劉鯉粽，華 佳

(1.煤炭科學(xué)研究總院礦用油品研究所，北京100013;2.煤炭資源開(kāi)采與環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (煤炭科學(xué)研究總院)，北京100013; 3.安標(biāo)國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心，北京100013)

煤礦井下支架液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及解決辦法

劉鯉粽1，2，華 佳3

(1.煤炭科學(xué)研究總院礦用油品研究所，北京100013;2.煤炭資源開(kāi)采與環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (煤炭科學(xué)研究總院)，北京100013; 3.安標(biāo)國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心，北京100013)

液壓系統(tǒng)是液壓支架的動(dòng)力來(lái)源，其性能好壞直接影響液壓支架的使用和井下安全生產(chǎn)。結(jié)合煤礦井下支架液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，比較詳細(xì)地分析了液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障的原因及其危害，并提出了解決辦法。

液壓系統(tǒng);故障分析;解決辦法

1 概述

綜采工作面液壓支架支撐和控制工作面頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石進(jìn)入回采工作面，其動(dòng)力為高壓乳化液，由乳化液泵提供，連同液壓閥、管路和接頭等液壓元件構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜液壓系統(tǒng)，其原理如圖1所示［1］。

圖1 支架液壓系統(tǒng)

根據(jù)液壓支架結(jié)構(gòu)類型的不同，液壓系統(tǒng)也采取不同的設(shè)計(jì)與配置。如果液壓系統(tǒng)配置不合理、液壓元件質(zhì)量差、外界環(huán)境惡劣或使用管理不到位等，很容易在生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)系統(tǒng)竄漏液、部件銹蝕、密封失效、閥件損壞等故障。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)際生產(chǎn)中液壓系統(tǒng)的故障是最多的，影響也是最大的，系統(tǒng)污染、液壓元件質(zhì)量差、乳化液不合格、配液濃度低等都會(huì)給液壓系統(tǒng)帶來(lái)很大的影響，造成系統(tǒng)故障。隨著煤炭生產(chǎn)綜合機(jī)械化和自動(dòng)化的迅猛發(fā)展，井下支架液壓系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性越來(lái)越成為制約煤礦安全高效生產(chǎn)和機(jī)械化采煤技術(shù)的一個(gè)最重要因素。掌握井下液壓系統(tǒng)的工作原理、故障原因及處理辦法，對(duì)于有效控制系統(tǒng)故障對(duì)生產(chǎn)的影響，實(shí)現(xiàn)安全優(yōu)質(zhì)高效采煤具有重要意義。

2 井下液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障及原因分析

煤礦井下液壓系統(tǒng)處在一個(gè)大量粉塵、噪音、水汽、液體和有害氣體充斥的環(huán)境內(nèi)，在重載、振動(dòng)、沖擊、摩擦、大流量、潤(rùn)滑不良的惡劣工況條件下高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間的工作，管路系統(tǒng)及各元件容易過(guò)勞而出現(xiàn)各種故障。如2009年淮南礦業(yè)集團(tuán)某工作面由于支架液壓系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，系統(tǒng)竄漏液嚴(yán)重，曾同時(shí)使用4臺(tái)大流量乳化液泵才勉強(qiáng)拉架生產(chǎn)。

井下液壓系統(tǒng)工作節(jié)點(diǎn)眾多，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)引起系統(tǒng)故障。工作面支架液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障一般分為兩類:一類是液壓系統(tǒng)發(fā)生整體故障，整個(gè)液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作失靈或速度緩慢無(wú)力，如系統(tǒng)堵塞;另一類是個(gè)別機(jī)構(gòu)動(dòng)作失靈或發(fā)生故障，如液壓元件堵塞或竄漏液。導(dǎo)致液壓系統(tǒng)故障的因素主要有以下幾個(gè)方面。

2.1 液壓系統(tǒng)配置不合理

目前井下液壓系統(tǒng)主要由液控子系統(tǒng)和過(guò)濾子系統(tǒng)組成，電液控制系統(tǒng)則增加了電控子系統(tǒng)和高精密度的過(guò)濾元件。每個(gè)子系統(tǒng)又由若干個(gè)不同功能元器件配置而成，各元器件相互間的匹配性及與生產(chǎn)狀態(tài)的適應(yīng)情況對(duì)系統(tǒng)有較大的影響。因液壓系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)不當(dāng)、配置不合理或元器件制造缺陷等導(dǎo)致的液壓系統(tǒng)故障十分常見(jiàn)，較難解決。

