液压支架电液控制系统故障诊断分析研究

液压支架电液控制系统故障诊断分析研

究

摘要：现如今，经济在迅猛发展，社会在不断进步，煤矿行业在我国发展十

分迅速，液压支架是煤矿开采的关键设备，而液压支架电液控制系统作为一种全

新的液压支架控制手段，替代了传统的人工手动控制，使液压支架实现了自动化，进而实现了煤矿井下综合机械化开采。目前，液压支架电液控制系统在中国综采

工作面已得到了广泛的应用，实现了液压支架的自动化，同时降低了工作人员的

工作强度，提高了煤矿开采的质量和效率，确保了煤矿开采的顺利进行。液压支

架电液控制系统结构复杂，包含各种元件，数量众多，因此出现故障的概率也比

较高。同时井下工作环境比较恶劣，复杂多变，而当前控制系统故障诊断功能还

不够成熟，一旦在使用过程中出现故障，就需要维修人员逐一排查，并且有些故

障点不能被及时且准确地定位到，进而导致液压支架电液控制系统达不到预期效果，不利于安全生产。因此分析液压支架电液系统故障并制定相应的防治措施，

对于实现安全生产有重大意义。

关键词：液压支架；电液控制系统；故障诊断；液压系统；电气系统

引言

液压支架作为煤矿开采工作的主要设备之一，其一直工作在采煤工作的最前沿，对于保障安全生产及高效采煤工作至关重要。由于工作环境恶劣，液压支架

工作的可靠性受到较严重的挑战，尤其是实施自动化控制的液压支架，由于其电

液控制系统结构复杂，涵盖了液压、电气、监控、通信等技术，液压、电气等元

件数量众多，故障率也随之升高，而且这些元件较难进行快速排查及定位，故障

处置起来难度较大，容易导致液压支架电控系统不同程度的失效，影响液压支架

功能发挥，对安全生产不利。

1工作原理

要了解液压支架电液控制系统发生的故障,首先要知道主要工作原理和各环

节的关键部件,也需要了解由设计、安装、使用、维修整个过程中随时可能出现

的问题,并做出相应的举措,并通过可视化、数字化的方式呈现给大家,这样才能

更好的识别系统的故障并实施相应的措施。“电”和“液”作为系统的能量源泉,通过键盘等按钮发出命令,电磁推杆推动别的部件操控液压支架油缸。在操作过

程中,液压支架的姿态被传感器监测。因此,各环节基本功能都由相应的组件来完成。当组件不能有效地执行其功能时,系统的设计要求就无法满足,系统就会失效。采用面向对象的设计方法设计了故障诊断系统,以系统的组成部分为研究对象,不

同的对象组成组成了系统的功能和性能,这些对象按照一定的业务逻辑和流程实现。当零件的功能无法执行时,应发起故障信号。也从动静态、不同工况对故障

诊断系统进行设计。

2液压支架电液控制系统故障诊断分析研究

2.1熟悉故障处理措施

在实际应用过程中，液压支架电液控制系统可能会出现各种各样的故障，需

要进行诊断，最为常见的为电液控制系统通信故障诊断和液压支架故障诊断。通

信系统是液压支架电液控制系统的基础，一旦出现故障失效，将会导致整个控制

系统瘫痪，无法正常工作。出现此故障后，首先必须及时对线路进行监测并上报，具体操作如下：将通信监测指令在通信收发回路中反复进行发送，将收集的故障

数据信息与数据库信息进行对比，进行故障信号判别，并汇总上报情况。在诊断

液压支架执行动作及完成指令时，要及时对电磁阀执行指令情况以及对管路等故

障情况进行监测，并发出故障警报，进行及时处理。

2.2电缆连接器断裂快速故障报送

基于令牌传递的通信链路检测是低速，缓慢的，否则可能会影响系统正常通

信功能，通信故障信息报送需要较长的时间。而在生产过程中，由于支架移架过

程中相互运动，才会造成电缆连接器挤断损坏，因此，需要快速定位并报送架间

的通信故障。为此，支架控制器在没有处理任务处于空闲状态时，每隔50ms分

别给左、右邻架发送一条通信检测命令，邻架接收到检测命令后给予应答，如果

连续5次未收到应答信号时，就可以确认相邻支架连接电缆断裂，并可以直接发

布通信故障信息，使得可以快速定位通信故障位置，并在1s中内报送通信电缆

故障。SAC型支架电液控制系统架间电缆故障报送实测时间为850ms。

2.3电液控制系统故障快速诊断技术

电液控制系统的故障诊断基于日常的技术积累，形成较为全面及准确的数据库，当故障发生时，通过采集故障数据并上传分析，与数据库的故障信息进行比

对后，即可实现故障的快速诊断及处置指令的发出。具体为：对于通信系统的故

障情况，通信作为系统的基础，一旦出现故障就会造成系统不工作，必须加强和

传输线路故障检测报告，方法是在每个通信收发电路中周期性发送通信检测指令，应按收发情况进行信号故障自动检测的判据，并由监控中心总结故障情况和报警；对于各监控分站、控制中心来说，各控制站和监测变电所的信号采集、分析、故

障识别和处理均可通过信号转换器进行；对于液压支架各部件执行电液控制系统

的指令方面，首先是对电磁阀的执行指令进行检测，形成回路对电磁阀进行检测，可以实现检测短路、开路、泄漏等故障，还能够对液压元件、管道、千斤顶等故

障进行检测，可识别各类内泄、外漏故障，进行精确定位，发出警报及处置指令，指导进行故障的快速排除。

2.4主动加强维护

当前，在实际应用液压支架电液控制系统的过程中依旧采用传统的管理体系，并且通常是在发生故障后进行检修维护，比较被动。为了确保液压支架电液控制

系统能够得到有效的维护，必须转变传统的管理体系，并且要将被动维护变为主

动维护。相关工作人员应针对整个控制系统构建实时监控系统，以达到对工作的

实时跟进，有利于及早发现存在的安全隐患并采取相应的预防措施，进而保障整

个控制系统能够长期顺利地运行。

2.5大数据故障诊断引擎设计

诊断引擎是整个系统诊断功能得以充分发挥的关键节点，其主要构成包括数

据加载模块、分类预测模块和结构存储模块。作业过程中，加载模块借助分布式

系统对数据实施降维处置，使其复杂程度大幅降低，以便于缩减后期运算复杂程