[01712415]防爆液压绞车电液控制系统研究开发及应用

矿用防爆液压绞车在煤矿应用广泛，是高瓦斯矿井提升物料、设备和人员的主要设备，但存在如下技术问题：开环控制，调速精度低；手动控制，自动化水平低，平稳性差；驱动与制动协同性差，压力冲击严重，可靠性差；缺少状态监测系统，安全性差。针对以上技术难题，该项目研究开发了矿用防爆液压绞车电液比例闭环控制与状态监测系统，对原手动操控的矿用防爆液压绞车进行了电液比例控制改造，实现了速度闭环控制，以及盘闸制动力的可调控制。主要研究内容：研究开发了矿用防爆液压绞车的电液比例控制系统，并进行了参数匹配，可以实现手动和全自动调速控制。建立了矿用防爆液压绞车的电液比例控制模型，通过Matlab仿真研究了参数时变、元件死区等非线性因素对绞车调速特性的影响。研究开发设计了防爆控制器，开发了各种测量和控制单元、各种传感器接口技术、绞车状态监控系统、速度和行程等测量方法。研究开发了速度闭环控制策略，提高了系统调速精度；开发了驱动与制动的协同控制策略，基本避免了“坡起负载瞬时下滑”与停车制动压力冲击现象。在保留原有绞车的电气及液压控制系统的前提下，对防爆液压绞车进行了现场改造，并进行了工业性试验。项目的关键技术及创新点：研究开发了矿用防爆液压绞车电液比例控制系统，在国内外首次实现了矿用防爆液压绞车的电液比例闭环控制，改变了手动操控方式，提高了绞车的调速特性和自动化控制水平。采用比例溢流阀，实现了矿用防爆液压绞车的制动力可调，增强了绞车驱动与制动的协同性。开发了矿用防爆液压绞车的自动控制及状态监测系统，实现了测控一体化。建立了切实可行的防爆液压绞车电液比例自动化改造方法，为防爆电液比例控制液压绞车的产业化奠定了基础。社会及经济效益：社会效益：实现了矿用防爆液压绞车转速的闭环控制，改变了矿用防爆液压绞车的操控模式，减少了超速、过卷等事故的发生，保障了绞车的安全运行。系统实现了矿用防爆液压绞车的自动控制，司机只需发出指令，整个调速过程由控制器控制完成，大大降低了司机的劳动强度。在矿用防爆液压绞车上首次实现了盘形制动器的可调控制，为起动运行、下放重载提供了辅助控制手段，保障了绞车的运行安全，促进煤矿安全生产。经济效益：实现了矿用防爆液压绞车的自动化控制，提高了生产效率。监测系统可以动态监测系统各处的压力、马达转速及控制信号，实现了液压绞车运行状态的在线监测，缩短了故障监测与排除时间。应用推广及效益：该项目的研究成果已成功用于皖北煤电集团任楼矿防爆液压绞车，提高了其调速特性和自动化水平，促进了该煤矿的安全高效生产。现役矿用防爆液压绞车量大，全国约3000余台套，该研究成果可用于在矿用防爆液压绞车改造，也可以指导新型防爆电液比例液压绞车的设计与研发，因此推广应用前景广阔，潜在的经济效益显著。