冀中能源某礦在53°急傾斜三軟特厚煤層中采用前置式液控系統(tǒng)，配套溫州某廠家的液控系統(tǒng)，缺乏進(jìn)水過(guò)濾器。前置式的液控系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)不斷阻礙移架，加上液控系統(tǒng)傳遞的動(dòng)作信號(hào)不穩(wěn)定，間隔出現(xiàn)液壓沖擊而使立柱經(jīng)常性突然下降，影響生產(chǎn)并帶來(lái)極大的安全隱患。進(jìn)水過(guò)濾器的缺失導(dǎo)致配液水中的煤粉、煤塵、煤粒等進(jìn)入液壓系統(tǒng)，造成了液控閥的大面積堵塞，致使該系統(tǒng)很長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法正常生產(chǎn)。

2.2 液壓元件質(zhì)量差

井下液壓系統(tǒng)由大量的動(dòng)力執(zhí)行元件和控制輔助元件組成，其中任何一個(gè)液壓元件的損傷、失效都會(huì)不同程度地造成液壓系統(tǒng)故障。液壓元件質(zhì)量差、抗污染能力低是造成液壓系統(tǒng)故障的一個(gè)重要原因。

(1)動(dòng)力執(zhí)行元件主要指液壓泵和液壓馬達(dá)等，是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力核心，它們的作用是先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能再將液壓能轉(zhuǎn)換回機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)、制造和組裝中常會(huì)出現(xiàn)鋼球未裝、錐閥破損、密封破損或不配套、聯(lián)軸器和濾油器選用不當(dāng)?shù)惹闆r，導(dǎo)致元件質(zhì)量差、抗污染能力低，生產(chǎn)中常出現(xiàn)泵站空轉(zhuǎn)、系統(tǒng)竄漏液、壓力上不去、支架動(dòng)作遲緩或不動(dòng)作等現(xiàn)象。

(2)控制元件在液壓系統(tǒng)中主要起控制和調(diào)節(jié)壓力、流量和方向的作用，包括安全閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器、節(jié)流閥、調(diào)整閥、單向閥、液控單向閥和換向閥等。如材質(zhì)差，加工精度低，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，磨損、氣蝕等會(huì)造成閥件配合間隙過(guò)大，密封損壞以及因液壓液污染物沉積造成的液壓閥芯動(dòng)作失?；蚩ňo，造成堵塞、竄漏液、銹蝕磨損等故障。

(3)輔助元件包括油箱、濾油器、油管、管接頭、密封、膠管總成、壓力表等，工作時(shí)受長(zhǎng)時(shí)間高壓、高速和大流量乳化液裹挾細(xì)小雜質(zhì)的沖擊，如密封溶脹過(guò)大、膠管強(qiáng)度低、管接頭斷面破損、密封與缸壁有溝槽、尺寸精度及粗糙度差、預(yù)壓縮量小等情況，很容易出現(xiàn)接頭處斷面斷 (破)裂竄漏液、膠管內(nèi)壁犁出溝痕及加速拉絲侵蝕等。

2.3 系統(tǒng)污染

在液壓系統(tǒng)配置固定的情況下，系統(tǒng)污染就成為液壓系統(tǒng)故障的一個(gè)重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)污染造成的故障占到井下液壓系統(tǒng)故障的90%左右。從污染源和產(chǎn)生機(jī)理來(lái)看，系統(tǒng)污染主要分為兩種:一是固體顆粒物，來(lái)源于井下采煤面的大量粉塵、煤灰、加工、運(yùn)輸、安裝、使用、維護(hù)和檢修過(guò)程中殘存和產(chǎn)生的鐵屑、焊渣、型砂、磨料、銹片、煤塵、氧化物及水垢、油類降解物等的混合污染物;二是液壓介質(zhì)污染物，主要由配液水中雜質(zhì)、體系析出物(如油皂)等。

各種污染物混入后會(huì)隨液壓液流遍系統(tǒng)的各個(gè)部位和角落，經(jīng)過(guò)各類千斤頂、雙向鎖和閥件時(shí)會(huì)堵塞節(jié)流孔 (隙)和濾芯等而引起系統(tǒng)動(dòng)作失調(diào)或失靈;鐵屑、焊渣等固體硬物會(huì)拉傷缸桶內(nèi)表面，加速密封件的損壞，造成系統(tǒng)竄漏液。支架移動(dòng)、爬行緩慢;配液水中含有的氯根和硫酸根等會(huì)加速零部件的腐蝕、銹蝕、鍍鋅層的損壞而引起閥的動(dòng)作失靈或引起噪聲;還可能引起濾網(wǎng)堵塞，壓力增大，回油不暢，嚴(yán)重的會(huì)因阻力過(guò)大而擊穿濾網(wǎng)，造成液壓系統(tǒng)的惡性循環(huán)。

3 解決辦法

造成支架液壓系統(tǒng)故障的原因是多方面的，以目前的井下設(shè)備配置、現(xiàn)場(chǎng)管理、人員意識(shí)、材料和技術(shù)，要想完全避免煤礦井下液壓系統(tǒng)故障是很難做到的。但可以從制定相關(guān)強(qiáng)制行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、做好液壓系統(tǒng)配置、提高液壓元件質(zhì)量、減少系統(tǒng)污染、嚴(yán)把乳化液配液質(zhì)量等方面來(lái)最大限度地減緩或消除污染。

