于 樂

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司機(jī)電設(shè)備管理中心，山西陽泉 045000）

0 引言

煤礦液壓支架主要應(yīng)用于頂板支護(hù)、采空區(qū)隔離等方面，綜采的過程中，頂板的運(yùn)動(dòng)會(huì)對液壓支架造成強(qiáng)烈的動(dòng)壓，液壓支架一旦出現(xiàn)泄漏故障，其提供的支撐力將不穩(wěn)定，支撐位置會(huì)發(fā)生改變，不能提供可靠的支護(hù)，直接影響煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。

1 液壓支架的常見泄漏故障

液壓支架主要包括框架系統(tǒng)和控制系統(tǒng)?？蚣芟到y(tǒng)由頂梁、立柱、推移裝置、底座、護(hù)幫裝置等部分組成，控制系統(tǒng)主要包括各類液壓元件及管線。液壓元件主要包括液壓閥、液壓泵、液壓缸和系統(tǒng)輔助設(shè)備。操作時(shí)利用各類液壓閥的改向及通斷控制液壓千斤頂與液壓支柱實(shí)現(xiàn)液壓支架的一系列動(dòng)作。常見的液壓系統(tǒng)的故障有千斤頂伸縮故障、支柱升降故障及液壓閥體故障。這些故障都會(huì)影響液壓支架動(dòng)作的有效執(zhí)行[1]。

1.1 千斤頂伸縮的故障

千斤頂是液壓支架的重要組成部分，按不同的功能分為推移千斤頂和其他千斤頂，推移千斤頂用于連接液壓支架底座和采煤管道，起到推移作用；其他千斤頂根據(jù)不同的安裝位置可發(fā)揮不同的作用，主要包括側(cè)推千斤頂、調(diào)架千斤頂、尾梁千斤頂及前梁千斤頂?shù)?。因此千斤頂?shù)墓收现饕憩F(xiàn)為推移千斤頂故障、側(cè)推千斤頂故障、調(diào)架千斤頂故障、尾梁千斤頂故障及前梁千斤頂故障等多個(gè)方面。

煤礦液壓支架千斤頂出現(xiàn)故障的概率較高，主要表現(xiàn)為輸出作用力不符合要求及千斤頂漏液。造成千斤頂輸出作用力不符合要求的主要原因是泵壓低、安全閥壓力值低或閥門損壞。如果使用過程中千斤頂密封件損壞、密封件本身性能較差或千斤頂焊接質(zhì)量差會(huì)造成千斤頂漏液[2]。

1.2 支柱故障

立柱的動(dòng)作主要包括：升柱、降柱及承載等方面。每個(gè)動(dòng)作都有可能會(huì)出現(xiàn)故障。當(dāng)液壓系統(tǒng)過濾器發(fā)生堵塞、乳化液外漏或內(nèi)竄及立柱變形磨損漏液時(shí)會(huì)出現(xiàn)升柱故障，主要表現(xiàn)為立柱上升速度緩慢或不上升；當(dāng)立柱出現(xiàn)漏液時(shí)或立柱變形損壞是會(huì)造成降柱故障，主要表現(xiàn)為立柱下降速度緩慢或不下降；立柱的泄漏同時(shí)可造成立柱的承載故障，主要表現(xiàn)為指立柱無法承受定值載荷，立柱處于低支撐狀態(tài)[3]。

1.3 液壓閥的故障

影響液壓閥性能的主要原因是工作環(huán)境和液壓閥材質(zhì)，液壓閥的泄漏故障主要表現(xiàn)為一系列液壓閥組的外部和內(nèi)部泄漏。液壓閥典型故障操縱閥的泄漏故障:在液壓管路具備壓力，操作閥手把打到任何工作位置，可聽到閥內(nèi)有較大的液流聲，但執(zhí)行動(dòng)作的千斤頂或支柱速度緩慢；當(dāng)閥手把在零位時(shí)，也可聽到閥內(nèi)有較大的液流聲，這些就是操縱閥內(nèi)部串液故障，主要是因?yàn)殚y球與閥座間密封性能不符合要求造成的；當(dāng)安全閥泄漏時(shí)，會(huì)造成支柱沒有到達(dá)工作阻力就卸載，支柱下縮；單向閥內(nèi)漏時(shí)升降支柱速度非常慢或由于自重或負(fù)載自動(dòng)下降。

2 液壓支架泄漏故障檢測的必要性

液壓支架的支撐系統(tǒng)主要由液壓千斤頂、液壓支柱，各類液壓閥組成。如果千斤頂、支柱、安全閥、單向閥門等地方出現(xiàn)泄漏故障，會(huì)直接影響液壓支架的承載能力，加上頂板巖層的周期壓力波動(dòng)，支架關(guān)鍵位置會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中或彎矩增大，最終導(dǎo)致支架的損壞，造成重大的安全事故[4]。

