液压支架电液控制系统概述
矿用液压支架电液控制系统
E V 3/E V 4
E V 5/E V 6
E V 7/E V 8
E V 9/E V 10
DATA
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AGS
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DATA
iA GS 1 DATA
远程控制辅助工作面自动化
地面监控中心提供实时数据人机界面，并进行分析，提供预警信息。 建立数据库，可随时以图形或数据表形式调阅或打印。
遥控控制
遥控器采用碳纤维制成。其质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并 且具有耐腐蚀、高模量的特性。
另外，控制器等很多井下产品也在进行轻量化设计。这可能将形成趋 势。
遥控控制
遥控器可在工作面任意位置和网络进行连接，控制全面动作。因此： 1、可由操作人员在工作面上跟机操作，在可视范围内独立完成或协助完成 采煤作业； 2、可由操作人员在端头，通过观察摄像及图形监控系统独立或协助完成采 煤作业。
基于物联网的无人工作面
物联网：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫 描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信 息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概 念。
主阀阀芯
• 主控换向阀芯 螺堵与阀芯采用滚珠轴承方式连接，能够有效的防止阀芯旋进时，损坏 阀体。
阀芯： 9Cr18 阀壳： 1Cr17Ni2 密封圈：斯凯孚HPU
主阀阀芯
传统阀 芯旋出 时对阀 体造成 的损坏 情况。
宁煤定点维修 完全维修
煤矿液压支架电液控制系统
系统应用的实际效果
01
02
03
提高生产效率
煤矿液压支架电液控制系 统的自动化程度较高，能 够减少人工操作的时间和 误差，提高生产效率。
降低事故率
通过实时监测和预警功能 ，系统能够及时发现并处 理潜在的安全隐患，有效 降低煤矿事故的发生率。
节能环保
电液控制系统能够精确控 制液压支架的动作和定位 ，减少不必要的能源消耗 ，同时降低环境污染。
与传统方法的比较分析
传统方法
传统的煤矿液压支架控制方法主要依赖人工操作，存在操作不规范、效率低下、 安全隐患大等问题。
电液控制系统
相比传统方法，煤矿液压支架电液控制系统具有自动化程度高、安全性好、生产 效率高等优势。同时，系统能够实时监测和预警，降低事故发生率，提高矿工的 安全保障水平。
04
CATALOGUE
监控与预警
介绍系统具备的实时监控 和预警功能，能够在发现 潜在安全隐患时及时采取 措施，防止事故发生。
数据分析与改进
分析系统收集的数据，找 出生产过程中的安全隐患 和薄弱环节，为安全管理 提供决策支持。
案例三
先进技术介绍
介绍近年来在煤矿液压支架电液 控制系统中应用的先进技术，如 物联网、大数据、人工智能等。
未来研究方向与建议
系统稳定性提升
智能化发展
深入研究如何提高煤矿液压 支架电液控制系统的稳定性 ，防止因干扰或故障导致的
生产事故。
结合人工智能、大数据等技 术，推动煤矿液压支架电液 控制系统的智能化发展，实 现更加精准、高效的控制。
绿色环保
安全防护
在满足功能需求的前提下， 积极采用环保材料和设计， 降低系统的能耗和环境污染
煤矿液压支架电液控制系统面临的挑战与 发展趋势
支架电液控简介
支架电液控简介支架电液控制系统简介煤炭是我国的主要能源，在国民经济建设中,具有重要的战略地位。
