一种新型掘进机液压油旁路净化系统设计.pdf

经验交流 2 0 1 3 年 第4 期 第2 6 卷， 总 第1 2 6 期 机械研究与应 用 一 种新型掘进机液压 油旁路净化 系统设计 李振 ， 张佃龙， 徐明阳 兖矿集团有限公司 机电设备制造 厂， 山东 邹城2 7 3 5 0 0 摘要 针对煤矿巷道掘进装备对液压油洁净度的性能要求， 设计了一种新型掘进机液压油净化系统， 此 系统装置安 装于掘进机的旁路 ， 便于日常检查维护， 重点介绍装置的结构组成、 净化原理及实际应用情况。 关键 词 掘进机 ； 液 压油； 净化 中图分类号 T H1 2 2 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 7 4 4 1 4 2 0 1 3 0 4 0 1 5 2 0 2 A Ne w De pur a t i o n Eq u i pme n t De s i g n f o r Cl e a ni ng t he Hy dr a ul i c Oi l Us e d i n Ex c a v a t i o n Equ i pme n t LI Zh e n，ZHANG Di a nl o n g，XU Mi n g -y a n g Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E q u ip m e n t F a c t o r y o f Y a n z h o u Mi n i n g G r o u p ， Z o u c h e n g S h a n d o n g 2 7 3 5 0 0 C h i n a Ab s t r a c t A c c o r d i n g t o t h e n e e d fi r h i g h f e a t u r e s o f h y d r a u l i c o i l u s e d i n e x c a v a t i o n e q u i p n mn t o f c o a l mi n e，a n e w d e p u r a t i o n e q ui p me nt t or c l e a n i ng t h e h y dr a ul i c o i l u s e d i n e x c a v a t i o n e q u i p me n t i s de s i g n e d，b e c a u s e i t i s i n s t a l l e d o n t h e b y p a t h o f e xc a v a t i o n e q ui pme nt ， i t i s e a s y t o be d a i l y c he c ke d a nd ma i n t a i n e d， I n t hi s pa p e r t h e c o mp o n e n t s a n d wo r k i ng pr i n c i p l e o f t h e e q ui p me nt a r e i n t r o d uc e d， a nd i t s a pp l i c a t i o n c o ul d p r o v i d e t h e p r o o f o f i t s v a l ue s ． Ke y wor ds e x c a v a t i o n e q u i p me nt ； hy d r a u l i c o i l ；de pu r a t i o n 1 引 言 掘进是煤矿生产 的重要环节， 采掘技术及其装备 水平直接关 系到煤矿生产 的能力和安全 。 目前 我 国煤炭企业采用 的巷道掘进设备基本都是液压传 动 ， 液压油是液压设备 的关键 ， 采掘机械液压系统 的 可靠性和寿命 ， 在很大程度上取决于液压油和液压元 件的清洁度。