综采工作面液压支架工作状态监测技术研究.pdf

电子乐园2023.01184电力设备 Electrical equipment1 引言液压支架是综合机械化采煤工作面的主要设备之一，一次性投资占综采装备总资金的 70%以上。液压支架的工作状态是支架选型的依据，决定了支架能否适应特定煤层和顶底板赋存条件。对于 6m20m 的厚煤层而言，由于采高的增加，支架工作阻力显著增大、稳定性降低，液压支架的工作状态更为复杂。国内众多学者针对综合工作面开采条件下支架结构的优化设计和适应性分析以及开采工艺等开展了大量研究。针对液压支架工作状态的研究是保障综采工作面安全、高效和连续生产的基础，目前的研究仍然相对不足。本研究以综合工作面煤层开采为背景，对综采工作面支架工作状态进行分析，为合理的支架选型奠定基础，为综采工作面安全高效生产提供工程实践依据。2 相关概述2.1 液压支架系统结构液压支架的整体结构较为复杂，具体有动力系统、承重结构、控制系统、辅助设施等部分组成，在具体使用过程中，需要根据外界环境不断调整设备的工作状态，因此，对整体设备使用的灵活性较高，同时，要对外界环境进行准确勘测，以确保参数设计的科学合理。同时，还要根据实际情况设计三级网络调配监控系统，该系统主要有防爆计算机、端头控制器和架间控制装置联合使用才能达到预期的使用目的。整个支架系统结构的设计要依据工程项目的实际情况，对各部分的结构、功能进行科学合理设计，以防止在使用过程中由于外界压力较大而引起构件变形或损害的情况，这不仅会影响液压支架系统的正常使用情况，同时，还可能是井下工作人员面临着严重的安全隐患，因此必须要对液压系统装置进行科学评估、综合分析，尤其是承重构件的应力大小，各部分的设计使用参数，要能够满足实际工作需求，从而使液压支架系统达到良好的使用效果。2.2 液压支架工作状态监测系统的提出由于液压支架系统具有数量较多的传感器，可以对系统综采工作面液压支架工作状态监测技术研究文/张大光摘 要：煤炭开采行业作为我国的重要支柱产业，对我国国家建设、经济发展发挥了重要作用，煤炭开来具有较高的危险性，在传统开采过程中，井下工作人员所面临的风险系数较大，各项施工环节存在较大的安全隐患，严重影响相关工作人员的生命安全，国家相关部门和煤炭开采企业对工作环境的安全性高度重视，不断采取各种安全措施，提高矿井的防护等级，为工作人员提供更加可靠稳定的安全保障。当前液压支架的应用，大大提高了矿井的安全系数，是工作人员的生命安全得到有效保障，随着现代化工业程度的不断提高，液压支架的建设质量和应用效果取得重要进展，尤其是自动化技术应用，能够对井下施工环境进行实时监测，从而不断提高控制效果，但仍然达不到预期的使用目的，在使用过程中，对设备运行参数的研究较为深入，但是集中检测度较低，无法使液压支架的运行状态无法更好地匹配到实际工作中，这在很大程度上制约着液压支架集中控制的技术发展，同时在使用过程中，也面临着数据传输效率低、准确度不够、存在时差等问题，一些先进的支架设备对国外进口依赖度较高，需要在未来的发展过程中不断加大科研投入，提高液压支架的技术含量，增强技术应用的准确度和实效性，从而实现对井下施工环境的精准控制，通过采用集中管理的方式，可以有效确保井下施工环境的安全。基于此，本篇文章对综采工作面液压支架工作状态监测技术进行研究，以供参考。关键词：综采工作面；液压支架；工作状态；监测技术2023.01电子乐园185Electrical equipment 电力设备在使用过程中所承受的外界压力进行动态、实时监测，从而更加直观地反映液压支架的工作状态，为了使液压支架系统能够稳定运行，达到预期的使用目的，需要根据液压支架所承受的压力和倾角实施监测，从而不断调整压制的系统参数，以达到正常、稳定运行的目的。在具体过程中，需要设计完善的液压支架工作状态监测系统。如图 1 所示。