，具体可以概况成以 下几个方面： 1 ) 液压支架自动化可以保证开采面的支护，提 图2 液压支架工作原理图 高液压支架的安全系数。煤矿液压支架的自动化设 计，可以根据情况的变化自动地做出适当的反应，减 少事故的发生 5 。同时自动化系统设计能够对情况 的变化做出精确的判断，在达不到规定值时不会发 生任何异常变化，有效地防止了因操纵不当导致的 坍塌等危险事故，最大限度地提高了液压支架的安 全系数。 2 ) 煤矿液压支架自动化设计在提高开采效率的 同时，改善煤矿开采工作环境。将煤矿液压支架设备 实现自动化，可以有效地运用机械代替人工，使人工 把更多的精力投入到保证工作质量上去，同时自动 化的设计可以大量缩短工作的时长，帮助降低工人 劳动的强度 6 。另外，远程操控的计算机自动化可以 保证支架间的协同互动，对于开采效率的提高具有 极大的改进作用。 3 ) 液压支架的高效自动化可以提升企业的经济 和社会效益。一方面，液压支架自动化的设计与应 用，极大地降低了煤矿企业对人员的大量需求，可以 有效地减少企业的劳动力投入，同时也避免了人员 随意性操作造成的不良后果，降低了煤矿设备不必 要的损耗，减少经费支出，帮助企业获得最大限度的 经济效益。另一方面，自动化设计依靠计算机进行工 作调节，对各项数据都进行了精确的检测，可以较好 地保证使用的安全，缩减不必要的人员伤亡，为社会 创造更多效益。 4 结语 随着煤矿液压支架的自动化高效改进，综采工 作效率大大提高，既缩短了固有的工作时长，也减少 了人员的大量投入，同时使闲置的淘汰设备得以再 利用。 参考文献 1 粱董丽阳泉煤矿综采自动化液压支架电液控制技术 J 中国 科技博览，2 m 5 ( 1 9 ) ：3 - - 4 2 蒋春悦，田慕琴，宋建成自动化工作面液压支架控制器设计 J 工矿自动化，2 0 1 4 ，4 0 ( 9 ) ：1 - 5 3 于月森，宋中仓，原生芾城郊煤矿液压支架电液控制系统的实 现 J 煤矿机械，2 0 1 1 ，3 2 ( 1 0 ) ：2 2 3 2 2 5 4 刘远志，潘宏侠，闫磊基于C A N 总线的液压支架压力传感器自 动化系统的设计 J 湖南农机，2 0 1 1 ，3 8 ( 1 1 ) ：2 8 2 9 5 王雅多，许春雨，宋建成基于P o w e rB u i l d e r l 2 5 的液压支架实 时自动监控系统的开发 J 煤矿机械，2 0 1 5 ，3 6 ( 1 ) ：2 3 5 2 3 8 6 赵永刚，胡志超，陈岩煤矿液压支架用阀试验台的研制及应用 J 煤矿机械，2 0 1 5 ，3 6 ( 5 ) ：7 5 7 7 ( 编辑：赵婧) ( 下转第1 1 5 页) 万方数据 2 0 1 7 年第9 期 王静波：变电站自动化微机继电机械保护研究 1 1 5 题以及备用件的管理问题探究合理的技术解决措 施，加强对控制系统整体元器件工作性能的监控和 有效控制，从而为国家经济技术的全面发展提供良 好的技术支持。 参考文献 1 郑飞变电站综合自动化微机继电保护的相关分析 J 电子测 试，2 0 1 6 。2 0 ( 2 ) ：1 1 2 1 1 3 2 王靳伟，程晓飞变电站综合自动化微机继电保护及其发展探 析 J 科技风，2 0 1 5 ，2 2 ( 3 ) ：1 1 0 3 黄志冲微机继电保护在变电站自动化系统中的应用 J 广东 科技，2 0 0 8 ( 8 ) ：1 1 8 1 1 9 ( 编辑：赵琳琳) R e s e a r c ho nM i c r o p r o c e s s o r - b a s e dR e l a yP r o t e c t i o ni nS u b s t a t i o n A u t o m a t i o n W a n gJ i n g b o ( R a i l w a yC o m p a n yo fL u a nG r o u p C h a n g z h iS h a n x i0 4 6 0 3 1 ) A b s t r a c t ：B a s e do nt h ea c t u a ls i t u a t i o n ，t h ed e f i n i t i o no ft h em i c r o c o m p u t e rr e l a ys u b s t a t i o na u t o m a t i o ns y s t e ma n d t h eb a s i cm e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa r es y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e d ，a n df r o mt h ep e r s p e c t i v eo ft h ec o m p o s i t i o no ft h e h a r d w a r ea n ds o f t w a r es y s t e mo fs u b s t a t i o na u t o m a t i o ns y s t e ma n dt h ew o r km e t h o d s ，a n dp u t sf o r w a r dt h er e a s o n a b l e s o l u t i o n st ot h em a i np r o b l e m so fm i c r o c o m p u t e rr e l a yp r o t e c t i o ns y s t e ma u t o m a t i o n ，w h i c hh o p e st oh a v eac e r t a i n s i g n i f i c a n c ef o rt h ed e v