張志遠(yuǎn)

（太原煤氣化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司， 山西 太原 030032）

引言

煤礦采掘生產(chǎn)工作通常是在惡劣的條件下進(jìn)行，環(huán)境污染對(duì)液壓生產(chǎn)系統(tǒng)的工作性能影響較大。煤礦井下液壓支架常常因?yàn)楣收隙贿\(yùn)至地面檢修，一批批相配套的閥組閥芯花費(fèi)高額費(fèi)用更換，現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員考慮過(guò)濾很有難度，如果設(shè)計(jì)一套反流沖洗過(guò)濾站對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)清洗，就可以減弱污染物對(duì)液壓系統(tǒng)的影響，從而提高液壓支架的壽命和工作可靠性[1-2]。

1 乳化液供液系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀

液壓支架是綜采工作面的重要設(shè)備之一，可以起到保護(hù)采煤設(shè)備及保護(hù)一線施工人員安全的作用，乳化液之于液壓支架就相當(dāng)于血液之于人體。如果乳化液因受污染而使得其清潔度較差，則會(huì)直接加速液壓系統(tǒng)元器件的磨損，最終宏觀表現(xiàn)為液壓支架不能正常工作[3]。為了克服上述問(wèn)題，目前常用的解決辦法是在液壓系統(tǒng)中設(shè)置反沖洗過(guò)濾器，借助的乳化液對(duì)過(guò)濾器濾芯進(jìn)行沖洗，并把沖洗后的乳化液及污染物直接排放到工作場(chǎng)所。這樣雖然對(duì)系統(tǒng)中的污染物進(jìn)行了清除，但是由于乳化液不可分解，因而會(huì)污染和破壞地下水資源。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的高壓過(guò)濾器基本都存在兩個(gè)極端缺陷：精度可以保證，但是流量達(dá)不到；流量達(dá)到使用要求，但精度要求達(dá)不到。

液壓支架直接回液系統(tǒng)中的乳化液經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，回液過(guò)濾器的精度普遍在60 μm左右。過(guò)濾后的乳化液輸入到乳化液泵箱循環(huán)利用，但是精度與液壓支架允許的粒徑≤25 μm的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這樣會(huì)導(dǎo)致高壓過(guò)濾站超負(fù)載運(yùn)行，濾芯更換極為頻繁。如圖1所示為液壓支架過(guò)濾系統(tǒng)常用過(guò)濾器實(shí)物。

圖1 液壓支架過(guò)濾系統(tǒng)常用過(guò)濾器實(shí)物

供液過(guò)濾系統(tǒng)精度和流量不達(dá)標(biāo)，操作繁瑣復(fù)雜，尤其是使用進(jìn)口過(guò)濾裝置，一個(gè)配件就需要兩個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間，而國(guó)內(nèi)的一些產(chǎn)品也不達(dá)標(biāo)，而且操作需要專業(yè)人員。煤礦井下環(huán)境復(fù)雜，一線工人的職業(yè)素質(zhì)參差不齊，不操作或者誤操作均會(huì)造成過(guò)濾裝置故障，維護(hù)費(fèi)用的支出非常龐大。

2 乳化液泵站供液、回液過(guò)濾系統(tǒng)的優(yōu)化目的

在大量調(diào)研工作的基礎(chǔ)上，乳化液泵站供液、回液過(guò)濾系統(tǒng)需要優(yōu)化的內(nèi)容主要包括三點(diǎn)：其一是為了保證配比水的潔凈度，需要優(yōu)化液壓支架乳化液的配比供水系統(tǒng)；其二是為了確保液壓支架的運(yùn)行順暢，需要優(yōu)化液壓支架高壓乳化液過(guò)濾站的過(guò)濾系統(tǒng)；其三是為了保證回收循環(huán)再利用，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能減排，需要優(yōu)化液壓支架管道的回液過(guò)濾方法。

密封閥口及其他做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的零件是液壓支架液壓系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)損壞的地方，損壞原因主要可概況為兩種：使用頻次達(dá)到使用壽命或因故障非正常損壞[4]?，F(xiàn)有技術(shù)條件下，國(guó)產(chǎn)液壓支架用閥的正常使用壽命約為6 000次，按照工作面長(zhǎng)1 500 m、采煤機(jī)截深0.8 m考慮，可滿足回采完成3～4個(gè)工作面操作使用。然而實(shí)際使用過(guò)程中，服務(wù)1～2個(gè)工作面回采后，就需要對(duì)液壓支架的液壓元件進(jìn)行一次全面檢修，使用壽命大大低于其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和故障診斷可知，導(dǎo)致液壓元件故障多和使用壽命低的主要原因就是乳化液污染。因此，乳化液泵站供液、回液過(guò)濾系統(tǒng)優(yōu)化的主要手段就是增加過(guò)濾裝置控制污染，清潔液壓元件的工作環(huán)境。若在整個(gè)液壓支架系統(tǒng)中增設(shè)一套大流量反流沖洗過(guò)濾站，增強(qiáng)過(guò)濾能力，保證液壓系統(tǒng)的清潔度，就可以降低系統(tǒng)故障率，防止電液閥堵塞，減少機(jī)械維護(hù)成本和工作面停機(jī)停產(chǎn)，會(huì)使整個(gè)液壓支架系統(tǒng)運(yùn)行更加順暢，從而提高液壓支架的工作效率，達(dá)到高效、高強(qiáng)、穩(wěn)定的工作目的。