该系统的主要结构分为三级网络系统，分别是信号采集系统、检测系统、网络平台系统，这种三级分层网络监测系统，是通过长期的实践探究，不断总结经验教训，而最终确定使用的检测系统，在实际生产应用中具有良好的使用效果，有助于管理人员实施动态监测液压支架工作环境，同时，能够做到数据的快速传输、实时共享，各系统具体的工作原理具体如下：信号采集系统，通过对不同的区域，尤其是重点区域安装压力传感器和倾角传感器，通过传感器对数据进行采集，可以有效真实反映液压支架到工作环境，为后续的数据处理提供真实有效的数据，安装传感器时，要对安装部位和数量进行科学设计，从而能够真实反映液压支架的工作环境；检测平台系统，作为数据分析、传递的重要枢纽，对传感器采集的数据要进行综合分析，尤其是对异常数据的处理要精准、有效，从而准确、及时发现液压支架平台在工作中的异常情况；网络平台系统，是将各种监测数据进行及时上传，有助于技术人员和相关的管理人员以更直观的方式准确掌握液压支架的工作环境，从而为决策的制定，提供准确的数据支持，有助于提高管理水平，提高生产效率，增强井下作业的安全性。2.3 综采工作面液压支架智能化监测系统的关键井下作业所面临的各种安全隐患较多，并且大约都具有隐蔽性、偶发性，只有对井下作业环境进行实时动态监测，才能做到有效预防、及时处理，而采用智能化的检测系统，可以有效提高液压支架到工作状态监测，因此要为提高工作效率做好技术支持和硬件设施建设。首先，要结合工程项目的实际情况，建立完善的智能化检测设备系统，不断提高技术含量的应用，从而全面提高实施监测工作的质量，尤其是随着科学技术的不断发展，工业化生产技术不断提高，各种设施设备更新换代较快，自动化控制系统更新日新月异，在各种设备投入使用过程中，不断采用功能更加完善的机械设备和控制系统投入使用，从而提高整体系统运行的稳定性和准确性；其次，在整个系统使用过程中，要不断提高安全意识、责任意识，正是由于井下作业具有一定危险性，会严重影响到井下工作人员的生命安全，安全无小事，因此必须要转变思想，提高工作质量，通过采用现代化的检测技术，准确、全面掌握井下作业环境，同时，可以运用现代化的软件技术模拟施工过程中的安全风险系数，从而为保证工作人员的安全提供更精准的数据支持；最后，液压支架系统的设计和建设具有一定的复杂性，在使用过程中，需要进行设备的维护保养，各方面的工作需要有专业的技能人才，因此，在企业管理过程中，要加强人才队伍的建设，通过完善人才管理培养机制，不断调动员工创新工作的积极性，可以有效加快企业的转型升级，加速企业的智能化方向发展。3 供液系统智能化技术现状及难点供液系统作为液压支架系统的动力来源，稳定、精确的供液能力，对液压支架的高效运行，降低能源消耗有重要的作用，在实际生产运用过程中，工业系统的结构设计具有一定的复杂性，需要结合液压支架系统的实际工作情况进行合理设计，一般来说，完善的供夜系统由供水净化站、乳化液自动配液站、乳化液泵站、高压反冲洗过滤站图 1 液压支架工作状态监测系统结构图PC客户端井上井下井下工业以太网光纤环网监测平台压力传感器倾角传感器压力传感器倾角传感器压力传感器倾角传感器PC客户端Web服务器矿业局域网监测分站1监测分站2监测分站n电子乐园2023.01186电力设备 Electrical equipment和回液过滤站等几部分组成，各部分之间的结构、功能相互协调，密切配合，才能不断提升整体系统供夜能力的稳定的和高效性。净化站主要对地下管网供水进行过滤净化，是 PH 保持在 7.0 左右，地下水过滤之后，与乳化油按照一定的比例进行配比，制成乳化液，当液压支架系统有乳液需求时，通过泵站对乳化液进行加压处理，从而制支撑千斤顶，当液压支架处于停止运行状态时，需要对乳化液进行回收，整个系统对乳化液的供应精度要求较高，目前通过自动控制系统，可以实现对乳化液的精准控制，既能达到满足实际工作需求，同时也能减少乳化油的消耗，随着液压支架工作时间的延长，在此期间会出现各种机械振动、磨损、爆管等安全隐患，对于当前的各项研究不够充分，油品品质与机械故障发生几率之间的关系还未彻底研究透彻，需要在以后的发展过程中不断加强技术投入，提高设备的安全稳定运行，同时要进一步提高液压系统的质量参数，保证设备的安全运行，加强智能控制系统的研究，以适应复杂多变的应用环境。