[发明专利]预测工作面液压支架系统跟机速度及液压稳定性的方法

说明书

本发明提供一种预测工作面液压支架系统跟机速度及液压稳定性的方法，属于液压系统领域，以解决目前仅能对液压支架不同类型动作的速度、供液流量、液压系统压力之间的关系进行定性描述，还未提出液压支架动作跟机速度和液压稳定性定量预测方法的问题。包括：控制液压支架的供液为多泵变频乳化液泵站供液系统，并预设供液与液压支架动作之间的控制方法为交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑，在此基础上获取供液系统和液压支架系统的工作状态数据；根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算液压支架系统的跟机速度；根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算液压系统的压力变化率；根据液压系统的压力变化率对液压稳定性进行评价。

技术领域

本发明涉及煤矿工作面液压系统技术领域，尤其涉及一种预测工作面液压支架系统跟机速度及液压稳定性的方法。

背景技术

液压支架是煤矿综采工作面的支护设备，其主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备，一个工作面通常有上百台液压支架群组组成液压支架系统。为保证工作面正常生产推进，液压支架系统需适应采煤机速度跟机运行，精确稳定地完成降柱、移架、升柱、推溜等一系列循环动作，以及时跟进支护暴露顶板。液压支架动作执行的驱动力、速度、稳定性等耦合影响了工作面正常、有序地推进效果，液压支架跟机运行的液压动力来源于乳化液泵供液(以下简称“供液”)，两者通过液压回路链接，共同组成工作面液压系统。

液压支架系统跟机速度是指液压支架群组完成一系列跟机动作后在采煤机牵引方向上的跟进速度，液压支架系统跟机速度要求与采煤机牵引速度保持一致。液压支架系统跟机速度由液压支架系统控制策略和供液动力共同决定。液压支架系统控制策略是根据多种割煤工艺要求而制定的多阶段、有序的支架分解动作流程，供液动力对各支架分解动作的匹配响应影响了整体的液压支架系统跟机速度。例如，当采煤机速度达到5m/min以上时，需要至少两台液压支架同时移架，才能达到采煤机追机作业的要求，但泵站供液不足时，表现为液压支架系统压力下降，就会出现液压支架动作速度缓慢，跟不上采煤机，出现空顶、“丢架子”等问题。此外，液压系统压力稳定影响了支架系统控制跟机分解动作的准确性，液压支架系统控制跟机运行要求支架各分解动作精准到位，保证工作面在连续推进过程中直线度控制水平，而液压系统压力波动则会造成液压稳定性差，导致支架动作颤动，影响支架动作的精稳性。而且，压力波动易造成溢流损失、液压元件动作频繁、系统发热等液压系统问题。可见，液压支架系统控制跟机速度和液压稳定性的预测是量化评价工作面推进效果的关键指标，对工作面液压控制系统自动化、智能化具有重要意义。

液压支架动作执行的驱动力、速度、稳定性等可定性描述为：负载决定压力，流量决定速度。液压支架系统控制跟机运行是一个多种类型支架动作有序执行的过程，不同类型支架动作负载差异较大，造成流量和压力对执行速度的不同影响规律。相关技术人员通过理论计算分析研究，指出流量对支架动作速度的影响与负载有关：负载小时，增加流量可以提高动作速度；负载大时，增加流量无法提高动作速度。还一些技术人员通过液压数值模拟研究支架不同动作过程，得出压力和流量对液压支架动作速度的影响规律：压力增大对升柱、移架动作速度无影响，但可以提高降柱速度；流量增加可提高升柱、移架动作速度，但对降柱动作速度无影响，等等。然而，上述技术人员的研究仅是定性得出了不同类型的支架动作速度与系统压力、供液流量之间的关系，但未能提出支架动作速度的定量计算方法，但这些方法均不能量化工作面液压支架系统跟机速度及液压稳定性。

发明内容

为解决相关技术目前仅能对液压支架不同类型动作的速度、供液流量、液压系统压力之间的关系进行定性描述，还未提出液压支架动作速度的定量预测方法，更未提出液压支架系统跟机速度的定量预测方法，而且也缺少对液压系统压力稳定性的定量评价方法的技术问题，本发明提供一种预测工作面液压支架系统跟机速度及液压稳定性的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种预测工作面液压支架系统跟机速度及液压稳定性的方法，其包括如下步骤：