电液控液压支架自动化控制技术研究

引言

近年来，煤矿开采技术持续演进，综采工作面朝着自动化、智能化方向发展的趋势逐渐明晰。电液控液压支架作为综采工作面的关键设备，在顶板支撑、作业空间维护及工作面设备推移等方面发挥着重要作用，其性能与控制效果和采煤效率、作业安全密切相关。由此可见，对电液控液压支架自动化控制技术展开深入探究，或能为煤矿开采行业技术革新与高质量发展带来积极影响。

1 电液控液压支架的组成与工作原理

1.1 组成结构

电液控液压支架的构成通常可归纳为机械结构、液压系统和电液控制系统三个部分。其中，机械结构涵盖顶梁、掩护梁、底座、立柱及千斤顶等组件，这些部件主要承担顶板支撑功能，并在支架升降、推移等动作中发挥重要作用；液压系统一般由泵站、液压管路及阀组组成，为支架运行提供动力支持；而电液控制系统常由控制器、传感器、电磁阀和操作面板构成，其主要职责是接收控制指令，监测支架运行状态，并通过控制液压阀组，实现支架的自动化操作。

1.2 工作原理

电液控液压支架的运行机制，本质上是借助电液控制系统对液压系统加以调控，进而促使机械结构实现各类动作。当面临升架、降架、移架等操作需求时，控制器会获取来自操作面板或远程监控系统的指令，参考传感器所检测到的支架位置、压力、行程等状态数据，对相应电磁阀进行控制，使液压油流入或流出立柱、千斤顶等执行部件，以此达成支架的动作效果。与此同时，传感器将持续监测的支架状态信息回传至控制器，构建起闭环控制体系，在一定程度上保障了支架动作的精准性与稳定性。

2 电液控液压支架自动化控制关键技术

2.1 传感器检测技术

传感器作为电液控液压支架自动化控制的关键组件，其性能表现与控制精度、可靠性密切相关。在电液控液压支架的实际应用中，压力传感器、位移传感器、角度传感器等发挥着重要作用。压力传感器能够监测立柱与千斤顶的工作压力，为判断支架对顶板的支撑效果提供数据参考；位移传感器可用于获取支架升降高度、移架距离等信息，辅助实现支架位置的精准调控；角度传感器则通过检测顶梁、掩护梁的角度变化，为分析顶板状态提供依据。

为优化传感器的检测性能与抗干扰能力，数字式传感器的应用较为普遍，同时配合屏蔽、滤波等处理手段，尽可能降低外界因素对检测结果的影 以某煤矿综采工作面为例，高精度压力传感器的应用实现了立柱压力的实时监测，当压力数据超出预设范围时，控制器可触发预警机制，并对支架卸压操作进行调控，这一举措在保障顶板稳定性方面取得了良好成效。

2.2 自动移架控制技术

自动移架作为电液控液压支架自动化控制的关键功能，其控制成效在一定程度上会对采煤机的推进效率及工作面安全保障产生影响。自动移架控制技术主要涵盖以下几个层面：

移架路径规划：通过分析采煤机的实时位置与运行轨迹，合理规划支架移架路径，以此保障支架与采煤机之间形成适宜的作业间距，降低两者间的潜在干扰风险。

同步协同控制：针对多支架协同作业场景，致力于优化各支架移架动作的协调性，通过减少支架间的相互作用力，为支架结构的稳定性提供更可靠的保障。

自适应调控：依据顶板压力变化与变形特征，动态调整移架速度和步距参数。例如在顶板压力显著增大时，可考虑适当减缓移架速度并增加移架步距，从而强化支架的支撑性能；而在顶板条件较为稳定的情况下，则可尝试适度提升移架速度，助力提升整体采煤效率。

2.3 远程监控与协同控制技术

在综采工作面自动化开采进程中， 协同控制技术发挥着不容忽视的作用。借助远程监控系统，操作人员于地面控制室即可对液压支 测，进而实现对支架的远程操控。而协同控制技术则有效构建起 关系，依据采煤机的行进位置与运行速度，驱动支架自主完成 输送机”协同作业的自动化生产格局。以实际工况为例，当采煤机 便会发出移架指令，液压支架随之按照既定程序执行移架动作，随后刮板输送机跟进推移，使工作面自动化作业得以有序衔接。

2.4 故障诊断与预警技术

电液控液压支架的作业环境往往较为复杂，设备出现故障的可能性较高。在此背景下，故障诊断与预警技术成为提升设备可靠性与维修效率的重要手段。故障诊断技术借助对传感器采集信号的深度分析与处理，能够对设备的运行状况进行评估，判断是否存在故障以及故障的具体类型和位置。常见的诊断方法涵盖基于规则的诊断方式、基于神经网络的诊断模式等。而预警技术则以设备运行状态与故障诊断结果为依据，适时向操作人员发出预警信息，为设备维修争取时间窗口。例如，通过对液压系统压力、流量等关键参数的持续监测，一旦发现参数偏离正常范围，便可对潜在的泄漏、堵塞等故障风险进行研判，并及时触发预警机制，有助于将故障影响控制在最小范围。

3 电液控液压支架自动化控制技术优化方

3.1 提高传感器的可靠性

为提升煤矿井下自动化控制的可靠性，可考虑研发具备粉尘防护、防水、抗振性能的高性能传感器，这一设计或有助于延长传感器使用寿命并优化检测精度。此外，多传感器融合技术的应用也是值得探索的方向，通过多传感器的冗余检测机制，有望增强检测数据的稳定性。

3.2 优化自动移架控制算法

尝试将人工智能与机器学习等前沿技术相融合，探索自动移架控制算法的自学习与自适应优化路径。通过挖掘历史数据蕴含的规律，使算法具备根据顶板变化动态调节控制参数的潜力，有望提升自动移架在复杂工况下的控制精度与环境适应性。

3.3 加强设备协同控制

在智能化开采系统建设过程中，可考虑构建标准化通信协议体系与数据集成平台，以此促进液压支架与采煤机、刮板输送机等设备间的信息交互。 同控制算法， 依据各设备运行工况优化生产流程，进而实现工作面设备的高效联动。例如，利用 5G 技术搭 络，为采煤机与液压支架之间的信息传递创造条件，使支架可根据采煤机的位置和速度信息，对移架速度进行动态调整，提升设备间的协同作业水平。

结束语

电液控液压支架自动化控制技术作为煤矿综采工作面自动化、智能化进程中的关键一环，在提升采煤效率与保障作业安全等方面展现出显著成效。展望未来，伴随人工智能、大数据、5G 等前沿技术的迭代演进与实践应用，电液控液压支架自动化控制技术或将朝着智能化、精准化、协同化方向稳步迈进。可以预见，在行业技术创新的推动下，电液控液压支架自动化控制技术将不断发展完善，为煤矿行业高质量发展注入新动能。

参考文献

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