液压支架换向阀微机控制试验台的研制.pdf

第 3期 2 0 1 1 年 9月 水 力采 煤 与管道 运输 HYDRAUL I C COAL MI NI NG ＆ P I P EL I NE T RANS P 0RT AT1 0N No． 3 Se p． 201 1 匿 至 液压支架换向阀微机控制试验台的研制 王保华 平 煤股份 二矿 河 南 平顶 山 4 6 7 0 0 0 摘要 针对 目前液压 支架换 向阀试 验装 置存在 的 问题 ， 提 出 了用插装 阀实现 乳化 液介 质 高压 大流量试验 系统方案 ， 设计 了基 于嵌 入 式控制 器的 自动测控 系统 ， 采 用 多线程和 中断技 术 对 试验过程进行 实时控制 。工业性试验 结果表 明 ， 此试 验 台性能稳定可 靠。 关 键 词 液 压 支架 换 向 自动 测 控试 验 台 研 制 中图分类号 T P 2 0 6 ． 1 文献标识码 B 文章 编号 1 0 0 6 0 8 9 8 2 0 1 1 0 3 0 0 1 5 0 4 0 前 言 目前支 架 修理 厂 及 支架 用 阀生 产 厂 使用 的 液压阀检测设 备存 在诸 多缺点 ⋯ 试验液 压系统 没有按标准 M T 4 1 91 9 9 5 液压支架用 阀中换 向阀试验规定的 回路综合 ， 试验项 目与标准不 符 ， 无 法判 断试 验结 果 的有 效性 ； 试 验过 程 由试 验员手动控制 ， 无法监督 ， 随意性 大 ， 不能保证 所 有项 目做 了试 验 ， 密 封 试 验 保 压 时 间 也 无 法 保 证 ， 试验数据 手工 抄 录 ， 可 信度 差 ， 不利 于管 理 ； 试验压 力 大部 分 由机 械 表 显 示 ， 由于压 力 量 程 大 ， 压差 和压 降分辨率低 ； 试验 报表不 规范 ， 不符 合标准要求 。 研制 的液压 支 架换 向 阀微机 控 制 综 合试 验 台的特点 可对 液压 支架换 向阀 又 名操 纵 阀或 片阀 按煤 炭行业 标 准进 行 出厂试 验 ； 试 验 系统 按标准 中的试验 回路 综合 ， 达 到标准 要求 的试 验 条件 ； 试验过程 中， 除了需对 被试换 向阀操 作外 ， 全部 由计算机 自动控 制完成 ； 试 验数 据 由高 精度 的传感 器 测量 ， 检测 精度 达 到标 准要求 ； 计算 机 绘 制 多种试 验 曲线 ； 试 验 报表 按标 准要 求设 计 ； 试验数据 可存贮 ， 便 于以后的管理 。 1 设计依据和技术 参数 1 ． 1 依据标 准和试验项 目 试验 台设计 依据 标准 是 MT 4 1 91 9 9 5液压 支架用 阀。在 此标 准 中规 定 的换 向 阀 出厂试 验 项 目 有换 向性能试验 、 高压 密封试 验和低 压密 封试验 。 1 ． 2技术参数 ① 乳 化 液 泵 站 压 力 3 1 ． 5 MP a ， 输 出 流 量 400L ／mi n； ②低压 密 封 试 验压 力 2 MP a ， 高压 密 封 试验 压力为被试 阀公称压力 ； ③ 压 力 传 感 器 精 度 0． 2 5％ F S， 分 辨 率 0． 01MPa； 裂隙通道环形裂隙圈 内的瓦斯 ， 减少采 空 区瓦斯 涌 出源 ， 从 而减少 瓦斯 隐患 和各 种 瓦斯 事故 ， 杜 绝由于采 空区瓦斯 涌出所酿成重大事故发生 。 ⑤经过顶板垂直 钻孔 抽放 后 ， 工作 面配 风量 由原 来 的 1 0 5 2 m ／ mi n降 低 到 8 7 3 n l ／ mi n ， 减 少 了采 空 区的漏 风量 ， 缓解 了工 作 面通风 负担 ， 降 低通风费用 ， 改善了工人的劳动环境 。 5 结语 ①此项 技术 可 以有 少 采 空 区 向生 产采 掘空间泄 漏 瓦 斯 ， 减少 瓦斯 隐患 和 各 种 瓦斯 事 故 ， 保 证矿 井安 全 生产 ； 减 轻矿 井及 采 区 的通风 负担 ， 降 低 通 风 费用 ； 创 造 安 全 、 良好 的工 作 环 境 ， 减轻 工人的劳动 。 3 0 0 2 1 中 工作面顶板垂 直钻孔 瓦斯抽 放 技 术在 鹤煤 八 矿进 行 了推广 应用 ， 效果 明显 ， 对 采煤工作 面瓦斯 治理工 作具有 指导 意义 ， 此项 技 术还可推广运用 到机 采 、 综 采工作 面。 作者 简介 赵 志 刚 1 9 7 6一， 男 ， 内蒙 古 赤峰 人 ， 助 理 工 程 师 ， 1 9 9 7年 毕业 于 吉林 工 业学校 地 下 采 煤 专业 。 现 任 河南 煤 业化 工集 团鹤 煤 公 司八矿 调度 室副 主任 ， 长期 从 事煤矿 开采 和瓦斯 治理 工作 。 收 稿 日期 2 0 1 10 52 7 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年 9月 水力采煤与管道运输 第 3期 RH ； ④压力表精 度 1 ． 5级 ； ⑤试验工作介质 3 ％ 一 5 ％乳化液； ⑥适用环境温度 0～ 4 0 C， 湿度 1 0 ％ ～8 5 ％ ⑦电源 3 8 0 A C ， 5 0 H z ， 2 2 0 k W。 2 设计方案 2 ． 1 液压 系统设计 根据试验要求设计 的试验 台液压系统如 图 1 所示 。液压源 l送来的 3 1 ． 5 MP a 、 4 0 0 L ／ mi n高压 乳化液 ， 经 过滤 器 2过滤 后 ， 进 入调 速 和卸荷 插 装 阀 3， 电磁球 阀 61得 电液 压 源卸荷 ， 电磁 球 阀 62得 电， 打开 调速 插装 阀 3 ， 输 出稳定 流量 的乳化液 ， 液体 打开液控 单 向阀 81 ， 给稳压 罐 7和被试换向阀充液。若被试换向阀 s一1 换到 左位 、 电磁球 阀 65和 66得 电 ， 高压 液经 被 试换 向阀 和反 向 打开 的液控 单 向 阀进 入 液压 缸 l 2的左腔 ， 推动活塞右行 ， 液压缸 l 2的右腔液 体 流过反 向打开的液控单 向阀 8 5及 被试换 向阀 S I ， 经回液过滤器 1 3过滤后流回油箱。若电 磁球阀 6 7得电， 被试换向阀 A、 B口过来的液 体不再推动液压缸运动 ， 而经液控单 向阀 8 2 或 83直接 回油箱 。电磁球 阀 62失 电 ， 64 和 6 4 得 电 ， 流 量阀 阀 口关闭 ， 卸掉被试 阀 的压 力 。 ， 1一液压源 ； 2一高压 过滤 器 ； 3一il爿 速 和卸荷 插装 阀 ； 4一低压 溢流插 装 阀 ； 5一截止 阀 ； 6一电磁 球 阀 ； 7一稳 压罐 ； 8一 液控 单向 阀 ； 9一被试 换 向阀 ； 1 0一 1J _I 传感 器 ； 1 I、 1 7一压力 表 ； 1 2一液 压缸 ； 1 3一回液过滤器 ； 1 4一单 向 阀； 1 5一截 止 阀 ； 1 6一蓄 能器 ； 1 8一流量 汁 图’ 1 试验台液压系统原理图 2 ． 