CN103161488B - 液压支架护帮控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压支架护帮控制装置，包括液压支架以及安装在液压支架上的顶板、多个护帮和支架控制器，其中每个护帮上安装一组护帮传感器单元，每个护帮上安装的护帮传感器单元依次与另一个护帮上安装的护帮传感器单元串联连接，每组护帮传感器单元包括一个倾角传感器和一个压力传感器，倾角传感器和压力传感器串联连接，每个压力传感器都安装在每个护帮的液压缸表面；顶板上安装一个倾角传感器，其中一个护帮上安装的倾角传感器或压力传感器通过顶板上安装的倾角传感器与支架控制器连接。对应地本发明还提供该液压支架护帮控制装置的控制方法。本发明能准确获取护帮对煤壁的压力，实现对护帮的精确控制，且安装拆卸简单，线缆较少。

Description

液压支架护帮控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及液压支架控制领域，特别是涉及一种液压支架护帮控制装置，以及一种液压支架护帮控制装置的控制方法。

背景技术

大采高综采工作面具有采面生产能力大和巷道布置简化、回采工效和煤炭资源回收率高、设备倒面次数少和节约假顶材料等优点，是厚煤层综采的主要发展方向之一。在大采高综采工作面回采过程中，煤壁片帮普遍存在，它不仅直接影响工作面人员的安全、降低开机率，而且容易引发冒顶事故，使顶板支护进入恶性循环当中。目前用得比较多的是采煤机割煤后及时打开支架护帮，对进行煤壁支护。这种方式无法判断是否支护到位，而且煤壁松动时，无法及时支护。有的则在煤壁上钻孔，并加装非金属锚杆，这种方式的工程量大，操作时间长，影响采煤进度。另外，对护帮的控制多为时间或者行程传感器控制。由于液压不稳定，护帮动作过程有快有慢，时间控制的精度较差，在收护帮时，容易发生干涉或者回收不到位的情况。行程传感器在安装和拆卸过程中，工序较多，比较繁琐，影响工作效率。

发明内容

基于此，本发明提供一种液压支架护帮控制装置及其控制方法，能准确获取护帮对煤壁的压力，实现对护帮的精确控制，并且该装置安装拆卸简单，连接线缆较少。

一种液压支架护帮控制装置，包括液压支架以及安装在液压支架上的顶板、多个护帮和支架控制器，其中，每个所述护帮上安装一组护帮传感器单元，每个所述护帮上安装的护帮传感器单元依次与另一个所述护帮上安装的护帮传感器单元串联连接，每组所述护帮传感器单元包括一个倾角传感器和一个压力传感器，所述倾角传感器和压力传感器串联连接，每个所述压力传感器都安装在每个所述护帮的液压缸表面；所述顶板安装一个倾角传感器，其中一个所述护帮上安装的倾角传感器或压力传感器通过所述顶板上安装的倾角传感器与所述支架控制器连接；

支架控制器用于：通过安装在顶板的倾角传感器采集顶板的俯仰角，再通过每个护帮上安装的倾角传感器采集每个护帮当前的俯仰角，得到每个护帮当前的伸收角度，在采煤机前进时支架控制器根据每个护帮当前的伸收角度控制每个护帮的伸收；根据每个护帮当前的伸收角度控制每个护帮的伸收时，通过安装在每个所述护帮的液压缸表面的压力传感器采集每个护帮对煤壁的压力值；判断所述压力值与预设的安全阈值的大小，根据判断结果调整护帮对煤壁的支护强度。

一种液压支架护帮控制装置的控制方法，包括如下步骤：

支架控制器通过安装在顶板的倾角传感器采集顶板的俯仰角，再通过每个护帮上安装的倾角传感器采集每个护帮当前的俯仰角，得到每个护帮当前的伸收角度，在采煤机前进时支架控制器根据每个护帮当前的伸收角度控制每个护帮的伸收；

