浅议煤矿液压系统的故障诊断技术

浅议煤矿 液压系统的 故障诊断技术

邹龙峰

山东新巨龙能源有限责任公司 274918

摘要：液压支架是煤矿井下“三机”设备之一，主要用于对巷道顶板进行支护，确保井下综采作业的安全性。液压支架在工作时依靠电液控制系统控制液压支架的升柱、降柱、收放护帮板等，是液压支架能否正常工作的核心。由于煤矿井下工作环境恶劣、各类电器件的工作稳定性差，导致液压系统经常出现故障，目前对于支架故障的排查是依靠人工逐个进行核实，故障排查速度慢、效率低，使液压支架无法快速恢复正常，给井下的支护安全带来了极大的隐患。因此应用一种液压系统故障自动检测技术，实现对故障快速定位和识别。

关键词：液压支架电液控制故障诊断自动检测

1 液压系统故障诊断技术的研究现状 测，支架上的传感器主要包括压力传感器、位移传感器、倾角传感器、

对液压系统进行自动故障识别和诊断的前提是对液压系统的工 红外传感器等。压力传感器主要设置在液压支架的立柱油缸内，在工

作原理进行分析。液压支架的电液控制系统主要包括供电单元、液压 作过程中需要反复承受液压油的高压和脉动冲击作用，最常见的故障

基站、控制模块，当液压支架动作时通过控制模块发出控制指令，液 为在高压油的脉动冲击下传感器上的薄膜电流的脱落或者在连接处

压基站上的液压先导阀控制发下动作，从而实现对液压支柱动作的控 断裂，导致压力信号的中断，因此可通过检测在支架升柱、降柱过程

制，在液压支柱内设置有位移传感器，用于对液压支架立柱动作状态 中是否有压力变化及压力变化趋势来对压力传感器的工作状态进行

的监控，然后将监控结果返回到控制中心，在控制中心内对液压支架 判断。位移传感器主要是用于对立柱的伸缩量进行检测，同样设置在

的实际动作状态和理论动作状态进行对比，确定偏差量，然后系统再 立柱油缸内，在工作过程中承受反复的高压冲击，同时由于位移传感

进行修正。通过对液压系统的分析，在控制的过程中控制信号从控制 器主要是依靠探测杆和探测开孔之间存在间隙，因此反复运动过程中

系统发出，最终传递到执行机构，因此通过对信息传递过程中，对各 会导致传感器探测杆的磨损及精度下降，因此对位移传感器工作状态

个节点的信息状态进行监测即可确认在该环节是否出现异常。当系统 的监测，可以通过对支架升降过程中行程的变化量和立柱实际状态的

部件功能或者逻辑信息无法衔接时系统就报出故障信息，从而准确判 对比（在立柱上选择完全缩回、伸出一半、完全伸出三个状态，通过

定故障发生区域和类别，实现快速定位和排除。 对此时位移传感器的位移信号和立柱实际伸出量的对比即可确定位

2 机械设备液压系统常见故障 移传感器的工作状态是否 OK）进行判断。倾角传感器主要设置在液

2.1 液压系统泄漏故障 压支架的底座、顶梁及连杆机构上，用于对液压支架工作时的倾角状

液压油是确保液压系统正常运行的工作介质，而液压油泄漏则是 态进行判断，根据对倾角传感器失效机理及实际失效情况分析，倾角

最常见的机械设备液压系统故障。如果机械设备在运行过程中出现液 传感器最大的失效点来源于长期运行过程中传感器松动导致的测量

压油泄漏的问题，液压系统必然会因为压力不足，无法满足机械设备 精度下降，常用的提升精度方案主要是利用液压支架相应机构运行到

的功能要求，影响机械设备液压系统传动的效率，严重的还会污染农 最大点时对倾角测量值进行对比，若出现偏差则进行标定和修正。

业生产的环境。经过长期的实践应用发现，机械设备液压系统出现泄 红外传感器主要用于对采煤机和液压支架相互位置状态进行判

漏故障，其主要原因有以下几点：第一，液压系统油管接头安装错误。 断，目前统计红外传感器主要的故障在于受井下粉尘等影响，导致红

第二，液压密封件磨损较为严重。第三，液压油和要求不符，液压油 外线信号接收不畅，因此对红外传感器运行状态的监测主要是通过对

