ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)的設計與應用

李 鵬

(山西西山煤電股份有限公司 西銘礦，山西 太原 030052)

0 引言

支架是煤礦回采工作面的重要設備，對工作面回采后的冒落頂板起到支撐控制作用，為采煤機、刮板輸送機和工作面其他設備提供正常作業(yè)所需的空間，也為操作人員提供進出空間，其質(zhì)量直接影響著回采工作面作業(yè)的安全高效程度。由于支架電液控制系統(tǒng)控制著支架的升、降、推、移等動作，因此支架電液控制系統(tǒng)運行的安全可靠性對保證回采工作面的安全高效生產(chǎn)、現(xiàn)場作業(yè)人員人身安全都有著重要的實際意義。

1 綜采工作面基本情況

西銘礦始建于20世紀50年代，位于山西省省會太原市萬柏林區(qū)，公路、鐵路運輸便利。礦井核定生產(chǎn)能力為360萬噸/年，屬高瓦斯礦井。

49407綜采工作面位于西銘礦南四采區(qū)，東部與南四軌道巷相鄰，南北分別與已回采的49409工作面和49405工作面相鄰，西部與南四尾巷相鄰。上覆8#煤已回采，8#與9#煤層間距為1.10 m～4.05 m，平均為2.88 m。9#煤層煤厚為2.09 m～3.50 m，平均為2.86 m；煤層傾角為2°～11°，平均為5°。工作面上覆巖層直接頂巖性為厚度2.68 m的細粒砂巖，在向上老頂巖性為厚度7.82 m的石灰?guī)r(但該巖層的完整穩(wěn)定性已在8#煤層回采后遭到破壞)。

工作面布置兩條順槽，分別為長度為1 877 m的皮帶巷和長度為1 847 m的軌道巷。切眼布置于工作面最西端，切眼長186 m，由西向東推進。切眼布置125臺ZY6800/20/42D型兩柱掩護式支架，配備ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)。

2 ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)

2.1 電液控制系統(tǒng)組成

支架控制系統(tǒng)主要由監(jiān)控主機、支架控制器、支架服務器、供電電源箱、隔離耦合器、各種閥組和傳感器等組成。工作面各臺支架分別安裝支架控制器、液壓閥組，并將液壓閥組的主閥與支架控制器連接。采用架間連接器將安裝于各臺支架的支架控制器進行連接，以形成整個工作面的支架電液控制系統(tǒng)。其中，支架控制器、液壓主閥、反沖洗過濾器每架一臺；礦用隔爆兼本安型電源每6架一個，為支架電液系統(tǒng)供電；隔離耦合器每6架一個。ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)組成如表1所示。

表1 ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)組成

ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)連線示意圖如圖1所示。

圖1 ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)連線示意圖

2.2 支架控制器

支架控制器是整個電液控制系統(tǒng)中最重要的設備，安裝于工作面各臺支架的支架控制器與其配接的其他部件可稱為單獨的單支架電液控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)支架的功能動作。

支架控制器配備有：1個4行8列的2.4寸OLED顯示屏；30個功能按鍵；30個按鍵指示燈；4個狀態(tài)指示燈；1個急停閉鎖按鈕模塊；1個對碼指示燈模塊；1個蜂鳴器；6路對外接口，其中5路CAN接口、1路模擬量接口。

支架控制器內(nèi)部存儲有各種操作功能的程序，當接收到操作指令(按鍵或遙控器遙控)后，按照既定的操作流程將控制指令發(fā)送給電磁閥驅動器，電磁閥驅動器按照每步接收的指令控制各先導閥依次動作，驅動主控換向閥通斷，用以實現(xiàn)油缸進液/回液控制。

ZDYZ-Z型礦用本安型支架控制器如圖2所示。

圖2 ZDYZ-Z型礦用本安型支架控制器

2.3 電源箱

電源箱為整個電液控制系統(tǒng)提供電源，其輸入電壓為127 V(波動范圍75%～120%)的交流電源，轉換為電液控制系統(tǒng)所需的電壓為12 V的直流電。電源箱中布置4個單獨AC-DC模塊，形成兩路電流為1.75 A的單獨整定電源。此外，電源箱配備2路隔離CAN通信接口和5個狀態(tài)指示燈，其中4個紅燈指示供電狀態(tài)、1個黃燈指示通信狀態(tài)。

