CN108591180B - 一种综采工作面液压系统监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种综采工作面液压系统监测方法，对工作面的供液能力和质量进行全方面监控，以给工作人员提供比较全面准确的工作面液压系统工作状况，从而对其进行更好的掌控。包括：采集液压支架动作供液量，采集泵站出口压力、进液过滤站进出口压力、进液管路压力、立柱压力、护帮压力、回液管路压力和回液过滤站进出口压力；将上述采集的信息传递至工作面监控主机，工作面监控主机对收到的信息进行显示，工作人员根据显示的信息作出相应的调整和排查。

Description

一种综采工作面液压系统监测方法

技术领域

本发明属于工作面液压系统技术领域，具体为一种综采工作面液压系统监测方法。

背景技术

液压支架自动跟机技术可以概括为：通过实时采集煤机位置，判断并确定特定点或范围内液压支架自行动作，完成液压支架无人操作、自行跟机。在自动化跟机过程中，液压支架动作的规律性提升，但是相较人工操作支架动作的灵活性降低，但在人工操作中有些潜在的信息，如立柱背压、管路压力等，并不能够反馈到操作人员，可能存在安全隐患等。支架供液压力稳定可靠是工作面液压系统的主要目标。

现阶段自动化工作面多采用电液控，电液控可满足人工按键操作，但自动化工作面则更进一步采用程序控制替代人工。电液控工作面容易实现传感器信息采集和指令下发，在此基础上增加传感器，并通过传感器数据反馈，进而指导自动化跟机相关程序和参数。

现有液压支架的检测目前主要依靠压力传感器和行程传感器，而在一些先进的工作面支架上还会安装测高传感器和倾角传感器等，相关技术主要判断支架立柱压力、推移行程和液压支架位姿等。可见，现有工程方案中，传感器多用于判断液压支架自身，而缺乏对工作面液压系统的监测。而液压系统供液或压力不足会明显影响支架动作时间和质量，工作面的供液质量对自动化工作面更为重要，因此需要对综采工作面液压系统进行全方位的监测。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种综采工作面液压系统监测方法，对工作面的供液能力和质量进行全方面监控，以给工作人员提供比较全面准确的工作面液压系统工作状况，从而对其进行更好的掌控。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种综采工作面液压系统监测方法，采集液压支架动作供液量，采集泵站出口压力、进液过滤站进出口压力、进液管路压力、立柱压力、护帮压力、回液管路压力和回液过滤站进出口压力；将上述采集的信息传递至工作面监控主机，工作面监控主机对收到的信息进行显示，工作人员根据显示的信息作出相应的调整和排查。

优选的，采集液压支架动作供液量的方法具体为：从组合开关处采集泵站电流，当泵站电流稳定在卸荷电流平均值时则判定该泵站处于非加载状态，此时不供液；当泵站电流为卸荷电流平均值的1.5倍及以上时则判定该泵站处于加载状态，此时该泵站的供液流量为泵站的额定流量；上述得到的泵站供液流量对加载时间进行积分获得该加载时间段内该泵站向工作面的供液量，各泵站供液量相加，即为该加载时间段内整个泵站系统向工作面的供液量；或者将各泵站供液流量相加得到整个泵站系统向工作面的供液流量，再对加载时间进行积分获得该加载时间段内该泵站向工作面的供液量。

进一步的，采集泵站电流的周期为0.05-0.2s。

优选的，采集液压支架动作供液量的方法具体为：测量液压支架主阀进出口的压力，得到压降，在液压支架通过主阀动作时，判断同时进行的支架动作数量，并判断开启的电磁换向阀数量，调用与开启的电磁换向阀数量相对应的压降曲线，根据压降曲线由压降反推出供液流量；上述得到的供液流量对动作时间积分获得该动作期间该泵站向工作面的供液量。

进一步的，压降曲线通过出厂试验测得，分别测试开启1个、2个和3个电磁换向阀的压降曲线，出厂试验所用液体和工作面液体的特性一致。

优选的，根据采集的液压支架动作供液量，提示需要开启的泵站或需要关闭的泵站。

优选的，在进液管路沿程安装压力传感器，实时监测进液管路压力，当进液管路压力小于预设进液管路压力时，则通过工作面监控主机进行警报，并提示支架工人增加升柱时间和抬底时间。