实践证明， 污染是导致液压系统故障的 主要原因， 据统计掘进机液压系统 的故 障约有 7 0 ％ 是由于液压油污染引起 的。因此 ， 严格控制掘进机液 压系统的污染 ， 保持液压系统 的清洁， 对于保证掘进 机正常运转 ， 发挥掘进机效能有重要意义 J 。 煤矿井下工作环境 十分恶劣。在煤矿生产各作 业环 节 中 ， 都会 产生 大量 煤尘 和 岩尘 ， 统称 为 粉 尘 。掘进机在工作过程 中经常遭受煤尘 、 岩粉 、 水 等杂质的侵蚀 。因此 ， 侵入污染是造成掘进机液压系 统污染的主要形式之一。液压系统在工作过程中， 液 压油箱通气孔 、 油箱盖 、 油缸 、 活塞杆 、 各类阀芯、 油泵 和油马达等处的密封都是环境污染物侵人系统 的通 道 。在液压系统检修过程中， 如措施不当， 环境污染 物也容易侵入系统。掘进机液压系统 的潜在污染是 由系统 中的元件 、 管路及油液在加工 、 装配 、 储藏 、 运 输过程中产生 的。注入系统 的新油也是一个不可忽 视的污染源。在丁 作过程中液压系统本身也不断产 生新的污染 ， 不同程度地产生微粒 ， 也能引起各相对 运动元件的磨损 而产生新 的更 多微粒 。 。这种颗 粒磨损污染的产生在系统运行过程中不断进行。 液压油的污染对矿 山机械液压系统的危害是十 分严重的。例 如， 煤矿采煤工作面 的液 压支架 的立 柱 、 千斤顶的活塞杆等， 由于长期暴露在煤尘弥漫的 工作环境中， 随着活塞杆的每次运动 ， 煤尘颗粒就会 对液压元件表面进行磨损 ， 缩短元件寿命 ， 另外粉尘 等污染颗粒会侵入到液压 阀淤积在阀芯间隙， 使阀芯 移动阻力增大， 甚至卡死 ； 若过滤器的滤孑 L 被堵塞 ， 还 会造成泵吸油 困难 ， 产生气蚀 、 振动 和噪声 ， 导致故 障。水 、 空气和化学试剂则可导致液压油的防腐和润 滑性能降低 ， 加 速氧化 变质 ， 产生 气蚀 。从 而可 知 ， 液压油的污染势必导致整个掘进机液压系统的故 障 ， 最终造成设备 的瘫痪 。随着液压油污染程度加 深 ， 液压油 内杂质将会增多 ， 这些杂质会 引起相对运 动的零部件表面划伤 、 磨损 ， 甚至发生卡死和堵塞 阻 尼孔以及节流孔等 问题。由于整个液压 系统结构复 杂 ， 且具有一定的密闭性 ， 不便于拆装检查维护 。 由此可见， 由于掘进机的很多机械运动均 由液压 系统支撑 ， 液压油的清洁度是关系到设备使用寿命和 正常生产 的大事。加之掘进设备的特殊性 ， 有必要进 行掘进机使用过程中的实时净化液压油工作。 2 液压油旁路净化 系统原 理 影响液压油清洁度的污染源主要有两种 固体颗 粒和水。固体颗粒污染可加速液压元件的磨损 ， 导致 元件性能下降； 堵塞阀的间隙和孔 口； 引起阀出现故 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 1 8 作者简介 李振 1 9 8 4 一 ， 男 ， 山东济宁人， 助理上程师 ， 主要从事煤矿采拙机械的研发设 1 ． 作 1 5 2 机械研究与应用 2 0 1 3 年 第4 期 第2 6 卷， 总 第1 2 6 期 经验交流 障。颗粒在液压系统 中随着液压油 的流动而遍布整 个系统。当液压油通过各类 阀、 泵 、 马达 和油缸等液 压元件时， 会加剧各摩擦 副的磨损 ， 产生新 的污染颗 粒 ， 造成恶性循环 ， 严重地威胁着液压 系统 的正常工 作。水对液压系统最大的危 害作用是腐蚀金属表面， 此外 ， 水会加速油的氧化变质 ， 使油液发生乳化 、 分层 沉淀等 ， 引起 阀芯粘滞和滤油器滤芯堵塞等事故。 为保证液压油 的清洁度 ， 采用适合掘进机的液压 油旁路净化系统。该 系统在不影响正常开机率 的情 况下 ， 可对掘进机液压油进行净化和分水 ， 全面降低 油中杂质和水分的含量 ， 基本杜绝了液压油的乳化现 象 ， 实现液压油在线康复 ， 为掘进机的液压系统 ， 尤其 是配置了进 口液压元件的系统提供了良好工作环境。 掘进机液压油旁路净化系统原理图， 如图 1 所示。 