采煤機(jī)電液比例控制調(diào)高系統(tǒng)淺析

前言：想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了采煤機(jī)電液比例控制調(diào)高系統(tǒng)淺析范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的電磁閥只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，控制精度和穩(wěn)定性較低的問(wèn)題，研究了電液比例控制的采煤機(jī)滾筒調(diào)高系統(tǒng)，介紹了磁致位移傳感器工作原理，提出使用電液比例方向閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁閥。采用電液比例方向閥后，方向閥內(nèi)液壓油的流向和流量受輸入電流信號(hào)的控制，能夠提高滾筒調(diào)高系統(tǒng)的精確性，從而提高采煤機(jī)工作效率，取得顯著的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī)電液比例閥磁致位移傳感器油缸

引言

采煤機(jī)的截割過(guò)程中，滾筒高度自動(dòng)調(diào)整是實(shí)現(xiàn)綜采工作面自動(dòng)化截割的重要組成部分。目前大部分能夠?qū)崿F(xiàn)滾筒位置自動(dòng)調(diào)整的采煤機(jī)均是國(guó)外進(jìn)口的高端設(shè)備，國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的中低端采煤機(jī)均采用人工調(diào)整的方式進(jìn)行調(diào)高。在能見(jiàn)度低、噪聲大等環(huán)境因素的影響下，采煤機(jī)操作人員無(wú)法準(zhǔn)確判斷煤巖界面，而且即使判斷準(zhǔn)確，電磁閥控制的滾筒調(diào)高油缸也存在控制精度低、超調(diào)量大的缺點(diǎn)，導(dǎo)致采煤機(jī)采煤效率低，還有可能造成瓦斯突出等惡性事故，因此急需研發(fā)一種控制精度高、自動(dòng)化程度高的滾筒調(diào)高技術(shù)。電液比例控制技術(shù)是一種集機(jī)電液為一體的控制技術(shù)，其流量和流速與控制信號(hào)成比例，用于液壓伺服系統(tǒng)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[1-3]。本文基于電液比例控制技術(shù)，研究了油缸位置測(cè)量技術(shù)和電液比例控制技術(shù)，對(duì)采煤機(jī)滾筒調(diào)高系統(tǒng)具有重要意義。

1電液比例調(diào)高系統(tǒng)

傳統(tǒng)的采煤機(jī)調(diào)高機(jī)構(gòu)采用電磁換向閥與定量泵控制，電磁換向閥只有開(kāi)啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)，在滾筒調(diào)高控制中能夠?qū)崿F(xiàn)的精度和穩(wěn)定性不足，在綜采工作面上經(jīng)常出現(xiàn)滾筒調(diào)節(jié)過(guò)高或過(guò)低的情況，滾筒調(diào)節(jié)過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致截齒截割頂板巖石，對(duì)截割電機(jī)和截齒造成很大的沖擊，滾筒調(diào)節(jié)過(guò)低則會(huì)導(dǎo)致采煤厚度不足，影響采煤效率。如圖1所示為電液比例調(diào)高系統(tǒng)的原理圖，采煤機(jī)控制器向調(diào)高系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，位于執(zhí)行油缸伸縮活塞上的位置傳感器將滾筒的位置信息采集并發(fā)送回控制器，在控制器內(nèi)將滾筒高度實(shí)際位置與控制信號(hào)的給定位置做差，得到誤差信號(hào)，誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)PID控制器數(shù)據(jù)處理，生成直接控制電液比例方向閥的控制信號(hào)，發(fā)送給比例換向閥，電液比例方向閥根據(jù)控制信號(hào)的正負(fù)和數(shù)值大小，能夠改變流經(jīng)比例方向閥的液壓油方向和流量，電機(jī)上電后帶動(dòng)泵，液壓油從油箱內(nèi)被吸出，經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后依次進(jìn)入泵、比例換向閥、液壓閉鎖機(jī)構(gòu)后，進(jìn)入執(zhí)行油缸內(nèi)，推動(dòng)油缸活塞做功，帶動(dòng)搖臂進(jìn)行動(dòng)作。

2磁致位移傳感器

2.1工作原理

油缸內(nèi)安裝的位移傳感器類(lèi)型為磁致型，如下頁(yè)圖2所示為磁致位移傳感器的原理圖。傳感器的末端為電子倉(cāng)，內(nèi)裝有傳感器頭和電路板，通過(guò)六角螺釘與法蘭連接。傳感器前部是一根活塞桿，管內(nèi)液壓油缸的內(nèi)腔里有測(cè)量桿管，起到保護(hù)內(nèi)部波導(dǎo)線的作用。永磁磁環(huán)套在活塞桿端部，隨活塞桿一起移動(dòng)，傳感器頭將活塞桿位置數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換后發(fā)送給變送器。傳感器主要由波導(dǎo)管和永磁鐵組成。波導(dǎo)管是由鐵磁材料制成的元件，與永磁鐵會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軸向的磁場(chǎng)。傳感器頭發(fā)出電流脈沖，經(jīng)過(guò)波導(dǎo)管時(shí)可以產(chǎn)生徑向磁場(chǎng)。當(dāng)軸向磁場(chǎng)和徑向磁場(chǎng)在波導(dǎo)管內(nèi)相交時(shí)會(huì)產(chǎn)生“磁致伸縮”現(xiàn)象，發(fā)出一個(gè)應(yīng)變脈沖。應(yīng)變脈沖以超聲的速度從位置測(cè)量點(diǎn)向外傳播，并被傳感器電子頭接收。傳感器的控制芯片瞬間計(jì)算出發(fā)信號(hào)和接收信號(hào)的時(shí)間，從而計(jì)算出位置信息。

