王守利（煤炭科學技術(shù)研究院有限公司 礦用油品分院，北京 10013）

煤礦液壓傳動介質(zhì)配液方式研究及使用建議

王守利（煤炭科學技術(shù)研究院有限公司 礦用油品分院，北京 10013）

隨著綜采設(shè)備的大面積普及，煤炭開采已逐漸轉(zhuǎn)變成高效率生產(chǎn)行業(yè)。液壓支架作為綜采工作面的核心設(shè)備之一，乳化油、濃縮液等液壓傳動介質(zhì)作為液壓支架的“血液”，其應用也越來越受到重視。但只有均一，穩(wěn)定，濃度達標的配液才能最大限度的發(fā)揮它的防銹、防腐和潤滑作用。本文根據(jù)目前井下主要選用的一些配液方式，分析其各自的優(yōu)缺點。通過這些配液方式的在實際中的應用效果，提出一些改善配液質(zhì)量的措施，能達到優(yōu)化液壓傳動介質(zhì)使用效果，延長支架使用壽命的目的。

乳化油，濃縮液，配液，析油析皂，濃度差

井下液壓支架用傳動介質(zhì)，根據(jù)不同的產(chǎn)品型號，一般按3-5%濃度與水進行配比，目前井下此類高含水液壓液主要使用乳化油及濃縮液［1］兩種體系產(chǎn)品。

乳化油：可以在水中均勻分散，形成水包油型乳化液的“油”，一般由礦物油和水，乳化劑，防銹劑，潤滑劑等添加劑組成，由于主要成分為基礎(chǔ)油，密度在0.9kg/L左右。

濃縮液：可以在水中溶解，形成溶液型稀釋液的液態(tài)物質(zhì)。一般由水，水溶性防銹劑，防腐蝕劑，潤滑劑等添加劑組成。

煤礦井下的配液方式分為手動人工加液及自動配液兩種，本文通過比較兩種配液方式的配液效果，從實際應用及綜合性價比上對其進行分析，并提出改進方法，改善配液質(zhì)量。

圖1：空吸式配液裝置

1 配液方式

①手動配液：通過人工控制液壓傳動介質(zhì)原液加入量，一般是直接將原液桶向液箱中傾倒或通過風泵向液箱中加液。手動配液方式適用于一些自動化程度不高的老礦區(qū)工作面。

②自動配液：自動配液是液壓傳動介質(zhì)配液方式的發(fā)展趨勢，一般分為空吸式自動配液裝置［2］及單片機自動配液裝置［2］，見圖1。

空吸式配液裝置原理是利用高速水流在通過漸縮管時流速增加產(chǎn)生負壓［3］，從而將原液吸入，通過控制原液進液流量，達到自動配液的效果。

而單片機式自動配液裝置則是通過液箱中設(shè)置濃度傳感器，濃度不足時將信號傳輸給系統(tǒng)，通過打開注液口加注原液提高配液濃度，完成自動配液過程。

2 優(yōu)缺點對比

手動加液：特點就是可以根據(jù)不同情況及時調(diào)整配液濃度，相對比較節(jié)省用液。其缺點是必須專人看守，勞動強度大，配液濃度不穩(wěn)定。通過井下實際試驗做出如下統(tǒng)計：

現(xiàn)場選取兩個相同規(guī)格液箱按3%濃度配液，一邊從頂部傾倒，一邊用風泵泵液，不經(jīng)攪拌，查看每段時間不同液位處濃度。對比濃縮液和乳化油兩種配液的濃度數(shù)據(jù)，見表1：

由表1數(shù)據(jù)可以看出兩種配液不同液位處存在較大的濃度差，濃縮液體系密度大于水在1.1kg/L左右，因此原液大部分沉入液底。而乳化油體系主要成分為基礎(chǔ)油，密度在0.9kg/L左右，因此主要浮在液箱上部。同時還可以看出由于風泵加注具備一定的沖擊力，能加快原液的分散度，因此優(yōu)于頂部直接傾倒的加液方式，但在1h時間內(nèi)還是存在較大濃度差。