2试验过程 1 5片被试换 向阀 S l～S l 5固定在 试验 台上 ， 进 回液 口分别与液压 回路 的 P、 T口相 连 ， 各 被试 阀的工作 液 口用高 压 软管 分别 与 阀块 上对应 的 进 出口相连 。 2 ． 2 ． 1 换 向性能试验 电磁球阀 61和 62得 电 ， 给被试 阀供液 1 6 压， 电磁球阀 6 5和 6 6得电， 打开被试阀到 液压缸的通路 ， 扳动被试阀手柄， 使液压缸 l 2运 动 自如， 分析被试阀动作是否灵活， 开启、 关闭是 否正常等情况 。 2 ． 2 ． 2 低压密 封试验 电磁 球阀 61 、 62 、 63和 64得 电 ， 调 节 4中的溢 流 导 阀， 使 1 01显 示 值 为 2 MP a 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年 9月 王 保华 液压 支 架换 向阀微机 控 制试 验 台的研 制 第 3期 电磁球 阀 61 、 62失 电 ， 乳化 液泵站卸 荷 ， 6 4 得 电， 切 断供 液 ， 待 压力 稳定 后 保压 2 mi n 。计 算机记录压力 传感 器 1 01压 力 下降 。64得 电， 卸掉被试阀的压力。 电磁球 阀 61 、 62 、 63和 64得 电， 1 0 1显示值 为 2 MP a 。操 作被试 阀 手柄 ， 使 P口、 A E l 相通 ， 电磁球 阀 65和 67得 电， 66失 电， A 口堵塞 ， B口通 T口， 1 01压 力不增加 后 ， 电磁球 阀 61 、 62失 电 ， 乳化液泵 站卸荷 ， 6 4 得 电 ， 切 断供 液 ， 待 压力 稳定 后 保压 2 mi n 。计 算机记录压力传 感器 1 01压 力下 降。64得 电 ， 卸掉被试 阀的压力 。 电磁球 阀 61 、 62、 63和 64得 电’ ， 1 0 1显 示 值 为 2 MP a 。操 作 被 试 阀 的 手 柄 ， 使 P 口、 B口相通 ， 电磁球 阀 65和 67得 电 ， 66 失 电 ， B口堵 塞 ， A 口通 T口， 1 01压 力 不增 加 后 ， 电磁球阀 61 、 62失 电 ， 乳化 液泵站 卸荷 ， 64 得 电 ， 切断供 液 ， 待 压 力稳 定后 保压 2 mi n 。 计算机记录压力传感器 1 01 压力下降。6 4 得电 ， 卸掉被试 阀的压力 。 2 ． 2 ． 3高压密封试验 电磁球 阀 61 、 62和 64得 电 ， 给 被试 阀充液 ， 1 01压力到泵站压力不再增加后 ， 电磁 球 阀 61 、 62失 电 ， 乳 化 液泵站 卸荷 ， 64得 电， 切断供液 ， 待压 力稳 定 后保 压 2 mi n 。计算 机 记录压力传感器 1 01压力下 降。6 4得电 ， 卸 掉被试阀的压 力。 操作 被试 阀手柄 ， 使 P口、 A 口相通 ， 电磁球 阀 61 、 62和 64得 电 ， 给被试 阀充液 ， 1 0 1压力 到 3 1 ． 5 MP a后 ， 电磁 球 阀 61 、 62失 电， 乳化液泵站卸荷 ， 6 4 得电 ， 切断供液 ， 待压 力稳定后保压 2 mi n 。计算 机记 录压 力传感 器 1 0 1 压力下 降。6 4得 电 ， 卸掉被试 阀的压力 。 操作 被试阀手柄 ， 使 P口、 B口相通 ， 电磁球 阀 65和 67得 电， 66失 电 ， B口堵 塞 ， A 口 通 T口， 1 01压力到 3 1 ． 5 MP a后 ， 电磁球阀 6 1 、 62失电 ， 乳化 液泵 站卸荷 ， 64 得 电， 切 断 供液 ， 待压力稳定后保压 2 rai n 。