2.2使用注意事項(xiàng)

1）防干擾措施。磁致位移傳感器會(huì)受到調(diào)頻干擾和靜電干擾，這些因素可能讓傳感器內(nèi)的電子尺測(cè)量出現(xiàn)誤差?？刹扇〉拇胧┯校涸诓贾秒娮映叩男盘?hào)線時(shí)，避免和設(shè)備的強(qiáng)電線路共同使用一個(gè)線槽；電子尺的接地線必須可靠接地；使用質(zhì)量合格的屏蔽線作為電子尺的信號(hào)線，且電箱的一端與屏蔽線接地。2）供電電源。位移傳感器的供電應(yīng)注意容量和隔離兩方面的內(nèi)容。首先，電源容量不足會(huì)造成熔膠的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使合模電子尺的測(cè)量結(jié)果誤差較大。電磁閥的驅(qū)動(dòng)電源和直線位移傳感器供電電源應(yīng)分別使用不同電源供電，否則容易出現(xiàn)測(cè)量誤差。

3電液比例方向閥

3.1工作原理

隨著輸入電信號(hào)的正負(fù)和幅值變化，通過(guò)電液比例方向控制閥的液流方向和流量也對(duì)應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)伸縮油缸運(yùn)動(dòng)方向和速度的控制。當(dāng)壓差不變時(shí)，流量與輸入電信號(hào)的幅值成比例，左右電磁鐵是否得電確定液壓油的流動(dòng)方向。電液比例閥的控制邊有一定的遮蓋量，安裝端彈簧時(shí)要留有足夠的壓縮量。電液比例閥具有中位死區(qū)。由于摩擦力和閥口液動(dòng)力的干擾，特別是在壓力和流量大的情況，直動(dòng)式方向閥的定位精度更低[4-5]。為了改善這一缺點(diǎn)，系統(tǒng)采用位移電反饋型直動(dòng)式電液比例方向閥。圖3為本文采用的直動(dòng)式電液比例方向節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理圖。它主要由對(duì)中彈簧、比例磁鐵，閥體，閥心組成。當(dāng)比例電磁鐵左邊通電時(shí)，閥心右移，油口P與B相通，T與A相通，閥口的開(kāi)度與比例電磁鐵的輸入電流成正比，當(dāng)電磁鐵右邊通電時(shí)，閥心向左移，油口P與A通、B與T通，閥口開(kāi)度與電磁鐵的輸入電流成比例。

3.2使用注意事項(xiàng)

1）功率范圍。在選擇電液比例方向閥時(shí)，注意不能超過(guò)驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)功率。2）油液污染。電液比例方向閥對(duì)油質(zhì)要求較高，油液污染會(huì)導(dǎo)致閥的堵塞，造成控制誤差積累。通常比例方向閥先導(dǎo)級(jí)對(duì)液壓油的要求為NASl638規(guī)定的7～9級(jí)。雖然有的伺服閥具有一定的抗污染能力，但也應(yīng)該經(jīng)常檢查液壓油的純凈度，如果液壓油發(fā)生污染要及時(shí)更換，或者清洗過(guò)濾器。3）放大器配套。一般情況下電液比例閥會(huì)有專(zhuān)門(mén)的放大器與之配套，且具有深度電流負(fù)反饋的放大器的信號(hào)電流中疊加顫振電流。當(dāng)放大器斷電或差動(dòng)變壓斷線時(shí)，電液比例閥的閥芯處于原始位置或液壓系統(tǒng)壓力最低的位置。4）提高精度。提高控制精度的辦法有控制調(diào)壓時(shí)間和加速度、死區(qū)補(bǔ)償?shù)绒k法。通過(guò)切換時(shí)間延遲、液壓缸內(nèi)端位緩沖、電子控制流量閥和變量泵等方法可以控制調(diào)壓時(shí)間和加速度。如果放大器中含有函數(shù)發(fā)生器，可以產(chǎn)生斜坡信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)死區(qū)補(bǔ)償，提高循環(huán)速度并防止慣性沖擊。使控制的結(jié)果更加精確。

4結(jié)語(yǔ)

相比于傳統(tǒng)的電磁閥控制的采煤機(jī)滾筒調(diào)高系統(tǒng)，電液比例控制技術(shù)具有控制精度更高、穩(wěn)定性更強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。采煤機(jī)電液比例調(diào)高控制系統(tǒng)的核心控制元件為位置傳感器和電液比例方向閥，磁致位置傳感器響應(yīng)速度快，位置精度高，能夠提高滾筒位置的精確性。電液比例方向閥的流量與電流大小成正比，可以提高滾筒調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能。

參考文獻(xiàn)

[1]張鋒.采煤機(jī)滾筒調(diào)高電液比例控制系統(tǒng)的研究[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2021，36（10）：233-234；287.

[2]卜桂玲.采煤機(jī)調(diào)高機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)建模與仿真[J].機(jī)床與液壓，2021，49（13）：175-177.

[3]劉峰.淺談電液比例泵的工作原理及其應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（4）：84-85.

[4]郭琦.采煤機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真[J].煤礦機(jī)械，2020，41（1）：13-15.

[5]張建軍.采煤機(jī)自動(dòng)調(diào)高關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2019，34（4）：245-246；259.

作者:李宏彬 單位:山西焦煤西山煤電官地礦