天玛公司SAC型液压支架电液控制系统

1、天玛公司sac型液压支架电液控制系统：保障采矿安全，促进高效生产 北京天地玛珂电液控制系统有限公司（简称天玛公司）是由天地科技股份有限公司与德国marco系统分析与开发有限公司为主要股东，于2001年7月在中关村科技园区昌平园注册成立的中德合资企业。天玛公司是一家“致力于煤矿综采自动化，保安全、促高效”，主要从事矿用液压支架电液控制系统、集成供液系统、工作面自动化集成系统的研发、生产、销售与技术服务的专业化高科技公司；获得北京市高新技术企业，北京市级企业技术中心认证。 sac型液压支架电液控制系统，是天玛公司极具投资价值的一项自主创新产品，该系统对提高煤矿生产安全条件和生产效率具有重要意义。一

2、、sac型液压支架电液控制系统简介 液压支架电液控制系统是将电子技术、计算机控制技术和液压技术结合为一体的新技术产品。采用电液控制会加快支架的动作速度，提高自动化程度，减少操作劳动量，提高效率，增强安全保障功能。检测技术和计算机技术的应用提高了支架工况和控制过程的信息化程度和监视功能。电液控制取代手动液压控制将减少（人工）控制的随意性和不准确性，提高控制质量。电液控制提供的控制方式的可调性使支架的动作更合理，适应性更强。采用电液控制系统是液压支架提高移架速度的最有效的技术途径，既是实现高产高效的基础，也是实现生产自动化的技术基础，支架电液控制系统已经成为是煤矿采煤工作面生产技术水平的重要标志。

3、图3-5 sac型液压支架电液控制系统结构图（一）系统组成 支架电液控制系统由电控部分和液压部分两个部分组成，是由在工作面布置的支架控制器、支架人机操作界面、隔离耦合器、压力传感器、行程传感器、采煤机位置传感器、监控主机、电源、电磁先导阀、主阀、过滤元件、辅助阀、连接器和电源电缆等组成，其中电源箱可以给工作面810架支架单元供电，不同电源组的控制器之间需要一个通讯耦合器连接，每个电源箱需要配置一个电源耦合器，每个支架控制单元包括支架人机操作界面、支架控制器、传感器、控制电缆、电磁阀组、主控阀组和辅助阀等组成。1.系统结构原理 支架电液控制系统的核心部件是支架人机操作界面、支架控制器、电磁先导阀

4、和主阀等。操作者在支架人机操作界面实现与系统的交互，通过支架控制器驱动电磁先导阀，由电磁先导阀实现电液信号的转换，最后由主阀控制油缸的动作，从而实现支架的动作控制，支架动作过程可以通过压力、行程和角度等传感器进行监测，实现支架动作的闭环控制。可以通过井下顺槽的监控主机进行工作面支架电液控制系统的集中控制与集中管理，实现工作面支架自动控制。二、sac型液压支架电液控制系统的技术特点及优越性（一）技术特点： 1.系统关键液压元件电液控换向阀整体主阀阀芯采用整体插装结构，集过滤器、进液单向阀和回液单向阀于一体，结构紧凑，过液能力强，满足大采高强力支架大流量液压系统的要求； 2.具有完善的包括自动反冲

5、洗高压过滤站、反冲洗过滤器、主阀过滤器和回液过滤站的多级过滤体系； 3.采用先进的can总线技术，构建了电液控制系统通讯网络系统，具有安全、可靠、标准化程度高等特点，符合工业设计的标准； 4.系统采用控制器人机交互界面分离，驱动合一独特的结构特点，便于井下控制系统的安装维护和井下工人的操作使用，提高了控制器整体的防护性能； 5.采用先进的嵌入式操作系统技术，具有多任务管理，提高了系统的实时性； 6.既可以采用顺槽监控主机进行工作面支架的集中控制，实现跟机自动化，也可以脱离监控主机采用工作面的网络变换器实现工作面支架的跟机自动化； 7.系统采用全中文显示方式，适于我国煤矿使用。（二）优越性 1.

6、降低工人劳动强度，改善工人劳动条件。 2.提高支架移架速度,传感器闭环控制提高系统效率。 3.顶板管理，保证液压支架额定初撑力。 4.易于实现带压移架，避免对工作面顶板和液压支架产生频繁的冲击载荷，既保护顶板围岩的稳定，又可减少支架事故发生，延长液压支架的使用寿命。 5.提高工作面输送机推移质量。采用电液控制，可实现多架同时推移输送机，可使输送机缓慢弯曲，避免溜槽连接处产生过大的应力。同时可以保持工作面输送机直线性，以实现工作面平直推进。 6.可灵活选择多重控制方式。 7.实现集中控制与集中管理，提高煤矿管理水平。 8.多层次控制模式，灵活多样的操作方式，不同故障模式可以采用不同层次模型进行控

