煤矿液压支架电液控制系统及应用环境探析
煤矿综采工作面液压支架电液控制系统
煤矿综采工作面液压支架电液控制系统摘要一种新型的煤矿综采工作面液压支架电液控制系统，使液压支架与采煤机、刮板输送机联动，实现综合机械化采煤工作面的高效、安全、自动化生产。
关键词电液控制系统；支架控制器液压支架电液控制系统是煤矿综采机械的关键设备，是综采工作面的支护设备的控制系统，为煤矿综采工作面上的采煤设备和人员支撑一个安全的工作空间，支护设备控制系统的智能性、可靠性、适应性影响着综合采煤的高效、安全。
目前，国内市场上使用的液压支架电液控制系统有：德国DBT公司的PM4电液控系统、德国MACRO公司的PM31电液控系统、德国EEP公司的PR116电液控系统，国内神坤公司的电液控制系统、国内天玛的电液控制系统等。
这些电液控系统产品各有优缺点，相互间兼容性差，对电液控制系统的维护较复杂。
1 各电液控系统的特点EEP公司的PR116电液控制系统只由防爆电源和支架控制器、能量插头组成主干网终络。
架间电缆是10芯电缆，系统供电电源为单路单向供电，支架控制器的电能传递需要能量插头，电缆的种类较多，比如，其行程传感器连接电缆和压力传感器连接电缆就不能互换，增加了系统的维护难度。
DBT公司的PM4电液控系统由防爆电源、支架控制器、隔离耦合器和电源耦合器组成主干网络。
设备间采用 4 芯电缆连接，两根电源线、一根发送线、一根接收线。
相邻支架控制器采用RS232通信方式，为了使4芯的连接电缆的两个端口统一，要求其设备的左右两个通信接口不统一（比如，隔离耦合器的左右两个接口），一个接口的某芯为接收方式，则另一个接口的某芯则为发送方式，此设备连入系统时，其左右方向不能接错，增加了系统的连接复杂性。
MACRO公司的PM31电液控制系统的主干网络由防爆电源、支架控制器、隔离耦合器组成，另外需要总线提升器和网终终端器。
设备间采用 4 芯电缆连接，两根电源线、一根总线、一根级联线。
其两根通信线均为双向传输的，虽然其隔离耦合器的两个通信接口没有方向性，4芯电缆的两端也做成统一的。
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。
煤矿综采支架选型的分析及电液控制系统的应用
目前 采 煤 机 向 大 功率 、 大截 深 、 高 速 电牵 引方 向发 展 ， 运输 设
备 向大运 量 、 大功 率 、 重型化 、 高强 度 、 多 点驱 动 、 高 自动 化 方 向发 展： 液压 支架 向简 单 实 用 、 高 工作 阻力 、 高 强度 、 高 可 靠性 方 向发 展． 采 用 电液 快速 移 架 系 统 ． 提 高 移 架 速度 和 安全 性 能 。针 对这 种
综 采 作 面 设备 主 要 由采 煤 机 、 刮 板输 送 机 和液 压 支架 ， 通 常
称 为 工作 面 “ 三机 ” ． 只 有 通过 正确 的“ 三机” 配套选型 ． 才 能 充 分 发 挥 设备 的生 产效 能 ． 搞 好 工 作面 设 备选 型 和配 套 是 用好 Ｔ作 面
设 备 的 前 提 １ ． 选 型 原 则
都 必 须保 证 刮 板输 送 机 头有 一 定卸 载 高度 ． 以避 免 底 链 回煤 ④
在煤 质 较硬 、 大 块煤 多 而采 煤 机又 不 带破 碎 装 置 时 ． 应 在 转 载机 中
部 地 段 配 置 破 碎 机
转载 机 的生 产能 力 应 能满 足 综采 工 作 面刮 板 输送 机 的卸 载 要 求 选 用 Ｓ Ｚ Ｂ 一 ７ ３ ０ ／ ７ ５型转 载 机
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
架 型选 择 必须 考 虑支 架 的 相关 尺 寸 、 结 构特 征 ． 支 护性 能 必 须
与煤 层 地质 条 件 、 矿压 显 现规 律 以及 工作 面 配套 设 备相 适应 。 ① 煤 工 作 面设 备进 行 控制 的 目的 目前 综 采液 压 支架 电液 控制 系 统 已
液压支架电液控制系统简介(中国矿业大学)
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中国矿业大学 井下主控计算机主要功能
a) 显示工作面支架控制器的数据信息
井下主控制计算机屏幕上可显示包括工作面支架工况，有图形或文字显示并可调 出历史状况，能以图形或数字方式显示工作面推进度。
b) 控制工作面支架实现跟机自动化 c)与井上主控计算机实现数据传输 d)数据分析 e)故障诊断 f)参数配置
急停开关
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中国矿业大学