在未来新能源大规模利用之前，煤炭是支持我国能源供应的国内重要品种。
据国际能源署预测，从2000年到2020年，一次商品能源需求年增长2.97％，2020年我国煤炭需求量将达到50亿吨，煤炭工业将有一个很大的发展。
目前，煤炭工业面临着历史性的挑战与机遇，经历着关键性的转变。
实现以信息技术和机电一体化技术为核心的综合自动化；以清洁生产和洁净煤技术为基础的洁净化；以大企业集团和多元化经营为特征的集约化，即实现高效、安全、洁净、结构优化，已成为新时期我国煤炭工业发展的方向。
中国煤炭机械设备市场一直处于迅猛上升趋势，综合机械化采煤（简称综采）是煤炭开采技术现代化的重要标志。
目前世界高产、高效综采技术装备的核心是工作面综采设备，工作面综采设备三大主要配套设备包括：采煤机、刮板运输机和液压支架。
其中液压支架作为综采工作面支护设备，其价值约占整个综采设备价值总额的60%～70%，是煤炭企业建设高产、高效、安全采煤矿井不可或缺的关键设备，是与采煤企业、能源产业等高度关联的机械产品。
煤矿井下支护问题始终是困扰煤炭高产高效、安全生产的重要问题。
因此，以液压支架为主要设备的综合机械化开采的诞生和发展是煤矿生产发展史的一次重大革命，不仅从根本上改善劳动和安全条件．也为采煤产量和效率的迅速提高奠定了基础，使煤炭生产面貌彻底改观。
中国的液压支架是在20世纪70年代，通过引进、吸收，逐步发展起来的。
经过30多年的攻关，已研制开发出能满足不同需求的各种类型的液压支架，目前我国的液压支架正向着大型化发展，为矿井集约化生产提供了可靠的技术保障。
随着我国煤炭工业结构升级步伐的加快，国家关于煤炭工业的宏观调控及重大设备国产化政策的进一步推进，“十二五”期间国内高端液压支架的需求将急剧增长。
电液控制系统作为液压支架的控制部件，其市场需求量将随支架的增长而增长。
矿用液压支架电液控制系统
电液控系统概述
国外发展历程
液压支架电液控制技术最早由装置英国煤炭局在70年代中期提出。80年代初，德 国开始大力发展液压支架电液控制系统。威斯特伐利亚公司与西门子公司于1978～ 1984 年间合作研制出德国第一套支架电子控制—Panermatic2E 系统。1986 年又研制 出Paner2matic2S5 支架电控系统。1987 年威斯特伐利亚公司与MARCO 公司合作研制 出PM2 电液控制系统,1990 年又研制出更为先进的PM3 支架电液控制系统, 技术上已 相当可靠, 在全世界广泛推广应用。90 年代后期威斯特伐利亚公司甩掉MARCO , 自行 改进推出PM4 系统, 而MARCO公司改进推出PM31系统。
电液控系统概述
目录
一、电液控系统发展简历 二、电液控系统功能 三、电液控产品简介
电液控系统功能
支架电液控系统目前的发展方向，是要在确保安全可靠和稳定耐用 的前提下，逐步降低井下操作的强度，进而实现综采工作面的无人 化运行，以物联网的方式形成数字化矿山。 这应该分为几个阶段来实现。包括： 1、工作面运行的安全、简便、高效； 2、远程控制辅助工作面跟机自动化； 3、无人工作面自动运行。
除此之外, 日本三井三池株式会社、英国原米柯公司、德国EEP公司、BOSCH公司、 波兰EMAG、法国、俄罗斯等国家也都先后研制成功支架电液系统并逐步推广使用。
电液控系统概述
电液控系统概述
国内发展历程
我国自80年代中期开始研制液压支架电液控制系统。1991年北京煤机厂研 制出第一套BMJ2Ⅰ型支架电液控制系统,在晋城古书院煤矿进行了井下工业性试 验,并于1992年4月通过初步鉴定,在此基础上改进的第二代BMJ2Ⅱ型支架电液控 制系统(20架),于1992年12月至1995年5月在井下进行工业性试验,但从此即被撂置 一边。
