液压支架电液控制系统故障诊断技术研究

液压支架电液控制系统故障诊断技术研究

杨鹏

（陕西陕煤黄陵矿业有限公司机电公司陕西延安716000）

摘要：液压支架是煤矿综采工作中常用主要装备之一，液压支架自动化水平对提高生产效率，保障生产安全至关重要。因此，对液压支架电液控制系统故障诊断功能进行系统全面的布局及实施，以提高系统故障识别性能，减少操作人员现场判断，降低操作维修人员的技术门槛，利用大数据、人工智能、故障识别技术，将故障诊断系统由故障信息挖掘转变为故障信息推送应用模式，降低系统使用成本，提高系统可维护性能，使操作人员可以及时排除液压支架电液控制系统故障，从而提高系统的可靠性和可用性，为综采工作面无人化提供技术支撑。

关键词：液压支架；电液控制系统；故障诊断技术

引言

液压支架是用于采煤工作面顶板支护的设备，在现代化采煤工作中起着极其重要的作用，该设备的诞生极大地提高了采矿业的工作效率和安全水平。液压支架诞生于２０世纪５０年代的英国，经历了垛式、节式、掩护式、支撑式等不同的发展阶段，目前支撑掩护式支架应用较多，特别是在煤矿综采工作面中。

1液压支架电液控制系统的基本特点

液压支架电液控制系统的核心组成部分就是计算机，其具有良好的数据处理能力，能够同时对大量的数据进行系统全面地分析处理。传感器将收集到的井下采煤机、输送机以及液压支架等设备运转情况的数据集中汇总于计算机之中，经过计算机的初步处理之后，再将井下的各种数据实时地显示于显示器的屏幕之上，让工作人员对井下实际的生产状况有一个全面的掌握。工作人员根据井下的生产状况对有关生产参数进行科学合理地调整，再借助远程操作系统对液压支架进行有效控制。在操作液压支架电液控制系统的过程中，要严格按照操作要求进行各项操作，并做好支架立柱密封圈的定期检查工作，确保其能够为液压支架提供良好的密封，避免渗漏问题的发生，为采煤生产的顺利进行提供可靠的保障。通过计算机的有效运用，能够提高对整个系统的控制能力，大大降低工作人员的劳动强度，有效提高煤炭资源的开采效率。

2液压支架电液控制系统故障

2.1液压系统

立柱、千斤顶泄漏:泄漏是液压支架支护失效的主要原因，甚至会造成大面积冒顶事故，泄漏大量的乳化液严重污染井下环境，应引起足够重视。立柱、千斤顶泄漏包括外泄和内泄。外泄是指通过肉眼从外部可以直接察看到的泄漏，例如:缸口漏液、液管接口漏液、大流量立柱控制阀与立柱结合面漏液等，泄漏的乳化液直接排到井下环境中，造成环境污染，同时增加乳化油消耗。内泄是指立柱、千斤顶活塞与缸体内壁之间密封损坏，导致高压腔向低压腔渗液，造成立柱、千斤顶支撑力下降，即不保压，严重影响支护效果。

2.2系统液压元件故障

近年来随着国内机械制造技术的不断提升，煤矿液压支架的各组件的生产均已实现国产化，而出于成本最优化和便利的需求，矿井液压支护系统进行配套选择时多是从多个厂家购进不同设备进行组合。但各厂家的设备制造多是依据自身性能为基准开展，而未对多个产品组合后的支护系统电液控制性能予以考量。以清洁度为例，国内支架产家的清洁度标准仍多沿用传统手控支架清洁标准，这使得支架配入电液控制系统进行使用后，油液中杂质颗粒过大，从而致使电液控制系统中的换向阀门堵塞失灵，进而导致主阀门与电磁先导阀等的损伤，埋下安全隐患，乃至直接导致系统瘫痪。