控制器输入、输出接口系统
开关量输出口：共10路20功能； 模拟量输入口：共5路； 开关量输入口：共1路； 能 源 接 口：共1路； 架 间电缆系统：CAN共2线 、RS422共 4线、DC12V电源共2线，总计8线 能源接入口 共6路模拟量、 开关量输入口 共10路20功能输 出控制口 12芯架间电缆 接插件、 蜂鸣器 ZE07-01液压支架电液控制系统简介支架控制器
a)具有采集并显示模拟量、开关量信号功能。 b)具有系统菜单的显示功能，蜂鸣器警示、LED状态指示、系统参数设定。 c)能够通过RS422总线接收控制命令、发送控制命令。 d) 能够通过CAN总线接收系统参数和控制命令；发送系统参数和控制命令。 ZE07-01液压支架电液控制系统简介支架控制器
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ZE07-01液压支架电液控制系统简介
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中国矿业大学
2007年11月份开发出 第一代样机1台，12月份 试制样机3台，2008年2月 份试制样机5台。
郑州组装工作现场 ZE07-01液压支架电液控制系统简介
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中国矿业大学
2008年9月份由 中国矿业大学与郑煤 机集团联合研制和开 发的液压支架电液控 制系统随参展样机一 起到美国参加采掘设 备博览会。
液压支架电液控制系统在薄煤开采中的应用
液压支架电液控制系统在薄煤开采中的应用摘要：本文从薄煤层开采中必要性和存在的问题出发，在详细阐述了电液控制系统的工作原理同时，指出了在薄煤层开采中使用液压支架电液控制系统所具有的技术优势和重要意义。
关键词：薄煤开采液压支架电液控制中图分类号：td355.4 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0080-01我国煤层赋存条件比较复杂，分布地域辽阔，经过多年开采，不少矿井中厚煤层已近枯竭，因而发展薄煤层机械化开采，尤其是实现工作面自动化开采，对于充分开发利用煤炭资源，避免资源浪费，延长矿井开采年限和实现高效开采都具有十分重要的意义。
1 薄煤层开采中存在的问题我国薄煤层开采主要采用长壁采煤法，但由于开采煤层厚度小，与中厚及厚煤层相比，主要有以下问题。
（1）采高低，工作条件差，设备及人员移动困难。
（2）配套设备可靠性低，稳定性差。
（3）煤层厚度变化、断层等地质构造对薄煤层综采工作面的影响比较大。
（4）工作面自动化程度低，手动控制系统，移架速度慢、效率低。
（5）薄煤层长壁机械化采煤工作面的投入产出比高，经济效益不如开采厚及中厚煤层工作面。
2 国内外液压支架的发展趋势主要有以下几个方面。
（1）多样性。
（2）轻型化。
（3）高压化。
（4）材料强化。
（5）自动化。
（6）智能化。
（7）标准化。
3 液压支架操控系统的分类目前液压支架的操作系统可分为三类：第一类为手动临架操作，可选用国内的元件和胶管，在质量上成熟，技术上稳定可靠，价格也较低，但是管路系统复杂，过架胶管多，占用空间大，影响支架高度，妨碍行人，操作阀操作所需用力也较大。
第二类为液压先导操作，选用液压先导阀，采用多芯管制造，制造精度高，质量不易保证，造价高，使用维护难度大。
第三类为电液控制操作，选用电液操作，可实现工作面支架成组、单架程序控制、自动化控制、按键操作等。
4 电液控制系统的原理电液控制系统的核心是，通过电液阀将过去人工控制的操作变为由计算机程序控制的电子信号操作。
液压支架电液控制系统概述
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。
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(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。
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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
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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。
液压支架电液控制系统在煤矿采煤工作面中的应用
