煤矿井下支架液压系统常见故障分析及解决办法.pdf

第 1 7卷 第4期 总第 1 0 7期 2 0 1 2年 8月 煤 矿 开 采 C o a l mi n i n g T e c h n o l o g y V o 1 ． 1 7 N o ． 4 S e ri e s N o ． 1 0 7 Aug us t 2 01 2 煤矿井下支架液压 系统常见故障分析及解决办 法 刘鲤粽 ，华佳 。 1 ．煤炭科学研究总 院 矿用油品研究 所 ，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 煤炭科学研究总院 ，北京 1 0 0 0 1 3 3 ． 安标国家矿用产品安全标志中心，北京 1 0 0 0 1 3 [ 摘要] 液压系统是液压支架的动力来源，其性能好坏直接影响液压支架的使用和井下安全 生产。结合煤矿井下支架液压系统的特点，比较详细地分析 了液压系统常见故障的原因及其危害，并 提 出了解决 办法。 [ 关键词] 液压系统；故障分析；解决办法 [ 中图分类号]T D 3 5 5 ． 4 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 6 ． 6 2 2 5 2 0 1 2 0 4 ． 0 0 4 7 0 3 Co mmo n Fa i l ur e An a l y s i s a nd S o l ut i O n f l0 r Hy d r a ul i c Sy s t e m o f Un de r g r o un d Po we r e d S up po r t L I U L i ． z o n g ．HUA J i a 1 ． M i n e O i l s R e s e a r c h I n s t i t u t e ， 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 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f C o al R e s o u r c e s Mi n i n g＆E n v i r o n me n t P r o t e c t i o n， C h i n a C o al R e s e a r c h I n s t i t u t e ，B e ij i n g 1 0 0 0 1 3 ，C h i n a ； 3 ． N a t i o n al Mi n i n g P r o d u c t S a f e t y Mark C e n t e r ， B e ij i n g 1 0 0 0 1 3， C h i n a Ab s t r a c t Hy d r a u l i c s y s t e m i s d y n a mi c s o u r c e o f p o w e r e d s u p p o rt a n d i t s p e rf o r ma n c e d i r e c t l y i n fl u e n c e d p o we r e d s u p p o r t u s e a n d a n d e r g r o u n d s a f e t y ．Ac c o r d i n g t o c h a r a c t e ri s t i c s o f u n d e r g r o u n d p o w e r e d s u p p o rt，c a u s e a n d h a r m o f c o mmo n f a i l u r e s o f h y d r a u l i c s y s t e m wa s d e t a i l e d l y a n a l y z e d a n d c o r r e s p o n d i n g s o l u t i o n Was p u t f o r w a r d ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c s y s t e m ；f a i l u r e a n a l y s i s ；s o l u t i o n 1 概述 综采工作 面液压支架支撑和控制工作面顶板 ， 隔离采空区，防止矸石进入回采工作面，其动力为 高压乳化液，由乳化液泵提供 ，连同液压阀、管路 和接头等液压元件构成一个复杂液压系统 ，其原理 如图 1所示 。 一 压 回 j 图 1 支架 液压 系统 根据液压支架结构类型的不同，液压系统也采 取不 同的设计 与配置 。