优选的，在工作面架群间隔布置压力传感器，监测回液管路压力，当回液管路压力大于预设回液管路压力时，则通过工作面监控主机发出警报，并提示支架工人延长动作时间。

优选的，当泵站出口压力小于预设泵站出口压力时，则通过工作面监控主机进行警报，并提示工人检查卸载阀。

优选的，当进液过滤站进出口压差大于预设值时，则反馈过滤器控制器自动进行进液过滤站的反冲洗。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明所述的工作面液压系统监测方法对液压系统进行全面的监测，监测范围广，对于液压支架动作供液量及各个位置的的压力进行采集，采集的信息包括液压支架动作供液量、泵站出口压力、进液过滤站进出口压力、进液管路压力、立柱压力、护帮压力、回液管路压力和回液过滤站进出口压力，将采集的信息显示在工作面监控主机上，方便工作人员掌控，当出现异常现象时发出警报，提示工作人员排查异常，并作出相应的应对。本发明使工作人员能够对液压系统的工作状况进行全面的了解，对异常情况实时应对。

进一步的，由于传统的流量计都是在低压下使用，目前没有能够满足综采工作面高压环境的流量计，因此需要研究适合采集综采工作面液压系统流量的方法。本发明通过检测泵站电流，根据泵站电流的大小判断泵站的加载状态，从而得到液压支架动作供液量，这种方法是根据实际数据监测得到需要的供液量，与理论计算得到的数据相比真实可靠。

进一步的，本发明通过测量控制液压支架动作的主阀进出口的压差，根据压降曲线由压降反推出供液流量，积分得到支架动作供液量，这种方法也是根据实际数据监测得到供液量，与理论计算得到的数据相比真实可靠。

进一步的，根据采集的液压支架动作供液量，提示需要开启的泵站或需要关闭的泵站。当供液量较大时，提示开启供液量较大的泵站，或者开启多个泵站，当供液量较小时，提示开启供液量较小的泵站，关闭供液量较大的泵站，既能满足供液量要求，又能节约成本，避免不必要的浪费。

进一步的，通过对液压支架进液管路处的进液压力进行检测，可检测出泵站压力传递至液压支架所在进液处压力损失情况，当进液管路压力过小时，则提示支架工人增加升柱时间和抬底时间，从而及时作出相应调整，使液压支架动作充分。

进一步的，回液背压影响支架动作质量，可能引起降柱或者抬底不充分等。因此本发明检测液压支架出液管路处的回液背压，当回液管路压力过大时，则提示支架工人延长动作时间，保证液压支架动作充分。

附图说明

图1为1号泵站的泵站电流随时间的变化曲线。

图2为2号泵站的泵站电流随时间的变化曲线。

图3为3号泵站的泵站电流随时间的变化曲线。

图4为根据图1、图2和图3中泵站电流得到的供液流量随时间的变化曲线。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明综采工作面液压系统监测方法，采集液压支架动作供液量，采集泵站出口压力、进液过滤站进出口压力、进液管路压力、立柱压力、护帮压力、回液管路压力和回液过滤站进出口压力；将上述采集的信息传递至工作面监控主机，工作面监控主机对收到的信息进行显示，工作人员根据显示的信息作出相应的调整和排查。

液压支架动作供液量的实时采集方法一：从组合开关处采集泵站电流，当泵站电流稳定在卸荷电流平均值(泵站出厂参数)则判定该泵站处于非加载状态，此时不供液；当泵站电流为卸荷电流平均值的1.5倍及以上时则判定该泵站处于加载状态，此时该泵站的供液流量为泵站的额定流量；上述得到的供液流量对加载时间进行积分获得该加载时间段内该泵站向工作面的供液量；各泵站供液量相加，即为该加载时间段内整个泵站系统向工作面的供液量；泵站电流采集周期为0.05-0.2s，优选为0.1s。还可以根据多个泵站电流变化得到整个泵站系统向工作面的供液流量随时间变化情况，然后供液流量对时间进行积分得到供液量。如图1、图2和图3所示，分别为1号泵站、2号泵站和3号泵站的电流随时间变化曲线，加载指示线对应1.5倍的卸荷电流平均值，超过此线默认加载。如图4即为根据图1、图2和图3得到的供液流量随时间的变化曲线。