液压支架电液控制系统在煤矿采煤工作面中的应用发布时间：2021-12-08T01:46:38.464Z 来源：《科学与技术》2021年第7月19期作者：刘杰[导读] 随着煤矿行业技术水平的不断提高，液压支架电液控制系统已被广泛应用于实现综采工作面的自动化生产管理和自动控制。
液压支架电液控制系统不仅可以提高支架的移动速度和操作灵活性，刘杰科兴煤炭实业有限责任公司新疆阿克苏地区库车市 842000摘要：随着煤矿行业技术水平的不断提高，液压支架电液控制系统已被广泛应用于实现综采工作面的自动化生产管理和自动控制。
液压支架电液控制系统不仅可以提高支架的移动速度和操作灵活性，还可以实现综采工作面支架的无人或少人操作和远程控制，有效保障操作人员的生命财产安全。
研究表明，液压支架电气工控系统能够取得良好的检测和控制效果，从而保证综采工作面在监督期间的工作状态，进而保证矿山建设的顺利进行。
鉴于此，本文结合作者多年的工作经验，对煤矿液压支架电液控制系统的应用提出了一些建议，仅供参考。
关键词：煤矿；液压支架电液控制系统；应用当前，液压支架电液控制系统是液压支架最先进的控制方式，它集成了机械、液压、电子、计算机、通信网络等技术，是一种技术含量高、难度大，用于煤矿井下的井下高新技术产品。
液压支架电液控制系统不仅能自动控制液压支架的动作，还能实现液压支架的邻架或远程控制。
此外，还可对工作面液压支架进行监控，使液压支架与其他采煤设备配合，实现高效采煤。
一、液压支架电液控制系统的概述液压支架控制的传统方式是用手动操纵阀直接切换被控液压缸的主液路。
手动操纵阀伴随液压支架的发展历程，技术已十分成熟。
但随着综采工作面向高产高效的更高目标迈进，手动操纵阀控制方式的不足之处就愈显突出了。
速度较慢，效率不高，操作劳动量大，支架动作难以规范，安全保障手段欠缺等都是手动液压控制本身的局限。
手动阀的邻架操作会导致管路布置繁乱，手动阀控制更无法实现自动化，要实现进一步高产高效的目标，支架的控制这一环节也必须有新的突破，使支架的动作与工作面装备能力及生产过程的效率相适应。
试析液压支架电液控制系统在煤矿开采中的应用
矿 开采 工作 中的缺 陷之 处 。 在每 个采 煤支架 中同时 配备 一台子控 机 实 施检 测和控制 ， 从而创造 出各种各样的 电业 控制子系统 ， 主控 机和所有 子 控机 的串行通信 接 Ｖ Ｉ 必须 要保证和 总线 之间的正 确连接 ， 从而 搭建 成 科学 有效 的采煤机 采煤 支架计算 机分布式 控制系统 。 各子 控制 系统 需 满足下 列条件 ：（ １ ） 各子控制 系统的作用应根据 煤矿 的开相来进行发 挥， 除 本身的构 造意外 ， 还应该对 液压支架 发挥调节管 理作用， 以完成 自 动 升降和 移动支架 等操作 。（ ２ ） 各子系统 正常运 作后 ， 可 以完成 对 相 关系统的操作发出信号 ， 以达 到简介对各 控制系统发出指示从而带动 各 系统的正常运作 ， 达到 充分控制的 目的 （ ３ ） 对各 个子系统 的控制键 盘 进行设定后 ， 达到各子系统之 间的相互影 响和促 进的 目 的， 以满足信息 数据 的传 递与接收 从而实 现对采 煤液 压支架 的正常操 控 。（ ４ ） 整 个采
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煤矿液压支架电液控制系统及应用环境探析
摘要：在煤矿生产中，采用煤矿液压支架电液控制系统，不仅提高煤矿企业的生产效率，也可以确保工人在煤矿开采中的安全性，其实现了煤矿生产自动化水平，因此，本文对煤矿液压支架电液控制系统及应用环境进行分析探讨，使人们对煤矿液压支架电液控制系统在煤矿开开采中的应用有一定的了解。
关键词：煤矿液压支架电液控制系统应用环境
煤矿液压支架电液控制系统的应用，改变了传统的人工采煤机械化生产方式，实现了自动化的采煤控制系统，分析煤矿液压支架电液控制系统的应用现状和功能，进而对煤矿液压支架电液控制系统的应用环境进行探讨。
一、煤矿液压支架电液控制系统现状分析
随着科技技术的不断发展，大多数企业都在进行煤矿液压支架电液控制系统的自主研发，液压支架电液控制系统在部分煤矿企业中得到广泛应用，其主要是利用嵌入式技术、CPU产品来进行开发设计的，具有控制功能强、电路容量大、处理速度快的优点。
但是，当前我国煤矿生产自动化控制系统主要依赖于国外进口产品，液压支架电液控制系统主要是通过在支架上安装控制器和压力传感器来实现支架单个功能的控制，为了实现自动化的控制系统，煤矿企业应加大液压支架电液控制系统的自主研发，使设计的产品性能达到国外同类产品的设计水平。
二、煤矿液压支架控制系统的工作原理和功能
