电液控专用浓缩液在综采液压支架的应用 -.pdf

第4 6 卷第1 1 期 2 0 1 4 年第1 1 期 煤炭工程 C OAL E NGI N EE RI NG Vo 1 ． 4 6， No ．1 1 No ．1 1， 2 01 4 d o i 1 0 ．1 1 7 9 9 ／c e 2 0l 41 1 01 9 电液控专用浓缩液在综采液压支架的应用 夏 旗 ，李国辉 ，于 坤 1 ．煤炭科学研究总院 油品分院，北京1 0 0 0 1 3 ；2 ． 煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室，北京1 0 0 0 1 3 ； 3 ．山西焦煤西山晋兴能源有限责任公司 斜沟煤矿 ，山西 吕梁0 3 3 6 0 2 摘要 文章从分析 电液控专用浓缩液同乳化油、微乳液的区别入手，分析 了高产高效工作 面应用传统乳化油作为传动介质所遇到的问题 ，指 出需要应用专用浓缩液替代 。电液控专用浓缩 液具有优异的防腐、防锈和润滑性能 ，能有效避免堵塞 滤网、过 滤器和 阀件 ，延长设备使 用寿 命 ，提 高工作效率，属 于环境友好型产品 ，综合来看更具有经济效益。通过 电液控专用浓缩液在 1 8 1 1 3综采工作面应用情况的长期跟踪 ，实际结果也验证 了专用浓缩液的实践价值 。 关键词 电液控制 系统；浓缩液；高产 高效工作面 中图分类号 T D 3 5 5 ． 4 文献标识码A 文章编号 1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 1 4 1 1 - 0 0 6 1 -03 App l i c a t i o n o f Co n c e n t r a t e d Li qu i d f o r S pe c i a l El e c t r o Hy dr a u l i c Co n t r o l t o Hy dr a u l i c Po we r e d S up po r t s o f Fu l l y M e c h a ni z e d Co a l M i n i ng X I A Q i ，L I G u o h u i ，Y U K u n ， 1 ． 0 i l P r o d u c t s B r a n c h ，C h i n a C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ，B e i j i n g 1 0 0 0 1 3，C h i n a ； 2 ． N a t i o n al K e y L a b o f C o a l R e s o u r c e Mi n i n g a n d E n v ir o n me n t P rot e c t i o n ，B e i j i n g 1 0 0 0 1 3 ，C h i n a ； 3 ． Xi e g o u Mi n e ，S h a n x i C o k i n g C o a l ，X i s h a n J i n x i n g E n e r g y C o m p a n y L i m i t e d ，L v l i a n g 0 3 3 6 0 2 ，C h i n a Abs t r a c t Ba s e d o n a n a n a l y s i s o n d i fie r e n c e s b e t w e e n t h e c o n c e n t r a t e d l i q u i d f o r s p e c i a l e l e c t r oh y d r a u l i c c o n t r o l a n d t h e e mu l s i o n o i l a s we l l a s mi c r o e mu l s i o n l i q u i d ． t h e p a p e r a n a l y z e d t h e p r o b l e ms o c c u rre d i n a c o n v e n t i o n al e mu l s i o n o i l a s a d riv i n g me d i u m a p p l i