根据泵站电流得到供液量的原理：泵站电流与泵站加载状态呈现正相关，泵站电流激增可认为泵站处于加载状态，泵站电流稳定在某一数值可认为泵站处于非加载状态，不同泵站有不同的电流特性，因此不能限制具体电流区间，但当电流为稳定电流的1.5倍以上时可判定其处在加载状态；当泵站处于加载状态时，默认其在全流量供液，即以泵站的额定流量向工作面输送液体，当泵站处于非加载状态时，默认其不供液。上述流量对时间积分可获得在一个加载时间段内，该泵站向工作面的供液量；泵站系统一般包含多台乳化液泵站，各泵站用液量相加，即为该时间周期内，泵站系统向工作面的供液量。采集的乳化液泵站电流通过通讯线传递至工作面监控主机，在计算机中进行曲线生成和积分计算，可以实现实时显示。

液压支架动作供液量的实时采集方法二：测量液压支架主阀进出口的压力，得到压降，在液压支架通过主阀动作时，判断同时进行的支架动作，并判断开启的电磁换向阀，调用各开启的电磁换向阀的压降曲线，根据压降曲线由压降反推出供液流量；上述得到的供液流量对动作时间积分获得该动作期间该泵站向工作面的供液量。

上述通过压降得到供液量的原理：主阀是自动化工作面支架动作的核心控制部件，包含主阀控制器和成组的电磁换向阀，控制器可输出和接受信号，电磁换向阀可以实现电信号控制液路通断，实现对各个液压缸的供液通断；主阀流量特性可通过出厂试验测得，测量会产生压降曲线，压降是阀进口压力和出口压力之差，压降曲线是以流量为自变量压降为因变量的曲线，针对1-3个电磁换向阀开启分别产生压降曲线，即分别测试开启1个、2个和3个电磁换向阀的压降曲线；出厂试验所用液体和工作面液体的特性一致且状态稳定。在主阀进出口安装压力传感器，传感器测量压力信息可通过控制器及相关通讯线传递至主机；在支架通过主阀动作时，判断同时进行的动作数量，从而判断开启的电磁换向阀的数量，调用对应数量的压降曲线，由压降反推出流量；这个方法同样适用于多个支架同时动作，或者多个支架同时多种动作；该方法和液压支架动作供液量的实时采集方法一中的计算方法可以组合使用。

通过上述方法采集得到供液量，通过长期的数据积累和分析，可以提醒关泵和启泵，例如，当供液量较大时，提示开启供液量较大的泵站，或者开启多个泵站，当供液量较小时，提示开启供液量较小的泵站，关闭供液量较大的泵站，既能满足供液量要求，又能节约成本，避免不必要的浪费。若工作面装有变频电机驱动的乳化液泵则可以对其进行进一步的分级调控。

根据采集的进液管路压力进行预警：由于液体在管路中流动会产生压力损失，而进液管路压力损失过大会导致供压不足，影响立柱升柱和抬底动作质量；因此在进液管路沿程安装压力传感器，并进行实时监测；在进液管路压力过小的情况下，通过操作架电液控人机界面进行预警，提醒支架工人增加升柱时间和抬底时间；在部分底板地质条件不好的地方，提示增加抬底时间。

根据管路压力和立柱动作监测立柱液压缸压力提升速度，若管路压力满足工作需求，但立柱提升较慢，立柱液压缸压力提升速度缓慢，则在动作完成后通过电液控控制器自动发送指令，开启支架过滤器冲洗功能。

根据回液管路压力进行监测预警：在工作面架群间隔布置压力传感器，监测回液背压；回液背压会严重影响降柱速度，若液压过大，可能会造成工作面爆管等极端情况；回液背压若超限则发出警报，并通过支架人机界面通知给工作人员进行排查。