简析煤矿综采液压支架电液控制系统的应用(一)
简析煤矿综采液压支架电液控制系统的应用(一)摘要：液压支架电液控制系统是目前液压支架最先进的控制方式，是集机械、液压、电子、计算机和通信网络等技术于一身，技术含量高、难度大，应用于煤矿井下的一项高新技术产品。
液压支架电液控制系统不但可以自动控制液压支架的动作，而且可以实现邻架或远程控制液压支架，此外还可以对工作面液压支架进行监控，使液压支架与其他采煤设备相配合，实现高效采煤。
关键词：综采液压支架电液控制系统0引言液压支架的使用是煤矿井下采煤由人工劳动到机械化生产的根本性转变。
综合机械化采煤在煤矿的推广应用，使我国煤矿生产的技术和生产效率达到世界先进水平。
计算机技术和自动化技术的发展，为煤矿生产自动化和高效生产提供了新的出路。
电液控制系统的应用使井下采煤实现了由机械化向自动化的变革，是煤矿21世纪的高新技术。
电液控制系统集监测与控制于一体，可实现在地面、在顺槽对工作面设备的运作与工况的自动控制与监测，使煤矿井下工作面的生产和管理产生根本性的变化。
1电液控制系统的发展概况自电液控制系统20世纪80年代问世以来，受到各国煤矿的关注。
目前，德国多数综采工作面已经使用了电液控制系统。
在美国、英国、澳大利亚、波兰也得到广泛应用。
20世纪90年代末期在我国神华集团大柳塔矿采用第1套德国DBT生产的电液控制系统以来，先后有5套系统在我国投入使用。
由煤炭科学研究总院(天地科技股份有限公司)与德国玛珂系统分析与开发公司共同提供的第1套综采放顶煤液压支架电液控制系统，代表了当前电液控制系统发展的最新水平。
该系统在兖州兴隆庄煤矿井下正式运行，成为我国及世界综采放顶煤第1套利用电液控制系统的工作面。
多年来困扰综采液压支架电液控制系统在中国推广使用的一个主要问题就是价格问题。
为进一步降低成本，煤炭科学研究总院(天地科技股份有限公司)与德国玛珂系统分析与开发有限公司在北京成立了合资经营公司，即天地玛珂电液控制系统有限公司。
该公司采用德国玛珂公司电液控制系统的关键技术，大部分元件在中国生产，由德中双方技术人员提供高质量的技术服务。
煤矿液压支架电液控制系统
系统软件设计
操作系统
采用嵌入式操作系统，如Linux 或RTOS，实现多任务管理和调
度。
编程语言
采用C或C语言进行编程，实现控 制算法和逻辑运算。
人机界面
采用触摸屏或上位机界面，实现 用户与系统的交互。
系统实现的关键技术
实时性
系统需要实时响应液压支架的状态变化，因此需要采用实时操作 系统和优化算法。
煤矿液压支架电液控制系统
汇报人： 日期:
目录
• 煤矿液压支架电液控制系统概述 • 煤矿液压支架电液控制系统的组成与工作原理 • 煤矿液压支架电液控制系统的功能与优点 • 煤矿液压支架电液控制系统的设计与实现 • 煤矿液压支架电液控制系统的调试与测试 • 煤矿液压支架电液控制系统的应用实例与效果分
析
对系统的各项性能指标进行测试，如响应时间、精度等；
测试方法与数据分析
对系统的稳定性和可靠性进行测试。 对测试数据进行记录和分析，评估系统性能；
数据分析 对测试结果进行总结和评价，提出改进意见。
系统优化建议与改进方向
系统优化建议 根据实际需求调整控制逻辑，优化系统性能；
采用更先进的传感器、执行器等部件，提高系统性能；
传感器
04
电液阀组
由多个液压阀组成，用于控制支架的升降、 推拉等动作。其中，主控阀是核心元件，根 据电信号控制阀门的开启和关闭；单向阀用 于保持液压缸内的压力；安全阀用于防止过 载和溢流。
监测支架的状态和位置，将信号反馈给控制 器。例如，压力传感器监测液压缸内的压力 ；位置传感器监测支架的位置。