表1：不同手動加注方式下兩種傳動介質(zhì)濃度

由于工作面進液管位于液箱下部，而手動配液不能及時補充濃度，這樣的配液會造成支架內(nèi)部濃度不穩(wěn)定，極端情況下端頭架和端尾架內(nèi)配液濃度會相差3%以上。

自動配液：優(yōu)點是自動化程度高，配液濃度有保障。但其也存在一些缺點，空吸式自動配液裝置由于加液動力來源于清水管，因此配液濃度穩(wěn)定均勻，但配液速度受到管路直徑和壓力的影響，工作面在動支架頻繁，用液量大的情況下，會出現(xiàn)供液不足的問題。為了提高配液速度，只能通過加大出液壓力的方式提高配液量，但帶來的另一個問題是配液強力沖擊液面及液箱壁，導致乳化油破乳析皂，濃縮液體系泡沫高，甚至消泡劑析出的問題。

單片機式自動配液由于加原液是單獨一套系統(tǒng)，因此清水管路可以獨立運行，能及時保證液箱液位。但是，目前國內(nèi)的單片機式自動配液裝置其濃度傳感器一般位于液箱底部，而注油口也設(shè)置在液箱底部，其濃度準確性難以保證，一般在加入少量原液后濃度傳感器即顯示較高數(shù)值，實際液箱中綜合濃度未達到配比要求。

實際應用中對比過此類自動配液裝置的準確性，以濃縮液體系為例，當配液過程中濃度傳感器顯示4%時：

取樣位置濃度液箱底部4%液箱中部2%液箱頂部1%

可以看出，單片機式自動配液裝置也存在較高濃度差，影響配液質(zhì)量。

而且濃度傳感器造價高，需要定期校準，其系統(tǒng)一般工人難以操作和維護，需專業(yè)技術(shù)工程師來調(diào)試，無形中增大了運營成本。

3 配液方式改進

針對上述這些井下常用配液方式的缺點，提出以下改進措施：

3.1 增加攪拌設(shè)備加快配液分散到水中，可選用帶葉輪的攪拌泵，在原液加注過程中，開啟攪拌泵可明顯加快配液擴散，一般在0.5h內(nèi)即可實現(xiàn)配液均勻分散，液箱上部配液與底部配液濃度差不超過1%。實際應用中，濃縮液體系增加攪拌泵的效果要優(yōu)于乳化油體系，原因是濃縮液溶解性更好一些，攪拌泵在運行過程中能更迅速的分散到液箱各處。

3.2 針對空吸式自動配液裝置沖擊力過大的問題，可以通過延長出液口，將出液口位置設(shè)于液箱中下部，使配液過程大部分時間在液面下進行，可以明顯減少配液沖擊產(chǎn)生的泡沫問題及有效成分析出問題，而增加攪拌裝置則可以進一步增強配液濃度均勻。

圖3：出液口下調(diào)帶攪拌裝置的自動配液

4 結(jié)語

不同的配液方式各具優(yōu)缺點，但目的都是為了調(diào)配出均勻穩(wěn)定的配液，在濃度達標的基礎(chǔ)上控制住成本也是生產(chǎn)中追求的目標之一，增加攪拌泵和將配液裝置出液口位置下調(diào)的方法通過簡單的加工即可實現(xiàn)，能有效提高配液質(zhì)量，充分發(fā)揮液壓傳動介質(zhì)的防銹潤滑作用。

［1］MT76-2011，液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液［S］.

［2］張慶林.煤礦用乳化液高精度自動配比裝置的研究［D］.太原理工大學，2009，2-6.

［3］張龍濤.2種常用乳化液自動配比裝置的分析研究［J］.煤礦機械，2010，31卷（10）：1-2.

王守利（1987-），男，北京市人，助理工程師，2009年畢業(yè)于北京化工大學應用化學專業(yè)，現(xiàn)主要從事礦用油品的研發(fā)、技術(shù)服務等工作。