e d t o t h e h i g h p r o d u c t i o n a n d h i g h e ffi c i e n t c o a l mi n i n g f a c e ． T h e p a p e r p o i n t e d o u t t h a t t h e c o n v e n t i o n a l e mu l s i o n o i l s h o u l d b e r e p l a c e d w i t h a s p e c i al c o n c e n t r a t e d l i q u i d ． T h e s p e c i a l c o n c e n t r a t e d l i q u i d for t h e e l e c t r oh y d r a u l i c c o n t r o l w o u l d h a v e e x c e l l e n t a n t i c o r r o s i o n， a n t i r u s t a n d l u b r i c a t i o n f e a t u r e s ，c o u l d e f f e c t i v e l y a v o i d t h e fi l t r a t i o n me s h ，fi l t e r a n d v a l v e f r e e f r o m a j a m m i n g ，c o u l d e x p and t h e s e r v i c e l i f e o f t h e e q u i p me n t ，c o uld i m p r o v e t h e wo r k i n g e ffi c i e n c y，wo u l d b e a n e n v i r o n me n t f rie n d t y p e p r o d u c t a n d w o u l d h a v e mo r e e c o n o mi c b e n e fi t ． W i t h a l o n g t e r m t r a c i n g o f t h e c o n c e n t r a t e d l i q u i d s p e c i a l for t h e e l e c t r oh y d r a uli c c o n t r o l a p p l i e d t o N o ． 1 8 1 1 3 f u l l y me c h a n i z e d C O a l mi n i n g f a c e ， t h e p r a c t i c al v a l u e o f t h e s p e c i a l c o n c e n t r a t e d l i q u i d w a s v e r i fi e d wi t h t h e a c t u a l r e s u l t s ． Ke y wo r d s e l e c t r oh y d r a u l i c c o n t r o l s y s t e m ；c o n c e n t r a t e d l i q u i d ； h i g h p r o d u c t i o n a n d h i g he f f i c i e h c y c o al mi n i n g f a c e 随着我国煤炭行业的快速发展，采煤机械化程度越来 越高 。尤其是在高产高效综采工作面开采中，作为关键 设备 的电液控制 系统 得到 了越来 越广 泛 的应用 ，从 而对 电 液控制系统液压传动介质提出了越来越高的要求。目前对 于电液控制系统液压支架中使用的专用浓缩液，不再看重 其单一的优势性能 ，而是更加注重其综合性能。 结构复杂、精密度高是电液控制系统的基本特点，因 而对液压传动介质 的稳定性、洁净性、润滑性、防腐性、 耐磨性、密封性、清洗过滤性等综合性能都有很高的要求。 可以说，电液控专用浓缩液质量的优劣，直接影响到液压 支架的工作性能，且事关矿井下工人的作业安全 J ，必须 给予足够重视。