7、制，提高了系统的可靠性和适用性，可以在没有主机的情况下进行跟机操作。三、sac型液压支架电液控制系统的创新点 在sac型液压支架电液控制系统的研制开发过程中，采用了新技术、新材料、新工艺、新方法和新手段，在多个方面进行了创新。 在结构方面，采用支架控制器与人机操作界面分离技术，将驱动电路融合到了支架控制器中，使支架控制器布局合理，易安装；简化了人机操作界面设计，使控制器的防护等级达到ip68，提高了支架电液控制系统的可靠性。 在技术方面，研制成功国内首台本安型嵌入式支架电液控制系统顺槽监控主机，为综采工作面设备互联提供了通信接口，为综采工作面集中监测监控提供了手段，研制成功国内首套自主知识产权

8、的整体电液控换向阀和自动反冲洗高压过滤站。在设计手段方面，首创支架用阀采用虚拟样机设计技术，精确计算阀腔内流场，优化了结构，缩短了产品开发周期。 在测试方法方面，研制成功国内首台电液控换向阀自动测试系统，解决了产品检测的实时性。 在加工工艺方面，首次将高效的成形刀加工工艺应用到特殊不锈钢材料的加工，保证了规模生产的效率。四、sac型液压支架电液控制系统的行业地位 国外经历了20多年电液控制系统的应用，电液控制系统的设计水平已经达到了成熟阶段，而我国在sac之前还没有投入使用的国产电液控制系统。sac型液压支架电液控制系统的研究开发，主要技术性能参数指标按照欧洲pren 1804等相关标准进行设

9、计，整体指标达到国际先进水平。（一）技术比较 通过井下工业性试验表明，控制器、耦合器和电磁先导阀的可靠性达到了国外同类产品设计水平。同时，该项目采用先进的嵌入式系统技术，选用控制主芯片是90年代以后开发出来的cpu产品，具有容量大、速度快、抗干扰能力强和较强的控制功能，国产电液控制系统关键元件开发在技术上与国外同类产品处于同一水平。 该项目采用消化、吸收、再创新的原则进行电液控制系统关键元件的开发，分析国外同类产品在电液控制系统设计上的优缺点，结合电液控制系统的现场使用情况，按照电液控制系统的设计理念进行电液控制系统关键元件的设计，在结构和功能设计上具有一定的独特性，采用人机操作界面分离，驱动

10、电路合一，使系统布局更合理，简化了控制器的结构，提高了控制器的防护等级，电磁铁在线检测功能的设计也有独到之处。 整体插装式换向阀在结构和功能设计上具有独特性：将主阀阀芯、精密过滤器、进液单向阀和回液单向阀集于一体，结构紧凑，减少端面外漏环节；在密封形式和内腔过液通道追求精确的设计，做到了无漩涡，解决了气蚀难题，提高了使用寿命。sac型液压支架电液控制系统是在消化、吸收国外同类产品性能基础上再创新开发出来，在显示、功能、结构等方面都有独到之处，使该系统的可靠性达到了国外同类产品设计水平。（二）与国外同类产品技术性能指标比较 sac型支架电液控制系统与国外同类产品关键技术指标对比如下： sac型支

11、架电液控制系统的通讯波特率为33.3k，高于德国marco公司的pm31的19.2k的通信速率；sac型支架电液控制系统比国外同类产品动作响应速度快，小于500ms；sac型支架电液控制系统安全操作响应速度小于300ms，而德国marco公司的pm31系统安全操作响应速度为500ms，所以，sac型支架电液控制系统安全操作性能优于国外同类产品，使用更安全。 电磁先导阀性能达到国际同类先进产品标准；电磁先导阀企业标准接近欧、美标准，电磁先导阀的开启响应时间小于90ms，与国际同类产品相当；复位时间小于120ms，短于国际同类产品（150ms），即安全性能更高。 整体插装式换向阀的实验室耐久性试验

12、达到30000次，符合欧、美标准。过液能力在7mpa压差内能通过480l/min的流量，强于国际同类先进产品400l/min流量的性能，而整体体积和国际同类先进产品相当，甚至更小。 自动反冲洗高压过滤站在2000l/min流量的工矿下，进出液口压差小于0.6mpa，小于国际同类先进产品2mpa的水平；滤芯抗压差的能力达到40mpa，远高于国际同类先进产品，即安全性更高。表3-3 sac型支架电液控制系统与国外同类产品关键技术指标对照 由此可以看出，具有完全自主知识产权的sac型液压支架电液控制系统，是该类产品在国内首次研制成功，并于2008年底通过了中国煤炭工业协会和煤炭科学总院等单位组织的鉴

13、定，通过验收。鉴定组专家一致认为，该系统填补了国内空白，整体技术达到国际先进水平，部分达到国际领先水平。该系统功能设计合理，人机操作界面汉字显示，具有安装灵活、操作方便等特点，适合中国煤矿用户的使用。sac型液压支架电液控制系统性能稳定、防护能力强、故障率低，易操作，可靠性达到甚至超过了国外同类产品的水平，完全满足我国煤矿的使用要求，对我国实现煤矿生产规模化和现代化发展具有重要意义。五、sac系统的成功应用对行业、经济、社会和科技进步的作用（一）sac型电液控制系统对行业影响 在sac型支架电液控制系统的研制成功以前，国内液压支架电液控制系统市场上只有国外进口产品，普遍存在价格昂贵、服务不及时

