液压支架泄漏故障检测技术研究及实践.pdf

江西煤炭科技 J I ANGXI COAL S CI ENCE TECHNOLOGY 2 0 1 5年第 3期 NO． 3 2O 1 5 液压支架泄漏故障检测技术研究及实践 高大 鹏 山西介休义棠安益煤 业有限公司 ， 山西 介休 0 3 2 0 0 0 摘要 工作面液压支架泄漏故障是威胁综采工作面“ 支架一 围岩” 稳定性的重要因素 ， 本文先针对工作 面液压支架泄漏 故 障的种类 和原 因进行分 析， 然后对液压支架泄漏故障与支撑力的关系展开研究 ， 最后对液压支架泄漏故 障进行 了现场检测 及分析 ， 保障 了支架支护系统的可靠性 ， 降低 了综放工作面“ 支架一围岩” 系统 的事故率 。 关键词 液压支架 ； 泄漏 故障 ； 支撑力 ； 现场检测 中图分类号 T D 3 5 5 ． 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 2 5 7 2 2 0 1 5 0 3 0 0 5 0 0 2 Re s e a r c h a n d Pr a c t i c e o n Le a k a g e Fa u l t De t e c t i o n Te c h n o l o g y i n Hy d r a u l i c S u p po r t G a o Da p e n g Yi t a n g An y i Co a l I n d u s t r y C o ． ， Lt d ． ， J i e x i u ， S h a n x i 0 3 2 0 0 0 Ab s t r a c t By a na l y s i s o f t h e t y p e s a n d c a us e s o f l e a ka g e f a u l t s i n h y d r a u l i c s u p p o r t a t wo r ki n g f a c e， t h e p a p e r s e t s t o s t ud y o n t he r e l a t i o n s h i p be t we e n l e a ka g e f a u l t s a nd s u p p o r t f or c e a nd p r e s e nt s t h e wa y s o f g u a r a n t e e i n g t he r e l i a b i l i t y o f s u p p o r t s y s t e m a n d r e d u c i n g t h e a c c i d e n t r a t e o f” s u p p o r t s u r r o u n d i n g r o c k” s y s t e m a t f u l l y me c h a n i z e d c a v i n g f a c e b y f i e l d d e t e c t i o n a n d a n a l y s i s o f t h e l e a ka g e f a u l t s ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c s u p p o r t ； l e a ka g e f a u l t ； s u p p o r t f o r c e ； f i e l d d e t e c t i o n 工作面液压 支架 故 障主要 包括 支架构 件损 坏和 液压 系统泄漏 ， 前者 发生几率 较小 且易 于发 现并 维修 ， 而 后者 由于井下环境恶劣且生产地质条件复 杂 ， 支架液压 系统元 件使用寿命短 ， 泄漏故障率高且难 以被人 们感官所 直观发 现 ， 由内部 泄漏 而 引起 的 支架 液压 系统 内部 串液 尤 为如 此 。支架 液压 系 统 立 柱 、 千 斤顶 、 安 全 阀、 单 向阀 、 操 纵 阀 、 管路及 连接件 出现乳化液泄漏 内部泄漏 和向外侧泄 漏 故障 ， 必然导致支架 出现失效故 障 ， 使其支护 能力难 以 充分发挥。 。故需要对 支架液压系统泄漏故障的特征信 号进行提取和分析 ， 找 出液 压支架 泄漏 故 障的快速 、 准确 分析方法和检测手段 。 