支架控制器根据每个护帮当前的伸收角度控制每个护帮的伸收时，通过安装在每个所述护帮的液压缸表面的压力传感器采集每个护帮对煤壁的压力值；

支架控制器判断所述压力值与预设的安全阈值的大小，根据判断结果调整护帮对煤壁的支护强度。

上述液压支架护帮控制装置通过安装在护帮的液压缸上的压力传感器采集护帮对煤壁的压力，更换和维护过程比较简单，数据的精确度较高；压力传感器、倾角传感器和控制器之间采用串联的方式传输数据，有效减少控制器的接口和减少线缆的长度；具有控制精度高、成本低、维护方便等优点；上述液压支架护帮控制装置的控制方法，通过倾角传感器采集到护帮的伸收角度，通过安装在每个护帮的液压缸表面的压力传感器采集到每个护帮对煤壁的压力值，判断压力值与预设的安全阈值的大小，实现精确调整护帮对煤壁的支护强度。

附图说明

图1为本发明液压支架护帮控制装置在一实施例中的结构示意图。

图2为本发明液压支架护帮控制装置的控制方法在一实施例中的流程示意图。

图3为液压支架在一实施例中的结构示意图。

图4为液压支架在另一实施例中的结构示意图。

图5为采煤机的运行示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示是本发明液压支架护帮控制装置在一实施例中的结构示意图，包括液压支架10以及安装在液压支架10上的顶板11、多个护帮12和支架控制器13，每个所述护帮12上安装一组护帮传感器单元120，每个所述护帮12上安装的护帮传感器单元120依次与另一个所述护帮上安装的护帮传感器单元串联连接，每组所述护帮传感器单元包括一个倾角传感器121和一个压力传感器122，所述倾角传感器121和压力传感器122串联连接，每个所述压力传感器122都安装在每个所述护帮12的液压缸表面；所述顶板11上安装一个倾角传感器111，其中一个所述护帮12上安装的倾角传感器121或压力传感器122通过所述顶板上安装的倾角传感器111与所述支架控制器11连接；

在本实施例中，压力传感器122安装在护帮12的液压缸表面，更换和维护都比较简单，并且护帮12对煤壁的压力值的采集更加精确；

顶板11上安装的倾角传感器111用于采集顶板11的俯仰角，护帮12上安装的倾角传感器121用于采集护帮12的俯仰角，通过顶板111的俯仰角和护帮12的俯仰角，可得到护帮12的伸收角度，支架控制器13即可判断护帮12的伸收范围，从而精确控制护帮12伸收动作的幅度；

每个护帮12上安装的护帮传感器单元120依次与另一个护帮传感器单元串联连接，护帮传感器单元120中的压力传感器122和倾角传感器121串联连接，并通过顶板11上安装的倾角传感器111连接至支架控制器13，如图1示出了一种包含3级护帮的线路连接示意图，从图中可看出，通过串联连接的方式，可大量减少线缆和支架控制器的接口占用，具有成本更少、维护方便等优点；

本实施例的液压支架护帮控制装置还可包括外部控制器21和采煤机20，所述外部控制器21分别与所述采煤机20和所述支架控制器13连接，通过外部控制器21采集采煤机20的位置和运行方向、支架高度，支架控制器13从外部控制器21获取到这些信息，从而控制护帮12的伸收量程。

在本实施例中还可包括声光报警设备14，所述声光报警设备14安装在所述液压支架10上，与所述支架控制器13连接，支架控制器13可预设压力安全阈值，用于在一定的时间范围内采集到护帮12的压力值达不到安全阈值时，支架控制器13控制声光报警设备14开启，及时报警防止事故发生。

如图2所示，是本发明液压支架护帮控制装置的控制方法在一实施例中的流程示意图，包括如下步骤：

S21、支架控制器通过安装在顶板的倾角传感器采集顶板的俯仰角，再通过每个护帮上安装的倾角传感器采集每个护帮当前的俯仰角，得到每个护帮当前的伸收角度，在采煤机前进时支架控制器根据每个护帮当前的伸收角度控制每个护帮的伸收；

如图3所示，是液压支架在一实施例中的结构示意图；首先通过顶板的倾角传感器测量顶板和X轴的倾角A1，通过一级护帮的倾角传感器测量A2和B1。则一级护帮和顶板的之间的角度为A＝A1+A2。同理，可以测得B＝B1+B2，C＝C1+C2。如图4所示，是液压支架在另一实施例中的结构示意图，可以测得A＝A1+90-A2，B＝B1+B2，C＝C1+90-C2。这样可以根据A、B和C三个角度判断护帮的伸收角度，从而精确控制其动作的幅度。