泵站
初始阶段
早期的煤矿液压支架电液控制 系统主要依赖于进口设备，国
内研发能力较弱。
发展阶段
液压支架电液控制系统的发展及简介
液压支架电液控制系统的发展及简介[摘要]液压支架是煤矿开采的重要设备之一。
液压支架在煤矿开采过程中负责煤层的支撑和控制工作面的顶板，将采空区与作业区相隔离，避免矸石进入回采工作面。
液压支架电液控制系统是目前煤矿支护设备的先进控制方式，是集机械、液压、电子、计算机和通信网络等技术于一身，科技含量高，是煤矿综采的一项高科技产品。
液压支架电液控制系统不仅可以自动控制液压支架的动作，而且可以实现邻架及异地控制液压支架，降低开采一线工人的劳动强度，大大提高一线工人的工作环境，保证煤矿企业的安全生产。
【关键词】煤矿液压支架；电液控制系统随着科学技术的发展，液压支架电液控制系统正逐步应用到我国煤矿企业中。
电液控制系统的推广，使煤矿生产由机械化生产向自动化控制生产迈进。
不仅提高了煤矿生产效率，而且改善了煤矿生产的工作环境及安全条件。
1.电液控制系统的发展概况1.1国外电液控制系统发展为了便于井下开采实现自动化，改善工作环境，美国、德国等国家于20世纪70年代最先开始研制、开发液压支架电液控制系统。
电液控制系统在国外，80年代进入试运行阶段，90年代技术基本成熟，逐步应用于煤矿综采。
国外应用电液控制系统较多的有德国、美国、英国、澳大利亚、波兰等。
其中尤以德国、美国应用最为普及化，其各项技术指标也属领先地位。
德国采矿技术有限公司(DBT)生产的PM4控制器，德国玛坷公司(MARCO)生产的PM31、PM32控制器，美国JOY公司的RS20控制器装配了故障诊断预警装置，通过刮板输送机、采煤机等进行联动、实现远程操控。
1.2国内电液控制系统发展在我国，1991年北京煤机厂和郑州煤机厂首次研发液压支架电液控制系统，在井下工作面进行工业试验，但由于各种原因未能大批量生产。
1996年，煤炭科学研究总院太原分院试制电液控制系统，进行了我国首家整套工作面生产实验。
2001年7月，北京天地玛珂电液控制系统有限公司成立，北京天地玛珂电液控制系统有限公司注册于北京市中关村科技园区昌平科技园，由央企中国煤炭科工集团下属上市公司天地科技股份有限公司与德国玛珂系统分析与开发有限公司合资成立。
煤矿电液控制系统分析
煤矿电液控制系统分析摘要在进行煤炭资源开采过程中，液压支架电液控制系统的应用是煤矿综采工作面自动化生产管理及自动化控制的主要手段。
液压支架电液控制系统不仅能够提高支架的移动速度和操作灵活性，而且还可以实现综采工作面无人或少人操作及支架远程控制，从而有效地确保了操作人员的生命财产安全。
关键词煤矿；液压支架电液控制系统；探究随着科学技术的快速发展，为了更好的提升煤炭资源的开采效率，在综合机械化开采中引入了液压支架电液控制系统，其为煤矿企业的生产自动化和高效生产提出了新的技术理念，是实现煤矿综采工作自动化控制的枢纽和核心，有效地改善了生产条件，提高了煤矿的生产效率。
液压支架电液控制系统是集控制与监测于一体的新型技术，可以对综采工作面设备的运行情况进行有效的检测，以保证煤矿开采工作的顺利进行。
1 煤矿液压支架电液控制系统的概述1．1 液压支架电液控制系统的基本组成。
液压支架电液控制系统一般是由主控计算机、地面计算机、网络交换器、数据转换器、井下交换机、红外传感器、支架控制器、角度传感器、压力传感器、行程传感器、耦合器、电源箱、电磁换向阀组等组成。
支架控制器是其核心部分，传感器是其中比较关键的检测环节，液控主阀和电磁先导阀组成了动作执行环节。
