摘 要：文章主要分析液壓支架液壓用高含水液壓液，從其配制水質(zhì)要求、原液選型及高含水液壓液試驗對比分析，液壓支架用高含水液壓液運行維護(hù)等方面分析，提升液壓支架液壓系統(tǒng)可靠性。

關(guān)鍵詞：液壓支架；高含水液壓液；水質(zhì)；原液

引言

作為綜采工作面關(guān)鍵采礦設(shè)備之一，液壓支架安全穩(wěn)定可靠運行直接決定著綜采工作面均衡生產(chǎn)計劃的執(zhí)行。現(xiàn)代電液控制液壓支架是典型的機(jī)電液一體化產(chǎn)品，根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計分析，在惡劣的礦井生產(chǎn)環(huán)境下，電液控制液壓支架故障主要分為三大類：一類為液壓系統(tǒng)故障；二類為機(jī)械結(jié)構(gòu)故障，三類為電氣控制故障，其中液壓類故障占比76%以上。而液壓故障典型形式主要表現(xiàn)為嚴(yán)重漏液、缸體腐蝕、阻力大、閥芯、濾芯堵塞、流量小等，典型如圖1、圖2，導(dǎo)致油缸膠粘腐蝕嚴(yán)重。從神東礦區(qū)、淮南礦區(qū)等相關(guān)資料分析來看，其中液壓支架所用高含水液壓液不正確選用與維護(hù)不當(dāng)是液壓故障的關(guān)鍵因素。文章主要分析影響液壓支架液壓故障所用的高含水液壓液，從其配制水質(zhì)、所用原液（乳化油或濃縮液）及配置高含水液壓液分析，及液壓支架運行維護(hù)等方面，從技術(shù)和管理工作兩方面著手提升液壓支架可靠性。

1 水質(zhì)分析

根據(jù)煤炭工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)液壓支架（柱）用乳化油、濃縮物及其高含水液壓液MT76-2011標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水質(zhì)總體要求：水質(zhì)外觀無色、無異味、無懸浮物和機(jī)械雜質(zhì)，pH值范圍為6-9，水中氯離子含量濃度不超過200mg/L，水質(zhì)硬度和硫酸根離子含量不大于所選用型號產(chǎn)品所對應(yīng)的硬度和硫酸根離子含量。工業(yè)用水的水質(zhì)要求，隨著用途不同而異。配制液壓支架用乳化液的水質(zhì)指標(biāo)主要為：硬度、pH值、硫酸根離子、氯離子、外觀、水中機(jī)械雜質(zhì)、懸浮物等，現(xiàn)主要分述如下：

1.1 硬度

水的硬度主要指溶解在水中的鈣、鎂鹽量的多少，水中含鈣、鎂離子的量越多則水的硬度越大，反之則硬度越小。從理論上講，水的硬度是指除堿金屬以外全部金屬離子濃度的總和，但大多數(shù)水中的硬度是由鈣、鎂離子所構(gòu)成，一般稱水中鈣、鎂的重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等的總含量為總硬度。其中經(jīng)煮沸后生成沉淀的部分稱為暫時硬度，而煮沸后不能除去仍存在于溶液中的鈣、鎂離子的含量則構(gòu)成永久硬度。

水質(zhì)硬度與高含液壓液實驗相關(guān)實驗表明，水質(zhì)硬度越高，所用原液應(yīng)相就越多，高含水液壓液濃度越大才能滿足實際使用要求。具體關(guān)系見表1。

1.2 PH值

水呈酸性或堿性，取決于水中的氫離子濃度[H+]。常用pH值來表示水酸堿性，在不同的pH值情況下，水中存在的各種弱酸的離解情況也不一樣。例如，當(dāng)pH值低于8時，水中碳酸幾乎全部為游離二氧化碳形式存在；當(dāng)pH值在8～9之間時，主要為重碳酸根離子，此時游離二氧化碳的含量達(dá)到最低，直至pH值大于9時，水中不再存在游離二氧化碳，而只有重碳酸根離子。其他如硫化氫（H2S、HS-），磷酸等在不同酸度時，存在的比例也是各不相同的，而硅酸在pH值增大時則會水解。pH值對金屬的銹蝕有很大影響，配液水質(zhì)呈明顯的酸性或堿性都會對液壓支架高含水液壓液造成不利影響。pH<6.8時侵蝕液壓系統(tǒng)金屬零件表面，產(chǎn)生電化學(xué)析氫腐蝕效應(yīng)，會對金屬產(chǎn)生酸性腐蝕，當(dāng)pH<5.0時侵蝕性強(qiáng)烈，pH值過低也會導(dǎo)致細(xì)菌繁殖滋生，發(fā)霉變臭，并滋生大量微生物，將進(jìn)一步堵塞閥組；pH值過高，則極易造成高含水液壓液沉淀結(jié)垢。

1.3 氯離子及硫酸根離子分析

硫酸根在天然水中普遍存在，在硬水中含量較多，以硫酸鈣、鎂形式存在，構(gòu)成水的硬度。硫酸根含量過高，使水的pH值降低，呈酸性水，有侵蝕性。氯根在地下水、地面水中普遍存在。此外，飲用水用漂白粉消毒時也會引入氯根。氯根多以鈉、鈣、鎂鹽形式存在于水中，氯化物過高也會使水呈酸性，有侵蝕性。硫酸根離子是一種相對比氯離子對高含水液壓液穩(wěn)定性影響更大的離子，其含量越高，其對金屬的防銹防腐影響越大，在高含水液壓液循環(huán)過程中不斷累積、沉淀，在金屬表面形成化學(xué)腐蝕，并同時與氯離子形成協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)一步造成缸體腐蝕產(chǎn)生鐵銹。