如果液 压系统配置不合理 、 液压元件质量差、外界环境恶劣或使用管理不到位 等 ，很容易在生产运行中出现系统窜漏液 、部件锈 蚀 、密封失效、阀件损坏等故 障。 据统计，实际生产中液压系统的故障是最多 的 ，影响也是最 大的 ，系统污染 、液压元 件质量 差 、乳化液不合格 、配液浓度低等都会给液压系统 带来很大 的影响 ，造成系统故障。随着煤炭生产综 合机械化和 自动化 的迅猛发展 ，井下支架液压系统 的可靠性 、稳定性越来越成为制约煤矿安全高效生 产和机械化采煤技术的一个最重要 因素。掌握井下 液压系统的工作原理、故障原因及处理办法，对于 有效控制系统故障对生产的影响 ，实现安全优质高 效采煤具有重要意义 。 2 井下液压 系统常见故障及原 因分析 煤矿井下液压系统处在一个 大量粉尘 、噪音 、 水汽、液体和有害气体充斥 的环境 内，在重载 、振 动 、冲击 、摩擦 、大流量 、润滑不 良的恶劣工况条 件下高强度 、长时间的工作 ，管路系统及各元件容 易过劳而出现各种故障。如 2 0 0 9年淮南矿业集团 某工作面由于支架液压系统受到严重破坏 ，系统窜 漏液严重 ，曾同时使用 4台大流量乳化液泵才勉强 拉架生产 。 井下液压系统工作节点众多 ，任何一个环节出 现问题都会引起系统故障。工作面支架液压系统常 见故障一般分为两类一类是液压系统发生整体故 【 收稿日期】2 0 1 2 0 4 1 6 [ 基金项 目]国家科技部科研院所技术开发专项基金资助项 目 NC S T E一 2 0 0 6 一 J K Z X - 1 8 2 [ 作者简介] 刘鲤粽 1 9 7 9 - ，男 ，山东莱州人 ，工程 师，主要从事矿 用油 品的科研 开发 及技术推广工作 。 4 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 1 0 7期 煤矿 开 采 2 0 1 2年第4期 障，整个液压系统的执行机构动作失灵或速度缓慢 无力 ，如系统堵塞 ；另一类是个别机构动作失灵或 发生故障，如液压元件堵塞或窜漏液。导致液压系 统故障的因素主要有 以下几个方面。 2 ． 1 液压系统配置不合理 目前井下液压系统主要 由液控子系统和过滤子 系统组成 ，电液控制系统则增加了电控子系统和高 精密度的过滤元件 。每个子系统又由若干个不同功 能元器件配置而成 ，各元器件相互间的匹配性及与 生产状态的适应情况对系统有较大的影 响。因液压 系统本身设计不当、配置不合理或元器件制造缺陷 等导致 的液压系统故障十分常见 ，较难解决。 冀中能源某矿在 5 3 。 急倾斜三软特厚煤层 中采 用前置式液控系统 ，配套温州某厂家的液控系统 ， 缺乏进水过滤器。前置式的液控系统生产时不断阻 碍移架，加上液控系统传递的动作信号不稳定，间 隔出现液压冲击而使立柱经常性突然下降，影响生 产并带来极大的安全隐患。进水过滤器的缺失导致 配液水中的煤粉 、煤尘 、煤粒等进入液压系统 ，造 成了液控 阀的大面积堵塞 ，致使该系统很长时间无 法正常生产。 2 ． 2 液压元件质量差 井下液压系统 由大量的动力执行元件和控制辅 助元件组成 ，其中任何一个液压元件的损伤 、失效 都会不同程度地造成液压系统故障。液压元件质量 差 、抗污染能力低是造成液压系统故障的一个重要 原 因 。 1 动力执行 元件主要指液压泵和液压马达 等，是液压系统的动力核心，它们的作用是先将机 械能转换成液压能再将液压能转换回机械能以驱动 负载作直线往复运动或回转运动 。在设计 、制造和 组装中常会出现钢球未装 、锥阀破损 、密封破损或 不配套 、联轴器和滤油器选用不 当等情况 ，导致元 件质量差、抗污染 能力低 ，生产 中常出现泵站空 转 、系统窜漏液 、压力上不去 、支架动作迟缓或不 动作等现象 。 2 控制元件在液压系统 中主要起控制和调 节压力 、流量 和方 向的作用 ，包 括安全 阀、减压 阀、顺序阀、压力继电器 、节流阀、调整 阀、单 向 阀、液控单向阀和换向阀等。如材质差，加工精度 低 ，随着使用时间的增长，磨损、气蚀等会造成阀 件配合间隙过大 ，密封损坏以及 因液压液污染物沉 积造成的液压阀芯动作失常或卡紧，造成堵塞 、窜 漏液 、锈蚀磨损等故障。 3 辅助元件 包括油箱 、滤油器 、油管 、管 4 8 接头 、密封 、胶管总成 、压力表等 ，工作时受长时 间高压 、高速和大流量乳 化液裹 挟细小杂质 的冲 击 ，如密封溶胀过大 、胶管强度低 、管接头断面破 损、密封与缸壁有沟槽 、尺寸精度及粗糙度差 、预 压缩量小等情况 ，很容易出现接头处断面断 破 裂窜漏液、胶管 内壁犁出沟痕及加速拉丝侵蚀等。 2 ． 3 系统污染 在液压系统配置 固定的情况下 ，系统污染就成 为液压系统故障的一个重要原因。