14、的问题，严重制约了对煤矿开采自动化具有革命性意义的电液控制系统在国内的推广应用。sac型支架电液控制系统的成功研制和市场推广，将为我国煤矿用户提供高品质电液控制先进技术的产品，推动我国煤矿综采工作面电液控制技术水平的不断提高，大幅提高国产电液控制系统的可靠性和适应性能指标，大幅提升国产支架电液控制系统的市场竞争力，打破电液控制系统完全依赖进口的局面，为国家节省大量外汇，为煤矿企业节约采购成本，并为我国支架参与国际市场竞争创造条件。这也将使天玛公司继续保持在电液控制系统领域的主导地位，引领国内综采工作面电液控制技术水平的发展潮流。（二）sac型支架电液控制系统的经济效益大致有以下几个方面： 1.

15、sac系统品质卓越，价格低廉，满足同等煤矿工作面需要的sac系统价格仅为进口产品的60%左右。以一个有代表性的工作面150架套，采用12功能13出口主阀为例，进口电液控制系统市场价格约为1700万元，而国产sac系统报价仅为950万元。也就是说，国内煤矿用户每采用一套sac系统替代进口电液控制系统，将节省750万元左右。 据测算，我国现有煤矿综采工作面1500个左右，目前采用电液控制系统的不超过200个，尚有1300个工作面没有采用电液控制系统。倘使这1300个工作面的80%都采用国产系统替代进口产品，则sac系统将为国内这1000多个工作面最大可节省设备采购成本人民币75亿元。在电液控制系统

16、备件及维修方面，按系统造价的15%计算，sac系统将为国内煤矿用户每年节省备件及维修采购成本10亿元以上。 2.电液控制系统可以有效提高采矿效率。据测算，我国煤矿用户在采用电液控制系统后，普遍增产50万吨/年，按每吨煤300元利税计算，每套sac系统每年可为国家和煤矿用户带来1.5亿元的利税。由于sac电液控制系统物美价廉，从而使更多的煤矿用户可以采用，按1000个工作面计算，每年可为国家和煤矿用户带来利税1500亿元。 3.sac型支架电液控制系统的成功商业推广，使得电液控制系统主流从进口转为国产，这将为国内带来更多的就业和利税。为满足不断增长的国内市场对sac系统的需要，天玛公司也将扩大产

17、能，直接、间接雇用上千名工人和技术人员，这也就为国家解决了上千人的就业问题。同时每年将产生利税约3亿元。 4.sac型支架电液控制系统的社会效益大致有以下几个方面：其一，采用sac系统，可以实现减人增效，提高综采工作面生产效率，为煤矿用户增值。其二，采用sac系统，由于减少工作面人数，实现邻架目视半自动化操作，条件允许的情况下，可以部分实现较远距离全自动化操作，有效提高工作面工作人员的安全性，改善了煤矿工人的劳动条件，有利于煤矿工人的身心健康。其三，提高移架速度是当前液压支架技术发展的方向，sac系统操作简单，易于实现，符合我国的煤矿生产状况，有利于大规模地推广使用。 5.对科技进步的作用 具

18、有完全自主知识产权的sac型液压支架电液控制系统，是该类产品在国内首次研制成功，其整体技术水平达到国际先进水平。这将大大提高我国在该领域的国际地位，推动我国在液压支架电液控制系统领域的技术创新与发展。六、sac系统面向的客户群体、营销渠道、市场化情况以及未来市场前景 sac型支架电液控制系统面向的客户群体主要是大中型煤矿，用于大中型煤矿的综采工作面液压支架的自动化控制。目前主要客户有：神华宁煤集团、兖矿集团、冀中能源、鲁能等国有大型矿业集团。 营销渠道主要采用通过技术交流对客户进行直销的方式。 sac型支架电液控制系统市场化情况及未来市场前景：2008年9月10日神华宁煤集团石沟驿煤业有限公司

19、s146工作面正式投产。这是我国首个全国产化综采工作面支架电液控制系统，采用的是我公司自主研发的sac型支架电液控制系统成套产品。该工作面煤层总厚1.6m，煤层倾角1424，走向长2443m，倾斜长215m，工作面共143架，截止2008年11月24日共推进195米，最高日产达4800吨，累计产量10.3万吨。2008年11月16日神华宁夏煤业集团汝箕沟矿s333工作面正式投产，全工作面147架。工作面采用支架电液控制系统单架单动，自动移架控制，成组伸缩梁伸出控制和成组伸缩梁收回控制，成组推溜和成组拉溜控制，采用采煤机位置无线检测装置进行采煤机位置检测，使用网络变换器进行工作面支架电液控制系统的通讯网络管理，使用监控主机进行工作面支架电液控制系统的集中管理，