目前針對液壓支架監(jiān)測的研究，主要集中在液壓支架的受力監(jiān)測方面，為保障綜采面所有支架提供可靠的支護(hù)，每臺(tái)液壓支架均需要安裝壓力傳感器，一組液壓支架在壓力傳感器上需要花費(fèi)巨大的資金，另一方面，通過安裝壓力傳感器得到的檢測數(shù)據(jù)，只能反映出液壓支架的受載變化情況，不能確定液壓支架上發(fā)生泄漏的具體位置。針對這個(gè)問題，需要開發(fā)一種能有效檢測液壓支架的具體泄漏狀況的檢測技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測液壓支架的泄漏問題，指出確定的泄漏位置。

3 液壓支架泄漏故障檢測技術(shù)

3.1 液壓支架檢測原理

造成液壓支架泄漏的主要原因是密封的損壞，漏液位置的工作介質(zhì)壓力遠(yuǎn)高于大氣壓，工作介質(zhì)主要是乳化液，并且乳化液的雷諾數(shù)很大，內(nèi)外壓差使液體以高速向外噴出，形成高壓射流，高壓射流會(huì)在泄漏處產(chǎn)生頻帶較寬的振動(dòng)噪聲信號（高頻聲波），這種聲波區(qū)別于外界低頻干擾噪聲，可利用多個(gè)高頻聲音傳感器來接收聲波并定位高頻聲波發(fā)出的位置，進(jìn)而找到泄漏部位。

3.2 泄漏故障檢測的原則及診斷標(biāo)準(zhǔn)

由于液壓支架泄漏部位和泄漏程度的不同，泄漏處發(fā)出的高頻聲波信號的頻率和能量有差別，檢測時(shí)要根據(jù)檢測目標(biāo)選擇合適的信號采集頻率和信號采集能量閥值。同時(shí)，盡量關(guān)閉其它干擾設(shè)備。泄漏故障診斷的原則為如果未出現(xiàn)泄漏故障，則無高頻振動(dòng)噪聲信號產(chǎn)生，如果出現(xiàn)泄漏故障，則有高頻振動(dòng)噪聲信號產(chǎn)生。將噪聲信號時(shí)域內(nèi)幅值累計(jì)值定義為當(dāng)量強(qiáng)度值，用Z表示，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)不同的泄漏噪聲信號當(dāng)量強(qiáng)度值Z的大小，劃分出液壓支架不同的故障類型，判斷標(biāo)準(zhǔn)如表1所示[5]。

表1 診斷標(biāo)準(zhǔn)

3.3 檢測系統(tǒng)組成

液壓支架泄漏故障檢測系統(tǒng)主要有加速度傳感器和超聲換能器、信號接收裝置、信號處理分析系統(tǒng)、PCI總線、顯示等部分，各部分關(guān)系如圖1所示。

圖1 檢測系統(tǒng)組成

4 液壓支架維護(hù)技術(shù)

液壓支架的檢測技術(shù)能實(shí)時(shí)檢測支架的運(yùn)行狀態(tài)，明確泄漏的位置，有利于支架的及時(shí)修復(fù)。維修人員要充分認(rèn)識(shí)故障的發(fā)生的原因，做好液壓支架的日常維護(hù)與檢修工作，預(yù)防液壓支架故障的發(fā)生[6]。

（1）拆卸及更換液壓支架時(shí)，需要注意頂板的改變情況，有效的預(yù)防頂板冒落事故的發(fā)生，更換控制閥、千斤頂及立柱時(shí)，還需增加臨時(shí)支柱，同時(shí)做好其他防護(hù)工作。

（2）更換配件或維修液壓支架時(shí)，首先要將液壓支架進(jìn)行卸載，避免液壓支架的液壓管路或液壓部件存在系統(tǒng)壓力，同時(shí)將拆下的管路接口進(jìn)行保護(hù)，避免進(jìn)入雜質(zhì)，造成液壓閥卡閥或損壞[7]。

（3）選用合理的工具對液壓支架進(jìn)行檢修或拆裝，嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)進(jìn)行操作，避免暴力拆卸，例如閥件連接螺紋、閥芯、密封面、管接頭、液壓缸的導(dǎo)向套、液壓缸內(nèi)壁、活塞桿表面等精密配合的零部件的一定要避免磕碰。同時(shí)做好液壓元件的標(biāo)記工作及分類放置。

（4）廣泛普及液壓支架故障危害性教育，提高相關(guān)人員的安全意識(shí)，積極主動(dòng)的對液壓支架故障進(jìn)行預(yù)防，對故障高發(fā)的液壓閥需要安排專人進(jìn)行定期檢查，同時(shí)做好礦用乳化液和礦用油品質(zhì)量檢測工作，制定一套科學(xué)的管理制度[8]。

5 結(jié)論

由于液壓支架的復(fù)雜工況條件，在使用過程中容易發(fā)生故障，以液壓支架常見的泄漏故障為出發(fā)點(diǎn)，分析液壓支架的泄漏檢修技術(shù)。并提出相應(yīng)的維護(hù)技術(shù)。實(shí)踐表明：液壓支架泄漏檢測技術(shù)能夠適應(yīng)煤礦復(fù)雜的工況條件，能有效檢測出支架的外部泄漏及內(nèi)部泄漏，同時(shí)能確定泄漏部位，具有較高的準(zhǔn)確性。有效保障煤礦的安全生產(chǎn)。