2.4 隔離耦合器

在使用兩組電源箱給不同支架控制器供電的情況下，通過隔離耦合器可以對相鄰兩組支架的控制器電源組進行電氣隔離、通信耦合。隔離耦合器配備2路隔離CAN通信通道和3個狀態(tài)指示燈，其中2個紅燈指示供電狀態(tài)、1個黃燈指示通信狀態(tài)。

2.5 電磁閥驅動器

電磁閥驅動器具有以下功能：接收支架控制器發(fā)送的控制指令，分別驅動對應先導閥；并提供運行、通訊狀態(tài)指示；根據(jù)不同功能需求，靈活調(diào)節(jié)輸出線纜數(shù)量；采集先導閥工作狀態(tài)，并上傳到支架控制器。并且，電磁閥驅動器提供1路～22路功能輸出，提供1路CAN通信接口，具有3個狀態(tài)指示燈，其中左側綠燈指示運行狀態(tài)、中間黃燈指示數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)、右側黃燈指示數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。

2.6 片閥閥組

經(jīng)改造后片閥閥組由原片閥和片閥驅動裝置構成。片閥驅動裝置是一種電動先導閥，通過給內(nèi)部線圈供電后的吸力使內(nèi)部推桿動作推動原片閥動作，每個片閥驅動裝置有兩個電磁線圈，分別控制兩個動作。當不使用電控進行片閥驅動時，還可以繼續(xù)使用片閥手柄進行功能操作。并且，片閥閥組配備2個狀態(tài)指示燈，分別指示各電動動作狀態(tài)。

2.7 支架遙控器

支架遙控器具有紅外收發(fā)功能，可實現(xiàn)紅外對碼；包括無線模塊和內(nèi)置天線，可實現(xiàn)無線控制以及數(shù)據(jù)傳輸功能，能夠與單支架控制系統(tǒng)進行無線雙向通訊；具有按鍵輸入功能，可實現(xiàn)本架推溜，鄰架、隔架的單個支架動作的非自動、自動順序聯(lián)動控制，支架組自動控制；配備液晶顯示屏，能夠顯示電池電量信息、無線信號強度、受控支架信息等。

2.8 監(jiān)控主機

監(jiān)控主機配備19寸工業(yè)液晶顯示器，鍵盤與主機一體設計，具備工業(yè)以太網(wǎng)、CAN總線和RS485各1路，預留2路USB接口，其供電電源為電壓127 V(波動范圍75%～120%)交流電源。監(jiān)控主機具有集中、存儲以及顯示主機控制器傳輸數(shù)據(jù)的功能，并且通過在監(jiān)控主機中輸入控制參數(shù)，還可以對支架的動作進行控制。

3 ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)原理

49407綜采工作面每臺支架安裝一臺支架控制器、聲光報警器、電磁閥驅動器、片閥閥組、壓力傳感器和控制電纜，組成一個單支架的電液控制系統(tǒng)。通過支架控制器按鍵或遙控器按鍵發(fā)出指令信號，利用控制電纜將指令信號傳輸?shù)洁徏苤Ъ芸刂破?，鄰架支架控制器根?jù)內(nèi)部設定程序發(fā)送控制程序給電磁閥驅動器，由電磁閥驅動器控制相應電磁閥動作。

支架服務器采集采煤機的運行位置，控制采煤機位置前后的支架控制器作出符合生產(chǎn)工藝要求的相應動作。

ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)跟機原理如圖3所示。

圖3 ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)跟機原理圖

4 結論

49407綜采工作面應用ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)后，運行狀況良好、跟機跟頂及時、無漏頂?shù)痊F(xiàn)象。支架電液控制系統(tǒng)是工作面自動化程度的顯著標志，與現(xiàn)代計算機計術、信息技術等高科技技術緊密融合，對進一步實現(xiàn)工作面無人化、智能化開采具有積極的現(xiàn)實意義。