西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿 1 8 1 1 3工 作面所用的电液控制系统具有复杂的阀件结构和高精度的 过滤器组件，相比传统液压支架系统对液压传动介质有着 更高的要求 。基 于此 ，斜沟 煤矿 将一种 新研 发 的电液控 专 用浓缩液应用到 1 8 1 1 3工作面采煤作业中，本文对其在高 产高效综采工作面中的工业性应用效果进行跟踪考察。 1 高产高效工作面的基本情况及 问题 1 ． 1 高产高效工作 面的基本情况 收稿 日期 2 0 1 4 0 4 2 8 基金项目财政部后补助课题 “ 煤矿开采装备用难燃液压传动介质关键技术及产业化” 2 0 0 9 Z D 0 3 作者简介夏 旗 1 9 8 7一 ，男 ，北京人，主要从事矿用油品 的研发、技 术服务 等工作 ，Em a i l x i a q i 5 6 7 1 63． c o m。 引用格式夏旗，李国辉 ，等．电液控专用浓缩液在综采液压支架的应用 [ J ] ．煤炭工程，2 0 1 4 ，4 6 1 1 6 1 6 3 ． 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 煤炭工程 2 0 1 4年第 1 1 期 西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿位于山西省兴县县城 北直距 2 0 k in 处，其 1 8 1 1 3综 采工 作 面，走 向长 度 为 1 6 1 2 ． 9 m，倾斜长 1 5 4 ／ 2 9 4 ． 7 m，面积 3 8 2 5 3 0 m ，煤层总厚 度平均 6 ． 5 5 m，煤层倾角平均 1 0 。 ，开采时间为 2 0 1 2年 3 月至 2 0 1 3年 3月；可采储量 3 2 0 ． 6 9万 t ；工作面液压支架 总共 1 7 7架，其中端头支架型号为 Z Y T 1 2 0 0 0 ／ 2 5 ／ 5 0 D，数 量为 7架，过度支架型号为 Z Y G 1 2 0 0 0 ／ 2 5 ／ 5 0 D数量为 7 架 ， 中间支架型号为Z Y l 2 0 o o ／ 2 8 ／ 6 4 D，数量为 1 6 3架。 1 ． 2采 用传 统乳 化 油遇到 的 问题 该套支架开采作业之前系统曾使用传统乳化油作为液 压传动介质 ，由于乳化油为热力学不稳定体系，产生油皂 析出问题 ，造成滤芯堵塞严重，防腐性能不佳则导致油缸 锈蚀 ，密封件破损拉伤等，严重影响了工作效率和正常生 产。为了减少 液压 系统 的滤芯堵 塞 问题 ，解 决 系统污染 问 题 ，提高生产效率，减少劳动力的投入，必须采用性能更 优越的电液控专用浓缩液作为液压传动介质 ，以满足高产 高效综采工作面对液压传动介质的要求。 2 电液控专用浓缩液特点 相对于传统乳化油和微乳液，电液控专用浓缩液有着 不可 比拟的优 点 ，概括起来 ，主要有 如下 几点 1 洁净环保。以水为载体的专用浓缩液配方体系，采 用植物油或植物脂来代替矿物油，其化学合成是单一相体 系，不会产生油、水分离现象 ，也不会产生油皂析 出。因 此 ，即使配液跑 冒滴漏，生物降解率一个月内即可达到 9 0 ％以上 ，也不会造成地下水资源的污染 ，不会对环境 产生蓄积性影响。 2 性能稳 定 ，适用广泛 。专 用浓 缩液 具有很强 的热力 学稳定性，在 1 0～7 0 C，3 3 6 h条件下油皂析 出量不大 于 0 ． 1 ％ 标准规定稳定性试验条件 1 0～ 7 0 C，1 6 8 h油皂析出 量不大于0 ． 1 ％ ；专用浓缩液具有 良好的抗低温性能， 其凝固点为 一1 0 ℃左右 MT ／ 62 0 1 1标准规定凝固点不得 高于 一 5 ，即使因外界环境温度低于凝固点，下井后 井 下温度一般 1 0 C以上 也会很快恢复使用性能 ，不影响使 用；专用浓缩液在生产中使用离子水，添加特种添加剂来 保证浓缩液的优越性能；可根据水质硬度调整配方 ，因此 适应矿井水硬度的范围要更广泛。 3 良好的润滑性。专用浓缩液与0 ． 0 5 ％硬水进行 5 ％ 浓度配液，油膜的最大无卡咬负荷 P B值强度达到 8 0 0 N以 上 标准规定 P B3 9 2 N ，且应用技术可有选择性地补 偿磨损表面。 4 极强的防锈防腐性能。