4 液压支架智能化当前的液压支架发展已经高度智能化，通过采用先进的智能管理系统，在强大的数据收集、分析、处理功能的支持下，为各项算法提供了精准的数据支持，从而实现液压支架系统的协调运行，通过对不同的实施方案进行综合对比，从而选择最优的控制方案，实现效率的大幅度提升，同时，现代化的智能检测技术也为开展故障分析提供强大的技术支持，可以及时发现设备在使用中的故障信息以及制定完善的维修方案，这在很大程度上可以大大提高设备的维护成本和检修效率，有助于提高液压系统的稳定运行，延长使用寿命。5 综采工作面液压支架监测系统方案设计5.1 硬件设计综采工作面的液压支架系统设计对各种硬件设施具有较高的要求，网络通讯能力、数据控制能力、传感器、输入电压等各项硬件设施要求高，一旦某个仪器精准度达不到要求，将会严重影响液压支架的工作质量，甚至有可能引发严重的安全隐患，因此在进行结构设计时，要充分考虑实际需求，根据需求选择功能相匹配、质量可靠的硬件设施投入使用，在安装过程中，要模拟各种恶劣环境下的运行状况，从而不断提高运行的稳定性、可靠性，安装完毕后，要在全真条件下进行预实验，对运行状态进行实时监测，有助于及时发现运行过程中存在的问题，从而做到尽早调节参数，保证设备高效运行。5.2 软件设计硬件设施的运行需要软件系统作为驱动，这需要结合工程项目的实际情况以及液压支架系统的工作流程进行合理的程序设计，在设计过程中需要不断调整软件参数设计，在最大程度上发挥软件的协调平衡功能，保证硬件设施能够充分发挥最大的效果，为了是各项监测工作更加直观高效，还要采用集中控制的方式，将液压支架工作状态直观的在显示器中呈现，为了提高运行的安全性，需要设计智能预警系统，当某一参数出现异常时能够发出声光警报，提醒工作人员及时处理。6 现场应用效果分析所有前期准备工作完成后，要对液压支架系统的运行状况进行全真检测，以此来评价液压支架系统的实际效果，在进行效果分析时，要对运行过程中产生的各项数据进行准确收集，及时分析，通过对数据特征进行提取分析，可以全面监测液压支架系统的现场应用情况，通过现场监测系统的结果分析，可以明显看出，监测系统检测数值与现场人工测定位移数值具有高度吻合的特点，说明监测数值稳定可靠，可以全面反映液压装置的工作状态。7 综采工作面液压支架工作状态智能化监测的展望综采工作面是煤炭开采的重要施工环节，对增强施工的安全性，提高工作效率具有很大的帮助，随着智能化技术的发展，液压支架系统的设计、建设具有更高的可靠性、稳定性，但是，在实际过程中也存在着诸多问题，要在未来的发展过程中，不断加强科研技术的投入，结合实际存在的问题提出有针对性的解决策略，通过不断加强智能技术的应用，使液压支架的工作质量得到进一步提升。8 结束语总而言之，设计并实现的综采工作面液压支架监测平台具备下述优点：利用有线无线传输技术，处理液压支架机身安装的所有传感器数据，降低了传感器安装的复杂度，同时也降低了故障发生率和维修成本；以 CAN 总线通信模式实现监测分站间的数据传输与同步，增强了数据传输可靠性；基于组态软件设计的液压支架监测平台，具备故障分析与诊断功能，进一步加强了液压支架监测和故障解决能力。随着这些技术的融合和不断完善，液压支架电液控制技术才能在未来完全实现无人值守和集中控制，实现全周期寿命管理和故障诊断与排除，实现智能控制和控制策略的自适应，最终实现控制系统的智能化、实现无人值守工作面自动化生产。作者单位：开滦钱家营矿业分公司