计 算机记 录压力 传感器 1 0一l 压力下 降。6 4得 电 ， 卸掉被试 阀 的 压 力 。 2 ． 3 计算 机测控系统 计算 机测控 系统 见图 2 。该 系统 由嵌 入式工 业控制计算 机 、 模拟量 A I 模块 、 数 字量人 D I O模 块 、 信号调 理 和接线 端 子板 、 继 电器 端子 板及 测 控软件组 成 。信 号 调理 和 接线 端 子板 将 压力 和 流量传感 器输 出 的 4～2 0 m A 电流信 号转 化 为 2 ～ 1 0 V电压信号 ， 经低通 滤波处 理后送 人计 算机 A D转换 。操作过程按钮信 号经电平转换触发 D I 中断。计算机输出的 D O信号经 中间继 电器 驱动 电磁阀换 向和点亮操作指示灯 。 嶷 H 荔 墅 辅 AI 模块 DI O 模块 A I I信 理 和 1 接 线 端 子 板 1 台 流 量 传 感 器 4台压力传感器 DI r-1 r一 。 。。一 _ 1信 号 调 理 和 接 线 端 子 耐 操 作 按 钮 【 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． _J I ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 一 【 K】r ]r 一 继电器端子板 r 一 ’ 1电磁阕 操作指示 图 2 计 算机 测控 系统 框 图 目标机 的操作 系统选 用 Wi n d o w s C E ． N E T 6 ． 0， 它具 有标 准 Wi n d o w s 界 面 ， 拥有 多 线程 、 多任 务 、 确定 性 的实 时 、 完全 抢先 式优 先 级 的操作 环 境 ， 模块 化设 计方 式 ， 专 门面 向有 限 资源 的硬 件 系统 。计算 机测 控 系统 用 V i s u a l C ． N E T编 写 ， AI 和 A D的响 应 和采集 使 用线 程 中断 方式 。设 计 的计算机测控 系统软件主菜单如 图 3 。 ，． 厂 j奂 向 阀 试 验 参 数 设 置 f 试 验 参 数 设 置 试 验 过 程 控 制 参 数 设 置 I 自 动 试 验 试验数据管理 r 硬件诊断 l 厂 仟侈断 l 辅 助 功 能 _{ 暑 理 退m系统 L 帮助 图 3 计算机测控系统软件主菜单 图 4为换 向性能试 验 和密 封试 验界 面 ， 试 验 员将 被试 阀安装 在液 压操 作 台上后 ， 单击 [ 开 始 试验 ] 按钮 ， 计算机控制试 验 统运 行 ， 自动完成 操作性能试验和密封试验 ， 在相应的文本框 中显 示 P 、 A、 B、 T口压 力 、 流 量 、 阀 口压 降 、 高低 压 密 封试验数据 ， 单击 [ 试验报告 ] 可 自动生成 试验报 告并 打印输 出。 3 结 论 在试验 台中综合 运 用 了各种 先进技 术 用不 锈钢插装 阀构成 压控制 回路 ； 无 扰切换试 验过 程的手动和 自动控制 ； 用 C ． N E T实现 Wi n d o w s 1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 2 0 1 1年 9月 水力采 煤与 管道 运输 HYDRAUL I C COAL MI N I NG PI P E L I NE T RANS PO RTAT I ON N o ． 