黏度未达标。因此，作为工作人员，在进行机械设备液压系统的查验 红外信号传输连续性的监测来确定。

时，发现其存在泄漏问题，一定要做好紧固工作，保证其密封性，并 3.2 机械设备液压系统故障查找

避免由于液压油品质问题导致泄漏问题的出现，影响机械设备的安全 维修人员只有准确的掌握了机械设备液压系统结构与工作原理，

稳定运行。 才能及时分析、查找出导致液压系统发生故障的原因，并以此为基础

2.2 液压系统稳定性故障 制定排除液压系统故障的方法。例如机械设备运转正常，但液压系统

如果机械设备运行过程中液压系统压力不均衡，就会造成液压系 却出现问题时，维修人员应该先检查液压油箱油量是否达标，此外如

统不稳定，割台和粮仓等在液压缸的作用下上升或者下降时，出现跳 果全车液压元件均存在功能异常的话，则有可能是油泵发生故障。此

动或者不稳的问题，影响农作物收割的效率。就目前来说，造成液压 时维修人员应该仔细检查液压油泵泵体是否存在过热的问题，如果液

系统运行不稳定的原因主要包括了以下几方面：（1）空气混入液压油， 压系统某一功能无法正常运转，则应该仔细检查液压阀功能是否正

导致液压传统出现动力中断的问题。（2）液压油路堵塞，导致进油或 常。经过仔细的检查和分析锁定故障发生的准确位置，然后采取相应

者出油不畅。（3）液压缸受力不均，使液压杆弯曲。（4）液压缸活塞 的措施进行维修，及时排除机械设备液压系统发生的故障，提高机械

与活塞杆两者安装位置不同心。机械设备在运行过程中一旦出现液压 设备运行的安全性与稳定性。

系统动力不稳定的问题，维修人员应该先松开油管的接头，检查其油 4 结论

管是否需要排气，然后清除发生堵塞的油路。此外，为了避免液压系 综上所述，液压系统故障自动监测技术主要是对控制过程中的信

统出现工作稳定性降低的问题，维修人员应该定期进行液压系统密封 号状态进行监控，当系统部件功能或者逻辑信息无法衔接时系统就报

情况的检查工作，一旦发现问题应该及时的进行处理，避免因为液压 出故障信息，从而准确判定故障发生区域和类别，实现快速定位和排

系统发生问题影响机械设备的工作效率。 除。对电液控制系统通信状态的监测主要通过设置通信数据检测口

2.3 液压系统过热故障 令、数据信息总量分析等实现对其快速检测。对各类传感器故障的监

一般而言，液压系统过热对于机械设备的正常运行不会产生太大 测，主要通过设置固定监测点，来对传感器状态和液压支架实际状态的影响，但是如果液压系统长时间处于温度过高无法散发的状态，随 进行对比，确定传感器是否能够正常工作。着液压系统某部位热量的大量聚集，会影响液压系统的使用寿命和准

确性，最终导致液压元件等出现故障。另外，如果液压系统出现了局 参考文献：

部高温的问题，维修人员应该仔细检查是否是因为液压油使用时间过 [1]王国法，牛艳奇.超前液压支架与围岩耦合支护系统及其适应

长，产生大量杂质导致液压系统出现压力分配不合理的问题。液压系 性研究[J].煤炭科学技术，2016，44（9）：19-25．

统过热在机械设备液压系统故障中尽管危害性不是很大，但是维修人 [2]李首滨，黄曾华，王旭鸣，等.综采工作面装备远程控制技术

员一定要加强重视，定期检查液压系统温度，避免温度过高的现象导 进展报告[J].科技资讯，2016，14（12）：173－174．

致液压元件的严重损坏。 [3]汪佳彪，王忠宾，张霖，等.基于以太网和 CAN 总线的液压系

3 液压系统故障诊断运用和发展 统研究[J].煤炭学报，2016，41（6）：1575-1581．

3.1 传感器故障报警 [4]解成林，梁勇，张芳卫，等.2100 综采面支架电液控制系统问

传感器是液压系统的“眼睛”，用于对液压支架工作状态进行监 题分析及改进措施[J].河南科技，2015（5）：64-66．