在 1 0～ 3 5 C条件下，经抛光 处理的铸铁试件表面按测试要求均匀滴上试液放置 2 4 h ，试 件无锈迹出现 ，且能够保持光亮如初 ；在 7 0 C的条件下， 将符合测试条件的钢棒和黄铜棒分别置入试液 中，经 2 4 h 后，试件均无色变、无锈蚀。 5 优异的密封材料相容性。专用浓缩液与密封材料的 6 2 相容性十分优异，经符合测试条件 的橡胶 试件按 G B ／ T 1 4 8 3 2的规定方法步骤进行测试 ，在试液中浸泡 1 6 8 h后， 橡胶试件的体积膨胀率在3 ％以下 标准规定在0 ％ ～ 6 ％ 。 对于液压支架用浓缩液来说，最主要的要求就是要具 有良好的稳定性、润滑性、防腐蚀性、防锈性和密封材料 相容性等 ，斜沟煤矿生产应用的电液控专用浓缩液，兼具 上述优点 ，且可滤性更强 ，不仅完全符合行业标准的要求， 更是十分理想的电液控专用浓缩液。 3 电液控专用浓缩液投入应用的准备工作 3 ． 1 配液水 质检 测 电液控系统中的液压传动介质主要起到压力传动的作 用，同时还兼具防腐防锈和润滑等功能。井下配液用水主 要取 自简单处理过的含有较多离子和非离子物质的地下水， 水中溶有各种杂质和钙离子、镁离子、硫酸根离子等阴阳 离子。而配液体系中水的质量占比高达 9 5 ％以上，因此配 液用水在极大程度上影响着配液质量，从而对液压支架及 其零部件的防腐防锈、密封润滑等产生直接的影响。不同 矿区水文地质条件差异较大，因此应用前必须对水样进行 分析化验 ，并据此调整配方，以达到最佳的配型效果。经 检测 ，斜沟煤矿水质指标满足专用浓缩液配液水质的要求， 检验数据见表 1 。 表 1 斜沟煤矿配液水质检测报告 mg L 3 ． 2换 液 方案 换液方案的制定主要是依据现有工况条件，并根据配 液水质与液压系统的污染程度来制定的，主要步骤如下 1 对液箱进行彻底清洗。首先放掉液箱中的清水 ，再 把液箱内壁附着的杂质用专用浓缩液原液擦拭干净，务必 尽可能的清除掉液箱内的杂质与污物，不留死角，最后用 高压水枪将液箱彻底冲洗干净。需要注意的是 ，换液期间 至少要进行三次清洗，每次间隔 1 0天左右。 2 抽查过滤器。必须要保证液压支架过滤器的畅通。 可采取抽查的方法，如发现堵塞不畅的情况，要根据不 同 的原因进行不同的处理如是因为油皂析出而导致滤网堵 塞，可用浓缩液原液浸泡并反复清洗；如果是煤粉颗粒或 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4 年第 1 1 期 煤炭工程 者橡胶杂质导致过滤器堵塞 ，则需要更换。这也是必须要 遵守 的一条原 则 换液过程 中必须要对各 类滤芯进 行抽查 ， 防患于未然，发现潜在的问题 ，提前进行处理，以免因堵 塞问题而影响整个系统的正常作业。 3 按流程进行换液操作。首先在液箱中配制标准浓度 5 ％的浓缩液稀释液，同时必须加强人员的用液管理 ，并时 刻注意配液浓度并及时添加原液 ，将液箱中配液浓度范围 控制在 5 ％。初期阶段，在保证配液浓度的前提下系统正常 运行一个 月时间 ，期 间每 1 0天对 液箱 、滤 网、磁性 过滤 器 进行彻底清洗 ，一个月后可置换原系统中 6 0 ％的传动介质； 此后的换液中后期，每月对液箱清洗 12次；换液过程 中，会 出现漂 浮物 、油 状物 和杂质 ，一 经发 现 ，必须 及 时 打捞去除。 4 浓缩液应用效果 对西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿 1 8 1 1 3高产高效综 采工作面从 2 0 1 2年 3月至 2 0 1 3年 3月 1 3个月开采期间电 液控专用浓缩液 的应用效果进行 考察 跟踪 ，其 结果 如下 1 液压支架状况 良好。在 1 3个月的生产期间，工作 面液压支架具备 良好的稳定性和灵活性，支架支撑有力， 同时能满足快 速移 架、添架 的工作 操作 要求 ，有 效控 制支 架窜滑现象，漏液现象也得到了有力控制而极少发生。 2 液箱配液质量良好。根据要求，生产期间每月都会 对液箱进行至少 1次的清洗，在清理滤网时也未发现不容 粘稠物；液箱配液能够长时间保持澄清状态，没有以往使 用乳化油所产 生 的油皂 析出现 象 ；据工 人反 映 ，配液无 异 味和刺激性气味 ，长时 间接触后也无不 良反应 。 3 支架配液变化情况。生产期间，每月都会从工作面 液压支架中取样进行观察，经观测液样均保持澄清透明，并 具备良好的生物降解性，锈蚀实验结果观察无锈斑产生。