在具体工作过程中，液压支架电液控制系统具有自动化控制、操作灵活、安全可靠等优势，其主要的工作原理是所有支架控制器都是借助通信网络系统，来实现对各项任务的管理，并对内嵌操作系统进行实施调度，借助检测装置可以对采煤机的工作状况进行有效的定位，从而更好的实现自动化控制。
液压支架电液控制系统一般是借助网络变换器来实现的，不仅能够对工作面数据进行有效的管理，而且还能够把工作面数据传输到主控计算机之中，从而实现对整个系统的集中监测监控，完成对对井下数据的实施收集、分析、监测和网络发布。
液压支架电液控制系统中的电液控制阀、31／控制器、行程传感器等能够完成对液压支架的自动推溜、放煤、移架、喷雾等控制，实现对工作面工作状况进行有效的控制和监测，实现跟机自动控制，并且能够与其它设备实现联合控制［1］。
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3、加快动作速度
4、提高对复杂地质条件的适应能力，扩大适 用范围。
BG
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(1)降低成本
目前支架电液控制生产批量不大，标准化程度 低，工艺要求和生产成本较高，影响其大量 推广。 因此降低成本，尤其是传惑器、控制装置和 电磁阀等关键元部件，是今后面临的重要问 题。
BG
13
(2)提高可靠性
由于井下作业环境和维修困难，要求发展 可靠性高的元部件。
BG
22
操纵阀
带压移架
节 流 孔（立柱上 下腔乳化液压力相等）
立柱
控制阀 推移千斤顶 支撑保持阀
BG
系统自动适应煤层厚度的变化。
如果煤层变薄，顶板压力通 过活塞杆使立柱下腔压力升 高，打开支撑保持阀进行回 液，立柱就降低，直到立柱 下腔压力与支撑保持阀整定 压力相等为止。
如果煤层变厚，立柱 支撑力推活柱上升，高 压乳化液通过节流孔补 入立柱下腔，从而保证 顶梁始终与顶板接触， 移架时，使顶板受到一
按阀芯在阀体内的工作位置可分为二位、 三位、四位等。
按操作阀芯运动的方式可分为手动、机动、 电磁动、液动、电液动等。
利用电磁铁推动阀
芯来控制液流方向
的。操作轻便，容 易实现自动化操作。BG
三位四通阀
25
保证初撑力
对于坚硬顶板，①导致顶板下沉 增大，造成煤壁处切顶或漏顶；② 导致顶板来压对支架产生动负荷， 形成冲击压力，恶化了支架的工况。 ③支架与顶、底板ห้องสมุดไป่ตู้摩擦力小，冲 击载荷瞬间作用于推移系统和输送 机上，造成支架推移系统损坏。
例如：
①发展无接触式传感器，装在油缸内，受到 保护免受机械损坏和磨损。
②压力传感器要提高抗干扰能力，过载保护， 阀门和电子元器件要有足够的使用寿命和 抗污染能力。
BG
14
(3)加快动作速度。随着综采技术的发展， 要求液压支架的控制更快。
1、液压系统有足够的通流能力。 2、电液控制和数据传输及处理速度能更快。
修理状态下 的手动控制
集中 自动化控制
与采煤机联动 的自动化控制
控制 功能
单架/成组支架 自动程序控制
单架单动作 双向邻架控制
液压支架电液控制系统的优点
综采无人工作面
综采三机的“联动”
保证额定初撑力 带压移架
改善采煤机 和刮板及的
工况
自动化管理
BG
11
电液控制系统的发展方向
1、降低成本
2、提高可靠性
手手手手手手
电液控制系统
电液控制系统技术的核心：
通过电液阀将过去人工控制操作变为由计算机程序 控制的电子信号操作。液压支架不同位置的传感器 将工作环境和不同状态的信号传输给计算机，计算 机将根据不同的工作状态和工艺的要求，对电液阀 发出控制信号，达到对工作面设备进行控制的目的。
电液控制系统一般模型
液压支架的分类
根据支护方式和结构特点，液压支架分类如下：
垛式液压支架 适用于稳
支撑式液压支架
定顶板的
液
