矿山液压支架电液控制系统的应用及发展趋势

化泽建

摘 要：下文立足于我国液压支架电液控制系统发展实际情况，首先系统分析了液压支架电液控制系统的构成以及基本原理，然后简要阐述了我国液压支架电液控制系统的发展趋势，并对未来可预见一段时间内液压支架电液控制系统的发展进行了粗略的探究。

关键词：采矿生产;电液支架;控制系统

煤炭在我国能源体系中占据着极其重要的位置，但伴随时代不断发展、社会不断发展，我国煤炭产业也在持续革新，各地煤炭生产进入了“去产能、优质化”的发展阶段。液压支架电液控制系统在煤炭生产体系中有着重要作用，在当前的现代化矿井中，液压支架是为综合机械化采煤体系的主要配套设备，关系着煤矿是否能够高效、稳定、安全开展生产工作。液压支架电液控制系统集合液压、机械、计算机控制、网络技术于一体，现代化特征显著，技术含量极高，为保障我国煤炭生产行业良性发展并持续推进现代化改革，就有必要对液压支架电液控制系统的应用情况以及未来的发展趋势进行系统梳理。

1 液压支架电液控制系统的构成以及基本原理

如图1所示，液压支架电液控制系统由地面计算机、地下交换机、支架控制箱、传感器、电液控制器阀组、支架立柱、千斤顶、乳化液泵站等构成，液压支架电液控制系统运作由液压支架控制器发出控制信号，电磁先导阀接受信号然后开始动作，从而驱动各个液控制主阀动作，系统中的倾角传感器、压力传感器、位移传感器等直接反馈支架的实际工作情况，根据数据，控制器进行有效处理，然后工作人员可对支架进行合理控制。

在技术不断发展的背景下，国内外技术人员也持续在对液压支架电液控制系统进行改进，先后在液压支架电液控制系统中增加了红外传感器、隔离耦合器、网络变换器、数据转换器等（可见图2），液压支架电液控制系统的功能也越发完善，在煤矿生产过程中作用越发突出。

1.1 支架控制器

支架控制器控制系统的核心部分，国内各矿区目前使用的液压支架电液控制系统多采用环氧树脂全密封等措施，控制部分能够在恶劣环境下工作，防护等级在IP68左右，支架控制器有防尘、防水、防潮能力。比如，Z80、ARM等，采用嵌入式技术，支持内嵌操作系统运作，系统运作效率极高，且接口丰富。各矿区使用的国产液压支架电液控制系统多分为两件式、一件式两种结构形式，其中一件式主要是指将传感器、人际交互界面、电磁驱动模块等整合为一体，一件式液压支架电液控制系统操作简单、安装方面，成本相对较低，但是后期维护相对繁琐，且易损度较高;两件式液压支架电液控制系统，主要是根据实际生产需求，在一件式液压支架电液控制系统的基础上进行改进，将人机交互界面或者其他部分从控制器中剥离出来，以提高液压支架电液控制系统运行稳定性[1-2]。

1.2 隔离耦合器

隔离耦合器的主要作用是确保液压支架电液控制系统能够根据实际需要进行信号耦合以及电源组隔离，耦合器电路主要以单片机作为核心元件，选择高速光电耦合设备实现两组不同信号的有效耦合，同时具备检验功耗的作用[3]。

1.3 传感器

传感器的作用主要是对液压支架的实际动作情况进行感知，根据感知到的实际数据，实现可靠、有效、科学的液压支架闭环控制。比如，压力传感器就在液压支架电液控制系统中用作感知液压支架相关腔体内的压力，形成传感器就用于感知液压支架电液控制系统中千斤顶的形成，技术人员可根据形成变化来实现对支架的有效调整、控制。

2 液压支架电液控制系统发展情况

液压支架电液控制系统自上世纪八十年代起开始在我国得到研究，九十年代开始正式投入应用，且先后开发出BMJ-I、DYZK-I（可见图3）等液压支架电液控制系统，2008年，国内液压支架电液控制系统研究有了大幅度进展，先后在主阀、辅阀、电控系统方面取得重大突破，且自主研发的关键元件也先后通过了国家检测。我国研究的PM31液压支架电液控制系统虽然是在德国MARCO公司提供的技术体系基础上进行研究的，但是在国内却得到广泛应用，且应用效果良好[4-5]。

目前，国内主要广泛研究液压支架电液控制系统相关的电液匹配问题、压力损失问题、系统动态性能问题。从客观角度看，我国液壓支架电液控制系统发展和国外液压支架电液控制系统发展仍旧存在较大差异，控制元件可靠性亟待及进一步提升，尤其是在控制电路板方面，部分国产液压支架电液控制系统仍旧需要依靠进口电路板。

3 液压支架电液控制系统发展趋势

目前，在大数据技术、人工智能技术、计算机技术不断发展的背景下，国产液压支架电液控制系统也有了新的发展路径。比如嵌入式CPU技术、神经网络控制液压支架电液控制系统、基于大数据技术的自诊断液压支架电液控制系统等。从客观角度看，我国液压支架电液控制系统经过三十余年的研究发展，国产液压支架电液控制系统和发达国家出产的液压支架电液控制系统差距在不断缩小，作为一个关系煤矿产业发展的关键要素，未来必须要紧抓高新技术的发展趋势，集中各方面优势，持续推进核心技术研究，并进一步提高液压支架电液控制系统主要元件的制造水准。

4 结束语

综上所述，液压支架电液控制系统对于我国煤矿生产有着重要作用，总体而言，经过三十余年发展，我国液压支架电液控制系统研究取得一定成果，相关技术逐步成熟，国产液压支架电液控制系统也在市场上广泛普及，为我国煤矿行业发展提供了推力。但是，国内外目前在技术方面仍旧存在一定差异，当下应找到煤矿生产的主要需求，找到我国的技术优势大力发展大数据、神经网络等技术，广大从业者对此应有足够的认识，并在实践中不断总结。

参考文献：

[1]杨辉.电液控制系统在煤矿综采液压支架的应用[J].机电工程技术，2018（5）.

[2]张雪梅.基于大数据的液压支架电液控制系统故障诊断[J].工矿自动化，2018（12）：34-38.

[3]高晋，田慕琴，许春雨， et al.液压支架电液控制系统总线通信故障检测研究[J].煤矿机械，2019（8）：173-176.

[4]李江斌.煤矿综采液压支架的电液控制系统应用探究[J].机电工程技术，2018（4）.

[5]金琪.煤矿综采液压支架电液控制系统研究[J].机械管理开发，2018（7）.