2.3电磁辐射影响

综合机械化回采工作面不仅布设有液压支架，还布设有泵站、采煤机、运输机、井下通讯设备等众多机电设备。这些设备在运行作业中均会产生大量电磁辐射，充斥工作面空间，尤其是采煤机等大功率机电设备启停产生的电场扰动会使得支架电液控制系统的电源产生波动，这种波动影响到电流就会导致敏感的电气组件功效降低乃至故障，从而不利于电液控制系统功能的充分发挥。

3电液控制系统故障诊断系统设计

故障诊断系统可以从系统实现的机理入手，按照不同的工作场景进行系统工况分析，最终从实现系统主体职能落地，着手解决系统故障诊断的问题。

3.1双总线通信链路检测及其故障报送

在信号转换器上定期发送通信检测令牌，通过通信电缆，逐架呼应接力将令牌从首架传送到末架，首先进行邻架通信回路检测，到末架后通过总线方式将通信检测令牌返回，当检测令牌信号返回到信号转换器时，及完成了工作面通信双回路的链路检测。在检测过程中，如遇通信令牌不能继续传送时，一方面通过总线将通信故障信息报送到信号转换器，另一方面，切换到另一回路继续传送通信令牌，在信号转换器多次收到相同的故障信息，对故障信息进行确认后，再向全工作面及其巷道监控中心报送通信故障信息。

3.2红外传感器检测、采煤机位置检测与故障报警

液压支架上安装的红外传感器用来接收在采煤机上安装的红外发射器信号。在采煤机割煤、液压支架移架过程中产生振动，会把红外传感器震松，使其方向偏移，无法接收采煤机上安装的红外发射器发送来的红外信号，另外红外接收器由于井下粉尘、喷水除尘造成红外接收器窗口被遮挡，无法接收红外信号。通过在信号转换器上分析红外接收信号，对其不连续的情况进行分析，对于连续割煤过程中从未收到过红外信号的支架进行红外接收器故障报警。

3.3人机交互系统故障诊断

1)键盘按键检测与故障报警。当键盘按键被砸坏时，键盘电路会检测到该按键被持续按下的信息，此时，可以屏蔽该键盘信号，并将该支架的键盘编号报送到监控中心进行故障报警。在通过键盘进行支架控制时，将操作键盘的键值报送到监控中心计算机上，通过建立支架动作与键盘操作的关联关系，确认按键操作的有效性。当工作面连续采多刀，而某架的操作键盘从未被操作过时，报送该架键盘错误信息。2)急停、闭锁按钮故障识别与故障报警。急停、闭锁按钮按下时，将改变系统状态，并且在一个时段内不会将开关拔起，由于急停和闭锁按钮是带闭锁机械开关，当按钮开关出现问题时，将产生按钮抖动信号，因此，当急停、闭锁按钮信号在1s内产生信号变化时，即急停、闭锁按钮故障。3)闭锁警示。在检修班维修期间，在采煤机机身范围内的液压支架均应按下闭锁按钮，如果在该机身范围内有未被按下的闭锁按钮时，应在监控主机上报警提示。

3.4故障诊断系统软件设计

通过液压支架电液控制系统网络拓扑图构建液压支架电液控制系统监控系统界面，通过系统逐层级通信检测激活网络中的系统单元，构建整个电液控制系统的工作面双总线通信网络系统和工作面与监控中心连接的网络系统。当通信网络连接失败时，连接网线为灰色，表示通信网络连接故障，在系统网络图上，控制器、传感器、电磁阀等部件出现错误时显示黄色，处于故障状态时显示为红色，没有查看的故障诊断信息称为消息，当系统中有消息时，在屏幕下方的消息窗口将提示最新的消息，及未读取的消息数量，通过该方法，将系统故障信息以数据推送的方式报送给操作人员，省去了操作人员在大量的数据、界面中查找所要的故障信息。

结语

总而言之，由于液压支架电液控系统具有良好的控制功能，不仅能够有效提高井下的生产条件，将事故的概率降到最低，而且还能大幅度降低井下工人的劳动强度，实现无人化远程控制操作，进而有效提升煤炭开采企业的经济效益和社会效益。因此，

参考文献

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