1.4 機(jī)械雜技

水中的機(jī)械雜質(zhì)及懸浮物也是普遍存在的，特別是在非飲用水中（如礦井水）含量較高。它們的存在對配制液壓支架用乳化液是有害的，不僅會堵塞液壓系統(tǒng)中的濾網(wǎng)、閥類小孔，而且對乳化液穩(wěn)定性也有不利的影響。

2 原液分析

液壓支架用高含水液壓液按原液不同主要分為兩種，一類是乳化型高含水液壓液，另一類稱為溶液型高含水液壓液。

2.1 乳化液型

前者用乳化液，一般由礦物油和水、乳化劑、防銹劑、潤滑劑等添加劑組成，與95%左右水配成的水包油型乳化液（簡稱HFAE），乳化液型高含水液壓液為油水兩相體系，熱力學(xué)不穩(wěn)定，抗硬水能力低、易破乳、析皂、析油，現(xiàn)場水質(zhì)變化較大情況下，如運行監(jiān)控不到位則存在使用過程中，易析油、析皂、堵塞閥件及支架系統(tǒng)過濾器，有效物易分離，影響其使用性能，如防銹性、潤滑性、與密封材料適應(yīng)性等，會造成設(shè)備銹蝕、密封材料損壞等問題，影響正常生產(chǎn)，并且其生物降解性較差，在使用過程中將直接影響礦井水質(zhì)，產(chǎn)生進(jìn)一步的環(huán)境污染。

2.2 溶液型

后者稀釋濃縮液型高含水液壓液，其由濃縮液一般由礦物油和水、乳化劑、防銹劑、潤滑劑等添加劑組成，與95%（質(zhì)量比）以上的水配成的溶液型稀釋液（簡稱HFAS），可以在水中溶解，形成溶液型稀釋的液態(tài)物質(zhì)。新型合成液壓支架用溶液液屬于單一相熱力學(xué)穩(wěn)定體系，具有優(yōu)越的潤滑性能及對黑色金屬防銹和對有色金屬防腐蝕性能，其穩(wěn)定性優(yōu)越，防銹防腐、潤滑性、密封相容性、泡沫抵制性、抗霉菌且安全易降解環(huán)保性，適用范圍廣，很大程度上解決傳統(tǒng)乳化液在使用過程中因水質(zhì)或維護(hù)不當(dāng)造成的析油析皂、堵塞過濾器和先導(dǎo)閥、爆管等一系列頑固性問題，一般來說，濃縮液型高含水液壓液更適合于現(xiàn)代電液控制液壓以架對液壓系統(tǒng)要求。

3 選型對比分析試驗

為對比分析上述兩類不同技術(shù)體系乳化液、溶液性能，通過對某現(xiàn)代化礦區(qū)各礦井綜采工作面液壓支架配液水樣30個與分別A乳化液、B濃縮液對比分析實驗，在同等條件下，分別做高含水液壓液外觀、水中分散性、pH值、熱穩(wěn)定性、及振蕩穩(wěn)定性分析試驗，其試驗結(jié)果統(tǒng)計分析如表2所示，其中B濃縮液明示優(yōu)于A乳化液，通過對比試驗結(jié)果看出，相對乳化液來說，濃縮液更具穩(wěn)定性。

4 高含水液壓液運行維護(hù)分析

液壓支架用高含水液壓液的運行維護(hù)主要在于定時檢測濃度監(jiān)測、pH值監(jiān)測，更重要的是及時監(jiān)測所配水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)有異常應(yīng)立即采取相應(yīng)措施，使水質(zhì)達(dá)標(biāo)，滿足現(xiàn)場生產(chǎn)實踐需要。從表3可以看出，濃度對高含水液壓液的穩(wěn)定性有重要影響。

5 結(jié)束語

在煤礦液壓支架用高含水液壓液選型使用與運行維護(hù)實踐中，如何做到科學(xué)合理選型，從水質(zhì)、原液基礎(chǔ)分析，從硬度、濃度等運行維護(hù)分析，降低液壓系統(tǒng)故障率，提高液壓支架可靠性，從技術(shù)和管理方面，根據(jù)礦井現(xiàn)場生產(chǎn)實踐科學(xué)試驗，選擇合適型號及濃度高含水液壓液滿足現(xiàn)場生產(chǎn)實踐的需要。

（1）水質(zhì)是決定液壓支架用高含水液壓液配液種類及濃度的關(guān)鍵因素，根據(jù)水質(zhì)檢測化驗結(jié)果視情選擇原液類型（乳化液或濃縮液）及配制濃度試驗分析。

（2）高含水液壓液系統(tǒng)的運行維護(hù)是非常重要的，定期檢測水質(zhì)、濃度、pH值、細(xì)菌含量及電導(dǎo)率，發(fā)現(xiàn)異常情況及時并作相應(yīng)調(diào)整。

（3）對于液壓支架系統(tǒng)原用高含水液壓液型號及濃度是否適用于其它礦井新綜采工作面，應(yīng)根據(jù)新工作面水質(zhì)化驗結(jié)果慎重決定。

（4）根據(jù)對某現(xiàn)代化礦區(qū)高含水液壓液濃度監(jiān)測及實際使用情況調(diào)查分析，各區(qū)隊實際使用濃度普遍偏低，極易產(chǎn)生相關(guān)液壓故障隱患，建議實際使用時適當(dāng)提高配液濃度為4%-5%，以便更大程度上適應(yīng)水質(zhì)變化等實踐需要。

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作者簡介：馬嘉敏，女，漢族，陜西省神木縣人，助理工程師，2007年7月畢業(yè)于西安工程大學(xué)機(jī)械工程及自動化專業(yè)專業(yè)，大學(xué)本科，長期從事油液監(jiān)測化驗工作。