3 乳化液泵站供液、回液過(guò)濾系統(tǒng)的優(yōu)化方案

乳化液泵站及其供液、回液管路是液壓支架液壓系統(tǒng)的兩部分核心內(nèi)容[5]，優(yōu)化方案采用安裝三臺(tái)乳化液泵和兩個(gè)乳化液箱的方式，其中兩臺(tái)乳化液泵并聯(lián)運(yùn)行工作，另外一臺(tái)備用，以保證穩(wěn)定可靠供液和回液。

優(yōu)化方案采用閉式排污方法，把高壓過(guò)濾站和自動(dòng)反沖洗清水過(guò)濾器以及反沖洗回液過(guò)濾站組合成一個(gè)密閉的過(guò)濾系統(tǒng)。該過(guò)濾系統(tǒng)對(duì)乳化液配比水嚴(yán)格要求，并可回收并循環(huán)利用回液管路排出的乳化液。進(jìn)液乳化液配比水管道上安裝一臺(tái)進(jìn)液過(guò)濾站，壓力為5.0 MPa；在高壓乳化液泵站后端安裝一臺(tái)高壓過(guò)濾站，壓力為31.5～37.5 MPa；在液壓支架后端安裝一臺(tái)回液過(guò)濾站，壓力為5.0 MPa；過(guò)濾精度均為25 μm。該方案首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和油路集成化設(shè)計(jì)，反沖洗回液過(guò)濾站對(duì)乳化液進(jìn)行回收循環(huán)利用而不是直接排放，從而可有效減少使用量。經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)過(guò)濾后的乳化液中的顆粒物大小≤25 μm，可滿足清潔度要求，在保障支架液壓系統(tǒng)運(yùn)行可靠的同時(shí)，杜絕了任意排放乳化液對(duì)水資源的污染[6]。過(guò)濾裝置的系統(tǒng)原理如圖2所示。

過(guò)濾裝置的工作過(guò)程可概況為如下兩種狀態(tài)：

1）正常過(guò)濾狀態(tài)。需要過(guò)濾的乳化液從入口流入機(jī)體，機(jī)體內(nèi)的濾芯完成過(guò)濾工作，經(jīng)過(guò)過(guò)濾達(dá)到清潔度要求的乳化液從機(jī)體的出口排出循環(huán)使用。這一過(guò)程中，過(guò)濾裝置的排污閥始終關(guān)閉，不會(huì)有污染物流出。

2）過(guò)濾站反沖洗排污狀態(tài)。過(guò)濾站工作一定時(shí)間完成設(shè)定的過(guò)濾流量后，經(jīng)濾芯過(guò)濾收集的雜質(zhì)會(huì)在濾網(wǎng)上沉積。因而當(dāng)過(guò)濾站的流入和流出端的壓力達(dá)到0.5 MPa壓力差時(shí)，過(guò)濾站就需要由正常過(guò)濾狀態(tài)轉(zhuǎn)換到過(guò)濾站反沖洗排污狀態(tài)。反沖洗過(guò)程中，排污閥打開(kāi)，被反沖掉的濾芯內(nèi)側(cè)污染物經(jīng)排污閥流出。反沖洗結(jié)束后，排污閥關(guān)閉，過(guò)濾裝置又轉(zhuǎn)換到正常過(guò)濾狀態(tài)。

圖2 過(guò)濾裝置系統(tǒng)原理示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文所提供的乳化液泵站供液、回液過(guò)濾流程優(yōu)化方案的特點(diǎn)是通過(guò)設(shè)置相對(duì)獨(dú)立的一套反沖洗過(guò)濾裝置，具備過(guò)濾和清洗功能。使用該方案可實(shí)現(xiàn)乳化液污染物的收集、過(guò)濾及清除工作，過(guò)濾能力強(qiáng)，通流能力大，提高了自清洗裝置的可靠性和液壓支架的使用壽命。