根 据标准要求，配液浓度范围在 5 ％，p H值范围在 7 ． 5～l 0 。 工作面液压支架取样配液 p H值变化的全程跟踪记录见表 2 。 表 2工作面液压支架取样配液 p H值观 测结果 时间p H值 时间p H值 2 0 1 2年 3月 8 ． 5 2 0 1 2年 1 0月8 2 0 1 2年 4月 9 2 0 1 2年 1 1月8 2 0 1 2年 5月8 2 0 1 2年 l 2月8 ． 5 2 0 1 2年 6月8 ． 5 2 0 1 3年 O 1月8 ． 5 2 0 1 2年 7月 9 2 0 1 3年 O 2月8 ． 5 2 0 1 2年 8月8 ． 5 2 0 1 3年 0 3月8 2 0 1 2年 9月 9 表 2中数据和跟踪记录结果表明，生产期间支架配液 各项数值均 能够达 到标 准要求 。 4 无锈蚀现象。观察高产高效综采工作面液压支架的 立柱、缸体、阀件表面和液箱 内壁情况 液压支架立柱在 擦掉煤粉后依然保持光亮 ；油缸拆解后密封件保存完好， 内部无锈蚀现象产生；各类阀件未见锈斑现象；清洗液箱 时，除因长期暴露潮湿空气 中而导致部分内壁油漆层爆皮 外，大部分内壁油漆层保护完好；滤网洁净 ，没有锈蚀现 象产生 。 5 滤芯堵塞情况减少。生产期间电液控制系统一直保 持良好的运行状态 ，这主要归功于专用浓缩液传动介质优 异的稳定性能，减少了堵塞现象，使得滤芯因堵塞而更换 的频率大大降低。 6 生产效率提高。1 8 1 1 3综采工作面所应用的专用浓 缩液，以其优 良品质满足了现场对传动介质的各种要求， 为公司顺利完成生产任务发挥了重要作用，保证了生产开 始月产量迅速提高并保持在较高水平，见表 3 。 表 3 1 8 1 1 3工作面每 月产量 万 t 时间 产量 时间 产量 2 0 1 2年 3月 1 O 2 0 1 2年 1 0月 4 1 2 0 1 2年 4月 1 5 2 0 1 2年 1 1月 3 0 2 0 1 2年 5月 1 4 2 0 1 2年 1 2月 3 0 2 0 1 2年 6月 3 3 2 0 1 3年 O 1月 3 9 2 0 1 2年 7月 2 4 2 0 1 3年 O 2月 3 7 2 0 1 2年 8月 1 9 2 0 1 3年 0 3月 3 4 2 0 1 2年 9月 2 9 5结论 1 随着 高产 高效 工作 面综采技术 的进步与革新 ，电液 控制系统设备对传动介质的要求越来越高。斜沟煤矿 1 8 1 1 3 综采工作面液压专用浓缩液与之前使用传统乳化油的效果 相比，其杂质含量少 ，无漂浮物，无油皂析出，不会堵塞 阀件和滤芯 ，防腐和润滑性能良好，无刺激性气味，环保 可生物降解。 2 需要注意的是 ，在应用电液控专用浓缩液时应注意 提高用液管理水平 ，使配液保持在标准规定的使用浓度范 围内，这样既能对电液控制系统设备的金属部件进行 良好 保护、延长其使用寿命，又能降低配件更换频率 ，节省支 架维护成本，从而降低总体成本。 综上所述 ，经过 实践证 明 ，电液 控专 用浓 缩液 能够 为 支架液压系统提供良好 的工作环境 ，其在斜沟煤矿 1 8 1 1 3 综采工作面的应用是成功的，这为其他矿区电液控制系统 液压支架用液提供了良好的借鉴参考。 参考文献 [ 1 ] 王文杰 ，刘文举 ，帅银周．高产 高效矿井开采技术与装备现 状及发展趋势 [ J ] ．煤矿机 电，2 0 1 3 4 4 5 4 7 ． [ 2 ] 李青．试析液压支架 电液控 制系统 在煤 矿开 采 中的应用 [ J ] ．科技 与企业 ，2 0 1 3 1 1 5 65 7 ． [ 3 ] 王玉超 ，沈栋 ，韩勇．环保型浓缩液在电液控制系统中 的工业性 试验 [ J ] ．煤炭科学技术 ，2 0 0 9 8 7 88 0 ． [ 4 ] M T 7 62 0 1 1 ，液压支架用乳化油 、浓缩 油及其高含 水液压 液 [ S ] ． [ 5 ] 黄莉云． 液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液 标准解读 [ J ] ．石油商技， 2 0 1 3 6 2 7 2 9 ． 责任编辑赵巧芝 63 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m