煤矿液压支架电液控制系统主要由支架控制器、数据转换器、电源箱、压力传感器和耦合器等组成，其中，支架控制器是液压支架电液控制系统的核心，具有安全可靠和自动化控制的特点。
液压支架电液控制系统的工作原理是：利用总线技术将所有支架控制器构成一个通信网络系统，通过内嵌操作系统来实现各项任务的管理和实时调度，并对电液阀发出控制信号，使工作面支架实现自动化控制的目的，而工作面支架电液控制系统的网络管理主要是利用网络变换器来完成的，具有管理工作面数据和系统集中监测监控的功能，主控计算机通过利用煤矿井下的交换机将电液控制系统数据传入到地面计算机，从而完成对井下数据监测、分析和网络发布的功能。
液压支架电液控制系统功能主要包括：第一，具有自动控制的功能，其主要是利用安装在支架上的控制器和压力传感器来实现自动移架和自动推溜的控制；第二，具有工作面顺槽的控制功能，根据煤矿井下的工艺要求，将液压支架电液控制系统与其他设备联合控制，通过井下工作面顺槽的主控计算机来实现监测和控制功能；第三，地面监控主机实现对工作面设备的控制，即通过光纤与煤矿井下中心控制主机通信，从而实现地面监控主机对工作面设备的控制。
三、煤矿液压支架控制系统的应用环境要求分析
煤矿液压支架电液控制系统对乳化液是有一定的标准要求的，一般情况下，煤矿液压支架电液控制系统的液压介质质量是影响系统运行的关键，因此，控制好液压介质（乳化液）的质量，以保证煤矿液压支架电液控制系统在生产过程中正常工作。
（一）注重乳化液选型要求
在乳化液选型过程中，应选择优质的乳化液，并且根据国家颁布的检测报告、煤矿安全证书来检验选择的乳化液是否合格，这就要求煤矿企业的工作人员应认真检查乳化液质量，确保乳化液质量达到标准，以保证为煤矿液压支架电液控制系统的工作运行奠定坚实的基础。
（二）注重乳化液配置要求
乳化液是液压支架电液控制系统的液压介质，乳化液的质量高低直接决定了液压支架电液控制系统是否正常运行，因此，乳化液在配置过程中，应注重乳化液的比例配置，严格按照所规定的比例进行配置，并采用检测仪对乳化液混合液体的配比进行检查，在检查过程中，应注重以下几点：第一，应确保浓缩液是否与水充分混合；第二，分析浓缩液与水充分混合情况是否关系着乳化液特性，因此，注重检查浓缩液与水的充分混合，若混合不充分，则容易造成乳化液体产生浓缩液结块现象，甚至有可能对液压法的正常使用造成影响。
另外，在配置乳化液中，可能会采用低浓度乳化液，一般浓度控制在2%~5%内，低浓度乳化液的质量主要取决于水的质量，因此，乳化液在配置过程中，所用水的质量应符合所规定的标准，水的PH值应控制在7~9.5之间，并且水中不能含有固体、液体污染物等，若水中含有固体颗粒物，固体颗粒物应控制在1mg/L以内，以保证乳化液所用水的质量。
需要注意的是：乳化液所用的水应定期进行一次水质化验分析，若发现所用水的水质发生变化，则需要进行更换。
乳化液配置完成后，需要每天利用手持式折射仪对乳化液的混合状态进行检测，一般要求工作人员每周到乳化液检测中心试验室对乳化液混合状态进行精确的检查，根据质量标准，利用乳化液检测仪对其进行检查，使配置的乳化液达到煤矿液压支架电液控制系统的应用要求。
对于新配置的乳化液，其PH值应控制7~10以内，若液压支架电液控制系统在运行过程中PH值发生变化，则表示液压支架电液控制系统的液压介质乳化液的特性发生了变化，其主要是因化学物质、细菌污染而引起变化的，因此，工作人员需要每周对乳化液的PH值进行检测，采用PH试纸，以保证乳化液PH值控制在7~10之间。
对于乳化液率过滤要求，如图1所示，表示液压支架电液控制系统的乳化液率过滤等级要求，严格按照过滤要求来控制乳化液率，以保证液压支架电液控制系统液压介质的质量，进而促进液压支架电液控制系统正常运行。
图1乳化液率过滤要求
四、煤矿液压支架电液控制系统的未来发展前景
煤矿液压支架电液控制系统的应用，为煤矿井下生产运输提供了有利条件，具有电压容量大、运行速度快、控制功能强的特点，随着科学技术的发展，煤矿液压支架电液控制系统的功能也将会越来越完善，其操作系统可能由机械化主要向自动化、智能化的方向发展，通过利用计算机技术来形成通信网络系统，并利用总线技术对井上、井下的数据进行传输和控制，从而实现工作面的自动化控制，通过对煤矿液压支架电液控制系统的研制和开发，预计煤矿液压支架电液控制系统将在我国煤矿企业中推广应用，以促进煤矿企业的发展。
结束语：
煤矿液压支架电液控制系统是煤矿井下运输的主要控制设备，其具有容量大、运行速度快的特点，将液压支架电液控制系统广泛应用在煤矿井下生产中，从而实现煤矿井下自动化操作水平。
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