3 S e p , 2 01 1 中厚 突 出煤 层 顶 分层 开 采 瓦斯 治 理 技 术 研 究 刘三朝 河 南煤业化 工 集团 鹤煤公 司八矿 河南 鹤壁 4 5 8 0 0 0 摘要 鹤 煤八 矿二 嵘 层 由放 顶煤 开采 转变为顶分层 开采后 ， 采 空区瓦斯大量 涌出造 成工作面 煤壁 瓦斯超限。针对该 问题 ， 选取 3 0 0 2 1中工作 面进行 分析和试验 ， 制订 出适合八 矿顶 分层 开采的 瓦斯治理技 术方案。介绍 了采 用 高位钻 场钻孔 结合顶板 垂 直钻 孔 方式抽放 采 空 区瓦 斯来解决上隅角瓦斯超限和采用顺层钻孔结合底板穿层钻孔方式抽放本煤层瓦斯来解决煤 壁 瓦斯 超 限 问题 。 关键 词 突 出煤层顶分层 开采 瓦斯 治理抽放钻孔布置 中图分类号 T D 7 l 3文献标识码 A文章编号 1 0 0 6 0 8 9 8 2 0 1 1 0 30 0 1 8 0 4 1 问题 的提 出 鹤壁八 矿煤 层 开采深 度 在 5 0 0 m 以上 ， 矿井 瓦斯涌出量 大。煤 层 回采 期间 ， 由于 回采工作 面 机械化 程 度 和 产 量 的提 高 ， 瓦 斯 涌 出量 相 应 增 加 ， 再 加上 煤 柱 、 遗煤 瓦斯 涌 出使 采空 区 瓦斯涌 出量大增 ， 结果工作 面瓦斯 总量更大 。由于瓦斯 密度 比空气小 ， 瓦斯会上浮漂移 ， 并随采空区扩 ‘ “ “ “ 帼 一 ． {由 l iI “ 日 一 j 。 ～ I I ． 即 ] 心 f i I l f } | o ． 一 坦野 ‘ u S-l } ⋯ ⋯ 6 [l二I 口 二ib q b } J 。 ’ 1 ． 1 6 - 黑 一 ◇ 翘嘲 { 翻 附 雌 i 移 棼c l 拦固阎主 薹 整数 P ▲ B 1 P 帅l I T ／ A T q 品 ． 卡 自幢 墙寨 自 “ 回团团团团圆圈聪 f团 自 圃团圆圃团回囫口璺 目 回团团因团圆圆璺曩 团 女 自 “ 回团团团团圆叵盈 f ] 口 田 椭 z 一圆团回圈圆圈囹口翟 日 自 圆圈团圆团圆圆蜀暑 团 蓝压塞越涟鞋蔓技 左试t■右试- l ■ 嘲出口 l芝 蜘 t㈣ t囹团回团 嘲函宙薯哥宙■E 儡压 詹 矗 僻- I I 圃 口 删⋯ 。囡 田 [ 口 图4 换向性能试验和密封试验 C E嵌入式编 程 的 D I中断和 多线程 A D采样 ； 压 力和流量信号在传输 和采 集过 程 中干扰 的处理 ； Wi n d o ws C E操作 系统 下测试 曲线 的绘制 、 试验报 表的生成和打 印输 出 ； 试 验数据 在嵌入式操 作系 统下的管 理。此 试验 台经 工业 性 试验 和 现场 使 用表 明， 其工 作可靠 、 性 能稳定 ， 各 项指标达 到 了 设计要求 。 l 8 参考文献 [ 1 ] 何 海洋 ， 贺小峰 ． 超 高压 乳化 液 液压 支架 用 阀综合 测试 试 验 台的研 制[ J ] ． 液压 与 气动 ， 2 0 0 6 9 4 24 4 [ 2] 煤炭科 学研 究 总院． MT 4 1 91 9 9 5液 压 支架 用 闽 【 S] ． 北 京 煤炭 工业 出版社 ， 1 9 9 5 作者 简介 王保华 1 9 6 7一 男， 河南泌阳人 ， 工程师， 学士， 主要从事 机械 电 气化 研 究管理 工作 。 收稿 日期 2 0 1 0一l 22 3 一 一 4 一鬃 一鍪 鬻 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m