S22、支架控制器根据每个护帮当前的伸收角度控制每个护帮的伸收时，通过安装在每个所述护帮的液压缸表面的压力传感器采集每个护帮对煤壁的压力值；

S23、支架控制器判断所述压力值与预设的安全阈值的大小，根据判断结果调整护帮对煤壁的支护强度；

在一较佳实施例中，所述预设的安全阈值包括预设的上限安全阈值和下限安全阈值，其中，所述上限安全阈值大于下限安全阈值；

步骤S23具体可为：

当所述压力值小于或等于预设的下限安全阈值时，根据每个所述护帮当前的伸收角度，加大护帮对煤壁的支护强度，直至所述压力值大于或等于预设的上限安全阈值；

当所述压力值大于预设的下限安全阈值时，则根据每个所述护帮当前的伸收角度，保持当前护帮对煤壁的支护强度；

在一较佳实施例中，还可包括步骤：若所述压力值在预设时间间隔内持续小于所述预设的下限安全阈值，所述支架控制器控制所述声光报警设备发出报警信息；

为了防止压力值处于动作启动的安全值附近上下波动，支架控制器频繁启/停电磁先导阀，导致电磁先导阀损坏。在安全值设置时，采用滞回比较方式，有效较少电磁先导阀的损伤，因此在本实施例中预设了下限安全阈值U1和上限安全阈值U2，并且U2＞U1，当压力传感器采集的压力值Ui≤U1时，支架控制器控制液压支架伸相应的护帮，加大护帮对煤壁的支护强度，使护帮更贴紧煤壁，使压力值Ui上升，直至Ui≥U2；当U1＜Ui时，表示当前的压力值处于安全范围，保持当前护帮对煤壁的支护强度，从而实现片帮防治。另外，支架控制器控制液压支架动作的同时进行计时。若在一定的时间范围内，压力值达不到下限安全阈值U1，支架控制器会进行声光报警。

下面通过一具体实施例说明本发明液压支架护帮控制装置的工作过程。

如图5所示，是采煤机的运行示意图，在采煤机前进方向的前滚筒前面最近的液压支架需要自动执行收护帮动作。在收护帮时，支架控制器先收三级护帮，使三级护帮平直覆盖在二级护帮下面。接着判断当前液压支架的高度，判断在收一级护帮时，二级护帮是否会碰到溜子的挡煤板。如果会碰到挡煤板，需要把二级护帮回收至和一级护帮成90度，然后收一级护帮。当一级护帮回收至一定的角度，二级护帮已经跨过挡煤板。此时伸二级护帮，使二级护帮和一级护帮在一条直线上。接着收一级护帮，使一级护帮平直覆盖在顶板下面。在每个动作的过程中，支架控制器都会实时读取倾角传感器的信息，控制护帮的动作幅度。并且在动作的同时计时，若超过设定时间，护帮没有达到预定安全阈值则通过声光等方式报警。

如图5所示，在采煤机前进方面的后滚筒后面最近的液压支架需要自动执行伸护帮动作。在伸护帮时，先判断当前液压支架的高度，判断在伸一级护帮时，二级护帮是否会碰到溜子的挡煤板。如果会碰到挡煤板，需要在伸一级护帮到45度时，收二级护帮，使二级护帮和一级护帮成90度。然后伸一级护帮，一级护帮达到预定的压力后，伸二级护帮。二级护帮达到预定的压力后，伸三级护帮，三级护帮达到预定压力后，伸护帮动作结束。在每个动作的过程中，支架控制器都会实时读取倾角传感器和压力传感器的信息，控制护帮的动作幅度和压力。并且在动作的同时计时，若超过设定时间，护帮没有达到预定的安全阈值，则控制声光报警设备通过声光等方式报警。