1 液压 支架泄漏故 障分类分析 支架液压系统往往 由液压泵 、 液压缸 、 液压 阀和各 种辅 助装置等组成。液压支架通常采用的动力 液压 缸有液压支 柱和液压千斤顶 ， 它们均 由液压阀来进行 控制 ， 完成 支架的 各种动作 ， 如升 、 降、 推、 移 等。液压 支架 常 见故 障有 两 大 类 ， 归结为支柱 升降故 障和千斤顶 伸缩 故 障。各类故 障形 式千差万别 ， 影 响因素各异 ， 但最 终表现 为执行 机构不能正 常工作 ， 对其故障分类及不正常原因可进行 系统分析 。 1 支柱升降故障 支柱升 降故 障主要包 括 ① 支柱 不能 升起或 升柱 过 慢 ； ② 支柱不能降下或降柱过慢 ； ③ 支柱承载力 过小或承 载后 自动卸载 ； ④ 操 纵 阀手把 打到零位后 ， 降下 的支 柱又 50 ‘ 升起来 。 2 千斤顶伸缩 故障 千斤顶伸缩故障包括 ① 推移千斤顶伸缩故障导致 不 能移架或移架过慢 ； ② 推移千斤顶伸缩故障导致不能推溜 或推溜过慢 ； ③ 前梁千斤 顶 、 侧护板 千斤顶不 能伸 缩或动 作很慢 。 3 液压阀的故 障 在 以上两类故 障发 生的 原 因， 小 部分是 泵 、 管路 等外 部液压系统泄漏故 障及 支柱 、 千斤 顶 的机械损 伤故 障 ， 大 部分则是 由于各类液压阀组 内、 外 泄漏故 障引起 的。统计 表 明， 液压阀故障 9 O 以上是 泄漏故 障 ， 液压 阀故 障在泄 漏故障 中比较突 出。 操纵 阀常见故障主要有 ① 在有压力而操纵 阀手把处 于零位 时， 能听到 液体 流过 阀 门的声响 ， 这种故 障是 阀座 和阀球之 间密封不好而造 成 的内部 串液 ； ② 在有 压力 ， 手 把打到任一工作 位置 时， 阀内流体 流动 声音较 大 ， 而支柱 或千斤顶动作很慢 。 液控单 向阀的常见故 障主要有 ① 单 向 阀漏 液 ， 支柱 自动下 降； ② 支柱升降缓慢 。 安全 阀常见故障有 ① 支柱升柱后 自动 下缩 ； ② 支柱 未达 到工作 阻力 ， 安全阀就卸载。 2 支架液压泄漏故 障与支撑 力的关 系研 究 若支架立柱产生泄漏故障 ， 必然会 影响支架 的支撑 力 的有效发挥 ， 而支架支撑力 的有效 发挥对 工作面 支护可 靠 至关重要 。通过现场大量 的泄漏 故 障检 测结果 发现 ， 支 架 泄 漏故障对立柱 支撑 力 的影 响主要 表 现在 两个 方 面， 即 泄 漏程度和泄漏时 间， 这是需要研究 的首要 问题 。 首先根据液压 泄漏 检测 仪显 示 的泄漏 信 号 当量强 度 值 Z 把支架 泄漏 故障分为五类 见表 1 。 表 1 支架泄漏故障 程度分级 表 在表 1 的 五类故 障程 度 中 ， 第一 类 为无 泄漏 故 障 ， 表 示 支架液压系统 处 于正 常工作 状 态 ， 没 有泄 漏故 障存 在 ； 第二类为轻微泄 漏 故 障， 表示 支架 液压 系统 出现 了泄 漏 ， 但 是泄漏程度非 常 小 ， 对 支架 发挥 支撑 能力 影 响不 大 ； 第 三类为 明显泄漏故 障 ， 表示支架 液压 系统 由于 出现泄漏 已 经 明显不能充分 发挥设计 支撑能力 ， 支 架液压 系统工作 状 态 已经不 能满 足设 计要 求 ； 第 四类 为严 重泄 漏故 障 ， 表示 支架液压 系统损 坏已经比较严重 ， 基本 不能提供 设计 需要 的支撑力 ， 支架 液压 系统 已经 处 于恶劣 状态 ； 第 五类 为极 严重泄漏故 障 ， 表示 支架 液压 系统 已经严重 损 坏 ， 基 本不 能提供支撑力 ， 支 架液压 系统已经基本不能工作 。 为了研究泄 漏故障对支架支撑 力的影 响关系 ， 在实验 室进行 了活塞液压泄漏试验 ， 分别试 验了在不 同 的泄漏程 度条件 下支架支撑力随时间 的变化关系 见图 1 。 、 、 瓣 似 障 障 障 故障 时间／ S 图 1 不 同故 障程 度时支 架支撑力与时间的关 系 1 在轻微泄漏 故障 时 ， 立 柱支 撑力 降低 到 4 5 N 以后 逐渐趋于平衡 ， 这说 明轻微泄漏 程度 的故 障在立 柱支撑力 小于 4 5 N时是基本不会泄漏 的， 而在极 严重泄漏 故 障时 ， 立柱支撑力快 速下 降 ， 在 6 0 s 以后 支撑力 为 2 N， 几 乎完全 失去支撑力 ； 并且 通过曲线趋 势可 以得 到不 同泄 漏故 障在 支撑力 降到一定值 后 ， 泄 漏基 本不会 发生 。