液壓液壓提升裝置有其固有的優(yōu)點(diǎn),應該具有比電控提升裝置 廣闊的市場(chǎng)前景,但控制水平的低下己成為阻礙其發(fā)展的主要因素。具體來(lái)說(shuō),液壓提升裝置主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:
(1)液壓提升裝置的自動(dòng)化水平低,主要依靠人工操作和監控,效率低,沖擊震蕩顯著(zhù), 性差。
液壓提升設備主要依靠人來(lái)監控和識別各種儀器、儀表或數顯裝置的指示數據(如指示器),手動(dòng)操作減壓式比例控制閥控制提升裝置的運行。因為司機手工操作存在的隨意性,起動(dòng)、運行和減速停車(chē)加速度的隨機性很大,由于負載的大慣性,鋼絲繩動(dòng)張力隨加速度的增加顯著(zhù)增大,因而危害提升裝置的運行 ,嚴重時(shí)有可能導致斷繩等惡性事件的發(fā)生?!睹旱V 規程》明確規定,斜井升降人員加、減速度不得超過(guò)0.5m/s,實(shí)際上發(fā)現司機在操作時(shí),經(jīng)常把操作手柄很快打到 大速度位置,出現加速度超限的情況。同時(shí),運行不平穩還易造成沖擊震蕩,人員乘坐舒適性很差。
停車(chē)時(shí),司機很難一次準確定位,往往需要多次微動(dòng)才能停在要求的位置上,因而效率低。在操作過(guò)程中,司機很容易疲勞,嚴重影響司機的操作能力,危害提升裝置的運行 。
(2)液壓頂升裝置采用的是手動(dòng)開(kāi)環(huán)控制,導致液壓提升裝置動(dòng)態(tài)性能可控性差,平層精度很低。
液壓提升裝置的驅動(dòng)系統采用泵馬達閉式回路,為變量液壓泵控定量液壓馬達的容積式速度控制回路,主要由變量液壓泵、定量液壓馬達、減壓式比例閥、比例油缸、伺服閥、差動(dòng)油缸等主要元件組成。該容積調速控制依靠司機操作減壓式比例控制閥,向變量控制系統的比例油缸輸入一壓力逐漸變化的壓力油,比例油缸控制伺服閥閥芯位移,伺服閥又通過(guò)差動(dòng)油缸控制變量液壓泵的擺動(dòng)缸體,改變變量泵的斜盤(pán)傾角大小,從而改變液壓泵輸出流量的大小和方向,進(jìn)而改變液壓馬達的速度大小和旋轉方向,實(shí)現對負載的升降。液壓提升裝置目前采用的這種調速方式無(wú)轉速或位置反饋,是手動(dòng)開(kāi)環(huán)控制。
由于提升裝置負載變化范圍很大,導致系統的壓力也有很大的變化,液壓泵、馬達的容積效率也隨之變化,再加上油液粘度的變化、液壓元件的泄漏及系統中存在的死區、非線(xiàn)性等因素,使進(jìn)入液壓馬達的流量不可能與輸入信號成正比關(guān)系,馬達的輸出轉速也難以 地控制,液壓頂升設備不能按照要求的速度曲線(xiàn)準確平穩運行,因而液壓提升裝置的速度控制精度和平層精度都很低,難以滿(mǎn)足立井提升規定的平層精度誤差值(士50mm,這也是液壓提升裝置目前不能用于立井提升的主要原因。在象研石山翻研車(chē)牽引要求停車(chē)精度比較高的場(chǎng)合,也經(jīng)常出現由于停車(chē)偏差較大導致的拉斷翻研鋼絲繩的現象。為了擴大液壓提升裝置的應用范圍,使之能用于立井提升和停車(chē)位置精度要求高的場(chǎng)合,提高其速度和位置控制精度。
(3)液壓提升裝置的液壓驅動(dòng)系統與制動(dòng)系統工作協(xié)同性一直沒(méi)有解決,影響液壓提升裝置的 運行。
液壓提升裝置在加速起動(dòng)、減速停車(chē)的瞬間,司機通過(guò)操作減壓式比例閥向液壓驅動(dòng)系統發(fā)出控制信號,驅動(dòng)系統液壓馬達輸出轉速與輸出扭矩逐漸動(dòng)態(tài)地建立,同時(shí)驅動(dòng)系統的壓力油打開(kāi)制動(dòng)系統的液控換向閥,制動(dòng)系統抱閘或松閘,從而實(shí)現負載升降。但由于驅動(dòng)系統為泵控馬達系統,系統的響應受負載變化的影響很大,而制動(dòng)系統為閥控缸系統,其參數受負載變化的影響很小,雖然在液壓制動(dòng)系統中設置有節流閥以調節制動(dòng)、松閘時(shí)間,但一經(jīng)調定在工作中即不再調節,因而制動(dòng)系統無(wú)法隨著(zhù)驅動(dòng)系統參數的變化而自動(dòng)調節,而且一般閥控缸的響應速度要快于泵控馬達,因而引起常見(jiàn)的上坡起動(dòng)時(shí)負載瞬時(shí)下滑與停車(chē)時(shí)驅動(dòng)回路的壓力沖擊現象,產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,縮短設備的使用壽命,嚴重時(shí)甚至會(huì )對煤礦井下作業(yè)人員的生命、 生產(chǎn)造成嚴重威脅。
此外,由于現有液壓提升裝置自動(dòng)化程度很低,其故障診斷與運行狀態(tài)監測系統也很不完善。目前大部分工礦企業(yè)對礦井提升裝置采用定期維修的方法,但由于沒(méi)有對設備進(jìn)行的狀態(tài)監測,對設備故障特性不了解,在對提升裝置制定維修計劃時(shí)容易造成欠維修和過(guò)維修,另外這種維修方法不能避免一些突發(fā)性故障發(fā)生。
通過(guò)上面的分析可以看出,我國礦井液壓提升裝置雖然應用范圍較廣,但靜動(dòng)態(tài)特性、操作性和 性等方面仍然存在許多問(wèn)題。故此,本項目的研究目標是針對液壓提升裝置時(shí)滯、大慣性時(shí)變負載的特性,研究電液比例伺服控制系統在煤礦液壓提升裝置中的應用,研究其靜動(dòng)態(tài)性能和控制策略,從根本上改變現在的手動(dòng)操作方式,以提高液壓提升裝置的自動(dòng)化水平、動(dòng)靜態(tài)特性、操作性能和 性。
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