工作面液压系统压力检测界面：对工作面泵站出口压力、进液过滤站进出口压力、立柱压力、护帮板压力、进液管路压力、回液管路压力、回液过滤站进出口压力等在同一界面显示；通过颜色进行等级区分，对危险或影响较大动作作出红色警示，反馈给工作人员，并提醒排查。液压系统分级管理自动分析，泵站出口压力和进液过滤站进出口压力作为供液端，立柱压力和护帮压力作为用液端，回液管路压力和回液过滤站进出口压力作为回液端，对不同段进行压力分析，提示潜在隐患。泵站出口压力过小，或幅度过大，提示卸载阀问题，进液过滤站进出口压差较大则可反馈过滤器控制器自动进行进液过滤站的反冲洗；用液端则反映动作质量，可提示工作面人员进行仔细动作控制，注意潜在危险，例如立柱压力瞬时变大可能存在冲击地压致使支架受压垮落；回液端反映背压情况，提示背压过大，注意延长动作时间或一定时间间隔多次排液；各级压力传感器之间压差过大可能存在密封或慢漏问题。

本发明工作面液压系统监测方法对液压系统进行全面的监测，监测范围广，采集的信息包括液压支架动作供液量、泵站出口压力、进液过滤站进出口压力、进液管路压力、立柱压力、护帮压力、回液管路压力和回液过滤站进出口压力，将采集的信息显示在工作面监控主机上，方便工作人员掌控，当出现异常现象时发出警报，提示工作人员排查异常，并作出相应的应对调整，从而对整个工作面液压系统进行有效的监控管理。

Claims (9)

1.一种综采工作面液压系统监测方法，其特征在于，采集液压支架动作供液量，采集泵站出口压力、进液过滤站进出口压力、进液管路压力、立柱压力、护帮压力、回液管路压力和回液过滤站进出口压力；将上述采集的信息传递至工作面监控主机，工作面监控主机对收到的信息进行显示，工作人员根据显示的信息作出相应的调整和排查；

采集液压支架动作供液量的方法具体为：测量液压支架主阀进出口的压力，得到压降，在液压支架通过主阀动作时，判断同时进行的支架动作数量，并判断开启的电磁换向阀数量，调用与开启的电磁换向阀数量相对应的压降曲线，根据压降曲线由压降反推出供液流量；上述得到的供液流量对动作时间积分获得该动作时间该泵站向工作面的供液量。

2.根据权利要求1所述的综采工作面液压系统监测方法，其特征在于，采集液压支架动作供液量的方法具体为：从组合开关处采集泵站电流，当泵站电流稳定在卸荷电流平均值时则判定该泵站处于非加载状态，此时不供液；当泵站电流为卸荷电流平均值的1.5倍及以上时则判定该泵站处于加载状态，此时该泵站的供液流量为泵站的额定流量；上述得到的泵站供液流量对加载时间进行积分获得该加载时间段内该泵站向工作面的供液量，各泵站供液量相加，即为该加载时间段内整个泵站系统向工作面的供液量；或者将各泵站供液流量相加得到整个泵站系统向工作面的供液流量，再对加载时间进行积分获得该加载时间段内该泵站向工作面的供液量。

3.根据权利要求2所述的综采工作面液压系统监测方法，其特征在于，采集泵站电流的周期为0.05-0.2s。

4.根据权利要求1所述的综采工作面液压系统监测方法，其特征在于，压降曲线通过出厂试验测得，分别测试开启1个、2个和3个电磁换向阀的压降曲线，出厂试验所用液体和工作面液体的特性一致。

5.根据权利要求1所述的综采工作面液压系统监测方法，其特征在于，根据采集的液压支架动作供液量，提示需要开启的泵站或需要关闭的泵站。

6.根据权利要求1所述的综采工作面液压系统监测方法，其特征在于，在进液管路沿程安装压力传感器，实时监测进液管路压力，当进液管路压力小于预设进液管路压力时，则通过工作面监控主机进行警报，并提示支架工人增加升柱时间和抬底时间。

7.根据权利要求1所述的综采工作面液压系统监测方法，其特征在于，在工作面架群间隔布置压力传感器，监测回液管路压力，当回液管路压力大于预设回液管路压力时，则通过工作面监控主机发出警报，并提示支架工人延长动作时间。

8.根据权利要求1所述的综采工作面液压系统监测方法，其特征在于，当泵站出口压力小于预设泵站出口压力时，则通过工作面监控主机进行警报，并提示工人检查卸载阀。

9.根据权利要求1所述的综采工作面液压系统监测方法，其特征在于，当进液过滤站进出口压差大于预设值时，则反馈过滤器控制器自动进行进液过滤站的反冲洗。

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