这说 明在支 架 泄漏 时 ， 并 不是所 有的泄 漏故障都会导 致立柱完 全失 去支 撑力 ， 而是 不同 的泄 漏程 度 时 ， 支架 实 际最大 支撑 力 为额 定值 的一部 分 。根据这个 规律 ， 可 以根 据需要 的支撑 力数 值来 得到支架泄漏故障的分级 。 2 支架支撑力 与时间 的关系 在有故 障时是递 减的 ， 但 是 多数在 6 0 s 之后基 本趋 于平衡 状态 ， 这说 明 ， 支架 立柱 的泄漏故障多发生在升柱之后 的很短一段 时间之 内 ， 此 时 支架支撑力小 于立柱 初撑 力 。虽 然在 此之 后泄 漏不 再发 生 ， 但是立柱支撑力却难 以符合支架控制顶板 的要求 。 由以上 的研究 可以得知 ， 如果 液压支 架存在泄 漏故 障 必然会影响 到支架支撑力 的发挥 ， 从而会 影响液压 支架 的 稳定性 ， 所 以对 液压 支架 的故 障进 行研 究 ， 寻 求一 种快 速 简便有效 的支架 泄漏故 障 检测方 法 成为 保证 液压 支架 稳 定 的前提之一 。 3 液压 泄漏故障的现场检测及分析 某科研机构研发 的 YHX型泄漏检测仪是煤矿井下 液 压支架 的液压系统密封程度 的检测仪 器 ， 它适 用于煤矿 井 下支架液压系统泄漏检测 。它 采用先 进 的检 测传感技 术 ， 应用进 口 I C电路 与晶体 管组 装 ， 具 有体积 小 、 重 量轻 、 准 确可靠 、 操作方便 、 实用等优点 ， 是一种 实用 的便携式泄 漏 检测仪器。 。 YHX型泄漏检 测仪 故 障诊 断 的原则 为 有 “ 外 泄” 或 “ 内泄” 故 障， 则会 有高 频 噪声或 振 动信 号产 生 ； 无“ 外 泄” 或“ 内泄” 故障 ， 则无高频 噪声 或振 动信号产 生 。综合试 验 室测试结果和某矿工作 面试 检验证情 况 ， 可得 支架液压 系 统泄漏故 障判别标准表 见表 2 。 表 2 支架液压 泄漏 故障判据表 故障类别 泄漏信号当量强度值／ z 无 泄漏故障 轻微泄漏故 障 中度泄漏故 障 严重泄漏故 障 Z ≤ 3 0 0 3 0 0 Z ≤ 5 0 0 5 0 0 14 0 0 具体检测工作 主要 通过两种途径进行 ① 按一定 的周 期进行三 轮全工作 面支架液压系统 泄漏故 障检测 ， 并 发布 支架故 障检测检 修报告 ， 并 根据检测 报告进行 全面检 修并 加强支架 管理 ， 以实现支架 支护作 用 的可 靠性 ； ② 现 场检 测 时 ， 随机 抽 取 数 架 支 架 ， 观 测 人 员 和 支 架 检 修 工 使 用 YHX型检测仪 检测 支架 泄漏 故 障 ， 发 现 问题 后 当场判 定 故 障位 置和故 障原因 ， 并立即组织维修 ， 解决故障 。 4 结 语 工作 面实施 支架液压系统故 障检测 ， 可 实现支架 故 障 诊 断和端面 冒顶防治 由早期 的“ 被 动应付 型” 到“ 主动保 障 型” 的转变 ， 通过实施支架故障检 测技术 ， 对 于保 障支架支 护系统的可靠性 ， 降低综放工作 面支架一 围岩事故 率具有 重要的指导意义 。 参考文献 [ 1 ]孙成通 ．液压 支架 泄漏检测方 法 的分析与 实践 J 3 ．机械制 造 与 自动化 ， 2 0 0 4 ， 6 4 0 4 2 ， 4 4 ． [ 2 ]张中金 ， 李金艳． 液压支架液压 系统 泄漏原 因及对 策 J 3 ．煤 矿机 械 ， 2 0 0 5 ， 7 1 3 4 1 3 5 ． [ 3 ]张守宝 ， 谢生荣 ， 何富 连 ．液压 支架 泄漏 检测方 法 的分析 与 实践[ J ] ．煤炭学报 ， 2 0 1 0 ， 3 5 1 1 4 5 1 4 8 ． [ 4 ]何富连 ， 张卫 国 ， 张守 宝 ．综采 面顶 板安 全保 障及支 架故 障 诊断技术[ J ] ．中国煤炭 ， 2 0 0 6 ， 3 2 1 2 3 9 4 0 ． 作 者简 介 高大鹏 1 9 7 9 一 ， 男 ， 山西介休 人 ， 2 0 0 2年 毕业于太 原 理工大 学机械设计 制造及其 自动化专 业 ， 本科学 历 ， 现在山西 介 休 义棠安 益煤业 有限公司生产部工作 。 收稿 日期 2 0 1 5 0 6 1 8 编辑 胡 中祺 5 1