节式液压支架
采煤工作 面
压 支
掩护式液压支架
圆弧式支架
适用于不稳定 顶板的采煤工
架
双纽线型支架 作面
支撑掩护式液压支架
4
BG
液压支架控制系统的发展历程
手手手手手手 手手手手手手手手 手手手手手手手手手手
定程度的支撑力。
23
推溜过程
液压支架 煤 壁 采煤机 刮板输送机
推溜时，要求输送机按一定的曲线弯曲， 以减小刮板输送机在弯曲段的磨损。
推溜一个行程后，保证刮板输送机处于直
线状态，以减小采煤机的牵引阻力。
BG
24
换向阀
换向阀是利用阀芯在阀体孔内作相对运动， 使油路接通或切断而改变油流方向的阀。
按阀体连接的主油路数可分为二通、三通、 四通等。
液压支架及其电液控制系统 概述
报告人：
1
BG
主要内容
液压支架概述 液压支架电液控制系统 电液控制系统发展方向
液压支架概述
液压支架是以高压液体 为动力，由金属构件和液 压系统以及控制系统组成。 它能实现支撑、切顶、自 移和推溜等工序。
液压支架可与采煤机、 可弯曲刮板运输机组成回 采工作面的综合机械化设 备。
BG
16
请大家提出宝贵意见
优点1---保证额度初撑力
保证液压支架额定初撑力，电液控制系统可 以通过压力传感器反馈信号或通过延长控制 电磁先导阀的供电时间来实现支架初撑力自 保。保证额定初撑力，减少了立柱的增阻所 需时间，提高了支护效率，而且全工作面支 架初撑力均匀一致，改善了顶板的管理。
注：德国的PM4电液控制系 统初撑力保证功能就是这样实现的
优点2—带压移架
采用电液控制系统，在移架过程中，易于实 现带压移架，减少了工作面顶板对液压支架 产生频繁的冲击载荷，保护顶板围岩的稳定， 延长液压支架的使用寿命。
优点3—改善采煤机与刮板机的工况
移架步距准确，切顶线整齐，改善了支护效 果，并且使刮板输送机和整个工作面直线性 好，采煤机截深准确。改善了刮板输送机和 采煤机的工况。另外多架同时推溜，使刮板 输送机缓慢弯曲，避免溜槽连接处产生过大 的应力。
3、在条件适宜的地方尽量采用支架与采煤机 联动等控制方式并与采煤机的速度相匹配。
4、采用隔架移动多架同时操作。
5、尽可能减少本架各个动作之间，以 及架与架之间的动作接续时间。
BG
15
(4)提高对复杂地质条件的适应能力，扩 大适用范围。
根据国外估计，今后主要会发展分散式单架 控制系统，提高适应性，加强编程，数据采 集处理、显示和通讯的能力。例如控制程序 可远距离装入或修改。使电液控制系统的程 序适应不同的地质条。
127V
支架控制单元是由 支架控制器、电磁 驱动器和传感器等 组成 ，这是我国支 架电液控制的主流 产品,市场占有率在 85%以上 。
电源箱
12V
井下主控 计算机
NO.1支架 控制箱
NO.1支架 ······ 控制箱
压 力
电液控制阀组
行 程
传
传
感
感
器
器
液压系统
主流控制器
主流 电液控制器
德国DBT公司 PM4型 控制器
德国 MARCO公司
PM31型 PM32型 控制器
美国JOY公司 RS20型 控制器
德国 EEP公司 PR116型
蒂芬巴赫 ASG5型
BG
8
PM31电液控制系统
总线提升器
网络终端器 支架控制器
工作面交流电源线
总线提升器 双路电源箱
隔离耦合器
···
···
···
传感器
电磁阀驱动器
液压支架电液控制系统控制功能
优点4—自动化管理
电液控制系统可与采煤机和刮板输送机的自 动控制系统配合联动，实现全自动化综采工 作面。 支架与采煤机的运行状态和数据可以传输到 巷道中主控制台和地面中央控制中心，便于 实现整个矿井的自动化管理。
目的
对支架的控制实现了自动化，降低工人的劳 动强度, 改善工人的劳动条件，减少工作 面工人。最终实现无人综采工作面。