本发明液压支架护帮控制装置通过安装在护帮的液压缸上的压力传感器采集护帮对煤壁的压力，更换和维护过程比较简单，数据的精确度较高；压力传感器、倾角传感器和控制器之间采用串联的方式传输数据，有效减少控制器的接口，和减少线缆的长度；具有控制精度高、成本低、维护方便等优点；本发明液压支架护帮控制装置的控制方法，通过倾角传感器采集到护帮的伸收角度，通过安装在每个护帮的液压缸表面的压力传感器采集到每个护帮对煤壁的压力值，判断压力值与预设的安全阈值的大小，实现精确调整护帮对煤壁的支护强度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种液压支架护帮控制装置，包括液压支架以及安装在液压支架上的顶板、多个护帮和支架控制器，其特征在于，

每个所述护帮上安装一组护帮传感器单元，每个所述护帮上安装的护帮传感器单元依次与另一个所述护帮上安装的护帮传感器单元串联连接；

每组所述护帮传感器单元包括一个倾角传感器和一个压力传感器，所述倾角传感器和压力传感器串联连接，每个所述压力传感器都安装在每个所述护帮的液压缸表面；

所述顶板上安装一个倾角传感器，其中一个所述护帮上安装的倾角传感器或压力传感器通过所述顶板上安装的倾角传感器与所述支架控制器连接；

支架控制器用于：通过安装在顶板的倾角传感器采集顶板的俯仰角，再通过每个护帮上安装的倾角传感器采集每个护帮当前的俯仰角，得到每个护帮当前的伸收角度，在采煤机前进时支架控制器根据每个护帮当前的伸收角度控制每个护帮的伸收；根据每个护帮当前的伸收角度控制每个护帮的伸收时，通过安装在每个所述护帮的液压缸表面的压力传感器采集每个护帮对煤壁的压力值；判断所述压力值与预设的安全阈值的大小，根据判断结果调整护帮对煤壁的支护强度；

其中，所述预设的安全阈值包括预设的上限安全阈值和下限安全阈值，所述上限安全阈值大于下限安全阈值；

所述支架控制器还用于：当所述压力值小于或等于预设的下限安全阈值时，根据每个所述护帮当前的伸收角度，加大护帮对煤壁的支护强度，直至所述压力值大于或等于预设的上限安全阈值；当所述压力值大于预设的下限安全阈值时，根据每个所述护帮当前的伸收角度，保持当前护帮对煤壁的支护强度。

2.根据权利要求1所述的液压支架护帮控制装置，其特征在于，还包括外部控制器和采煤机，所述外部控制器分别与所述采煤机和所述支架控制器连接。

3.根据权利要求1所述的液压支架护帮控制装置，其特征在于，还包括声光报警设备，所述声光报警设备安装在所述液压支架上，与所述支架控制器连接。

4.一种如权利要求1～3中任意一项所述的液压支架护帮控制装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

支架控制器通过安装在顶板的倾角传感器采集顶板的俯仰角，再通过每个护帮上安装的倾角传感器采集每个护帮当前的俯仰角，得到每个护帮当前的伸收角度，在采煤机前进时支架控制器根据每个护帮当前的伸收角度控制每个护帮的伸收；

支架控制器根据每个护帮当前的伸收角度控制每个护帮的伸收时，通过安装在每个所述护帮的液压缸表面的压力传感器采集每个护帮对煤壁的压力值；

支架控制器判断所述压力值与预设的安全阈值的大小，根据判断结果调整护帮对煤壁的支护强度；

其中，所述预设的安全阈值包括预设的上限安全阈值和下限安全阈值，所述上限安全阈值大于下限安全阈值；

所述支架控制器判断所述压力值与预设的安全阈值的大小，根据判断结果调整护帮对煤壁的支护强度的步骤包括：

当所述压力值小于或等于预设的下限安全阈值时，根据每个所述护帮当前的伸收角度，加大护帮对煤壁的支护强度，直至所述压力值大于或等于预设的上限安全阈值；

当所述压力值大于预设的下限安全阈值时，根据每个所述护帮当前的伸收角度，保持当前护帮对煤壁的支护强度。

5.根据权利要求4所述的液压支架护帮控制装置的控制方法，其特征在于，还包括步骤：若所述压力值在预设时间间隔内持续小于所述预设的下限安全阈值，所述支架控制器控制声光报警设备发出报警信息。