3.1 制定相關(guān)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)

支架液壓系統(tǒng)污染控制是個(gè)系統(tǒng)工程，要想控制或減緩其污染，必須從支架設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造、驗(yàn)收、檢驗(yàn)、使用、管理、檢修等環(huán)節(jié)制定相關(guān)強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并加強(qiáng)使用監(jiān)管，對(duì)電 (液)控系統(tǒng)應(yīng)補(bǔ)充制定嚴(yán)格的高過(guò)濾精度等標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 做好系統(tǒng)配置

根據(jù)井下工礦進(jìn)行合理的系統(tǒng)配置，首先選擇手動(dòng)控制系統(tǒng)還是電 (液)控制系統(tǒng)，然后結(jié)合水質(zhì)、液壓液和支架情況配置多級(jí)過(guò)濾器、反沖洗系統(tǒng)和進(jìn)水桶式過(guò)濾器等，再根據(jù)工作面情況(如急傾斜)選擇防滑、防倒等裝置及前置 (后置)安裝等。

3.3 提高液壓元件質(zhì)量

針對(duì)目前眾多液壓元件質(zhì)量差的情況，在實(shí)際使用中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，選配材質(zhì)、功能合格的高抗污染能力的液壓元件。

3.4 減少系統(tǒng)污染

在液壓系統(tǒng)各部件的加工、初裝、運(yùn)輸、調(diào)試、安裝、使用、檢修及大修過(guò)程中，每一步都要采取保潔措施 (如滴加清洗液、潤(rùn)滑液、佩戴手套和塑料塞子密封等)，最大限度地降低內(nèi)外部污染，以確保液壓系統(tǒng)的潔凈度和可靠性。

3.5 嚴(yán)把乳化液配液關(guān)

依據(jù)工作面實(shí)際配置和使用環(huán)境，選用合適的液壓傳動(dòng)介質(zhì)，并嚴(yán)格執(zhí)行配比標(biāo)準(zhǔn)，有利于降低污染［2］。

3.6 其它

液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，要仔細(xì)觀察故障所在部位并分析產(chǎn)生原因，“O”型圈大小不合適或損壞時(shí)，要及時(shí)更換密封圈，油管損壞及時(shí)更換油管。

如果是其他原因造成的漏液，如接頭漏液，應(yīng)檢查其密封性，密封性不好的更換接頭，口接不嚴(yán)的重新用“U”形卡口扣接嚴(yán)密。對(duì)接油管時(shí)不能猛砸密封圈和密封面。

此外，安裝好的油管不能頻繁地裝拆，以防破壞密封性，平時(shí)在拉修支架和操作之間，要注意整理吊掛好油管，以防支架在運(yùn)行中被擠壓。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了保障液壓支架的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和回采的順利進(jìn)行，必須對(duì)其液壓系統(tǒng)進(jìn)行良好的保養(yǎng)和維護(hù)。對(duì)液壓系統(tǒng)故障，要正確分析其產(chǎn)生的原因，及時(shí)采取有效措施解決，以免造成安全隱患，影響生產(chǎn)。

［1］吳樂(lè)兵.支架液壓系統(tǒng)污染與控制 ［J］.煤礦機(jī)械，2002 (11):75－77.

［2］劉鯉粽.液壓支架系統(tǒng)污染的原因及對(duì)策［J］.煤礦開(kāi)采，2010，15(6):68－70.

［3］韓光信，劉元芳.工作面液壓支架的常見(jiàn)故障及其排除方法［J］.江蘇煤炭，2004(1):26，32.

［責(zé)任編輯:徐亞軍］

Common Failure Analysis and Solution for Hydraulic System of Underground Powered Support

LIU Li-zong1，2，HUA Jia3

(1.Mine Oils Research Institute，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China; 2.State Key Laboratory of Coal Resources Mining＆Environment Protection，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China; 3.National Mining Product Safety Mark Center，Beijing 100013，China)

Hydraulic system is dynamic source of powered support and its performance directly influenced powered support use and underground safety.According to characteristics of underground powered support，cause and harm of common failures of hydraulic system was detailedly analyzed and corresponding solution was put forward.

hydraulic system;failure analysis;solution

TD355.4

A

1006-6225(2012)04-0047-03

2012－04－16

國(guó)家科技部科研院所技術(shù)開(kāi)發(fā)專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目 (NCSTE－2006－JKZX－182)

劉鯉粽 (1979－)，男，山東萊州人，工程師，主要從事礦用油品的科研開(kāi)發(fā)及技術(shù)推廣工作。