图1 旁路净化系统原理图 1 ． 油箱2 ． 进油管3 ． 球阀 A 4 ． 球阀 B 5 ． 负压表 6 ． 分水过滤器7 ． 粗滤器8 ． 电机9 ． 油泵1 0 正压表 l 1 ． 精滤器1 2 ． 溢流阀1 3 ． 回油管 该系统通过进油管 2从油箱底部吸取油液 ， 经过 球阀 3 这时球阀 4处 于关 闭状态 进入分水过滤器 6 ， 油液经分水过虑器将油中水分滤掉 ， 粗滤器 7对油 进行粗过滤后 ， 油泵 9把液压油 打人精滤器 1 1中再 次过滤 ， 最终油液通过回油管 回到油箱顶部 ， 完成净 化。当精过滤器 1 1滤芯堵塞时 ， 压力表 1 0反应压差 新机开始工作时 ， 压力表 1 0显示值约为 0 ． 1～ 0 ． 2 5 M P a ， 经过一段时间工作滤芯堵塞 ， 压力上升 ， 把压力 上升值 叫压差 达到一定数值 ， 由溢流阀 1 2把部分 油溢流回油箱底部 ， 使系统受到安全保护 。当油箱需 要补油时， 关闭球阀 A， 打开球 阀 B， 再启 动泵 ， 则可 从油桶中抽油并通过净化系统给油箱补油。 3 实例应用 本套掘进机液压油旁路净化系统， 是由兖矿集团 和辽宁天力滤膜器 材公 司共 同开发研制。由天力公 司进行系统设计 和配置核心技术元件 分水 过滤材 料 。由兖矿集 团负责 外形设计并将该 装置 同兖 矿 掘进机有机的连接起来 ， 进行实际应用。图 2为其装 置实物照片 ， 该装置 主要有防爆 电机 、 油泵 、 磁滤器 、 粗滤罐 分水器 、 精滤罐、 溢流阀、 多通块、 截止阀等 组成 。粗滤罐和精滤罐实现两级过滤， 最终保证颗粒 度小 于 1 0 m， 溢 流阀防止杂质堵塞造成 的压差过 大， 造成对精滤器 的损坏 ， 多通块配合截止阀实现正 常过滤和补油切换 ， 整个实物装置安全紧凑 ， 可维护 性强。 图 2 净化系统实物图 兖矿掘进机配置 了进 口液压泵 、 阀和马达的高端 型掘进机。通过应用本装置 ， 掘进机液压油的清洁度 有明显的提高 ， 降低 了进 口液压元件的故障率 ， 并减 少了维修费用。所以掘进机安装液压油旁路净化装 置 ， 能使掘进机的液压系统始终在高清洁度液压油情 况下工作 ， 对节油减排防止液压元件磨损 ， 减少设备 维修 ， 保证生产安全是十分有利的。 4 结论 通过实际应用表明 ， 掘进机液压油旁路净化系统 主要实现了以下功能 1 在不影响主机系统正常工作的情况下， 对液压 油进行实时净化， 实现了掘进机液压油的在线康复。 2 该装置兼有补油功能 ， 可以为掘进机补加液 压 油 。 近几年随着国内掘进机的不断出现 ， 为降低设备 故障率 ， 增强市场竞争力 ， 主要生产厂家普遍采用进 口液压元件的配置。掘进机液压油旁路净化系统 的 应用 ， 保证了液压油 的清洁度 ， 为进 口液压元件提供 了良好的工作环境 ， 提高了设备可靠性 。同时在 国内 同行业 中， 对进 口液压元件 的应用起到了标杆作用。 参考文献 [ 1 ] 王虹． 我国煤矿巷道掘进技术 和装备 的现状 与发展 [ J ] ． 煤炭 科学 技术 ， 2 0 1 0， 3 8 1 5 7 6 2 ． [ 2] 高云峰 ， 江小军． 浅谈我国煤矿巷道 掘进装备技 术 [ J ] ． 煤炭 工 程 ， 2 0 1 0 1 O 1 1 0 1 1 2 ． [ 3] 孙彦 梅． 采煤机液压系统 的污染及控制 [ J ] ． 煤矿 机械 ， 2 0 0 6 ， 2 7 1 0 1 8 3 1 8 5 ． [ 4] 姚国芳 ， 李勇， 王广胜． 煤矿巷道 掘进的综合降尘与 防尘[ J ] ． 煤炭技术 ， 2 0 0 9 ， 2 8 1 2 9 5 9 7． [ 5 ] 马伟 ， 陈媛媛 ， 张作状． 矿 山机械 液压油污染在线监 测系统设 计[ J ] ． 液压与气动 ， 2 0 1 0 8 7 7 7 8 ． 1 53 罐嵌u块 雠罐袭 滤力污通 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