据统计 ，系统污 染造成的故障占到井下液压系统故 障的 9 0 ％左右。 从污染源 和产 生机理来 看 ，系统 污染 主要分为两 种 一是 固体颗粒物 ，来源于井下采煤面的大量粉 尘 、煤灰 、加工、运输 、安装 、使用、维护和检修 过程中残存和产生的铁屑 、焊渣 、型砂 、磨料 、锈 片、煤尘、氧化物及水垢 、油类降解物等的混合污 染物 ；二是液压介质污染物 ，主要 由配液水 中杂 质 、体系析出物 如油皂等。 各种污染物混入后会随液压液流遍系统的各个 部位和角落 ，经过各类千斤顶 、双向锁和阀件时会 堵塞节流孔 隙和滤芯等而引起 系统动作失调 或失灵；铁屑、焊渣等固体硬物会拉伤缸桶内表 面 ，加速密封件的损坏，造成系统窜漏液。支架移 动、爬行缓慢 ；配液水中含有的氯根和硫酸根等会 加速零部件 的腐蚀 、锈蚀 、镀锌层的损坏而引起 阀 的动作失灵或引起噪声 ；还可能引起滤网堵塞 ，压 力增大 ，回油不畅 ，严重的会因阻力过大而击穿滤 网，造成液压系统的恶性循环。 3解决办法 造成支架液压系统故障的原因是多方面的，以 目前 的井下设备配置 、现场管理 、人员意识 、材料 和技术 ，要想完全避免煤矿井下液压系统故障是很 难做到的。但可以从制定相关强制行业标准 、做好 液压系统配 置、提高液压元件 质量、减少 系统 污 染 、严把乳化液配液质量等方面来最大限度地减缓 或消除污染。 3 ． 1 制定相关强制标准 支架液压系统污染控制是个系统工程 ，要想控 制或减缓其污染 ，必须从支架设计 、开发 、制 造 、 验收、检验、使用、管理、检修等环节制定相关强 制性行业标准 ，并加强使用 监管 ，对 电 液 控 系统应补充制定严格的高过滤精度等标准。 3 ． 2 做好系统配置 根据井下工矿进行合理的系统配置 ，首先选择 手动控制系统还是 电 液 控制 系统 ，然后结合 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘鲤粽等煤矿井下支架液压系统常见故障分析及解决办法 2 0 1 2年第4期 水质 、液压液和支架情况配置多级过滤器 、反冲洗 系统 和 进 水桶 式 过 滤 器等 ，再 根 据 工 作 面情 况 如急倾 斜 选择 防滑 、防倒 等装 置及前 置 后 置安装等。 3 ． 3 提高液压元件质量 针对 目前众多液压元件质量差的情况 ，在实 际 使用中严把质量关，选配材质、功能合格的高抗污 染能力的液压元件。 3 ． 4 减少系统污染 在液压系 统各部件 的加工 、初装 、运输 、调 试 、安装 、使用 、检修及大修过程 中，每一步都要 采取保洁措施 如滴加 清洗液 、润滑液 、佩 戴手 套和塑料塞子密封等 ，最大限度地降低 内外部污 染 ，以确保液压系统的洁净度和可靠性 。 3 ． 5 严把乳化液配液关 依据工作面实际配置和使用环境 ，选用合适 的 液压传动介质 ，并严格执行配 比标准 ，有利于降低 污染 。 3 ． 6 其它 液压系统出现故障后 ， 要仔细观察故障所在部 位并分析产生原 因， “ 0”型圈大小不合适或损坏 时 ，要及时更换密封圈 ，油管损坏及时更换油管。 如果是其他原 因造成的漏液 ，如接头漏液 ，应 检查其密封性 ，密封性不好 的更换接头 ，口接不严 的重新用 “ U”形卡 口扣接严密。对接油管时不能 猛砸密封圈和密封面。 此外 ，安装好的油管不能频繁地装拆 ，以防破 坏密封性 ，平时在拉修支架和操作之间，要注意整 理 吊挂好油管 ，以防支架在运行 中被挤压。 4结束语 为了保 障液压支架 的正常运转和回采的顺利进 行 ，必须对其液压系统进行 良好 的保养和维护。对 液压系统故障，要正确分析其产生的原因， 及时采 取有效措施解决 ，以免造成安全隐患 ，影响生产 。 [ 参考文献] [ 1 ]吴乐兵 ．支 架 液压 系 统污 染 与控 制 [ J ]．煤 矿 机械 ，2 0 0 2 1 1 7 5 7 7 ． [ 2 ]刘鲤粽 ． 液压支架系统污染的原因及对策 [ J ]．煤矿开采， 2 0 1 0。1 5 6 6 8 7 0 ． [ 3 ]韩光信 ，刘元芳 ．工作面液 压支架 的常见 故障及 其排 除方法 [ J ]．江苏煤炭 ，2 0 0 4 1 2 6，3 2 ． [ 责任编辑 徐亚军] 、 上接 7页 部矿井 区充填开采积极性不高的一个原因。 4 缺乏约束机制和激励政策 国家 目前还 缺乏充填开采 “ 三下”压煤 的约束机制和激励 政 策 ，矿井进行充填开采基本是迫不得 已的行为；还 有煤可采的矿井 ，则根本不考虑充填开采 ，使资源 白白闲置造成浪费。国家现也正在制定相应的约束 制度和激励政策 ，强制煤矿企业必须在条件许可的 情况下进行充填开采 ，同时对充填开采给予一定的 奖励。 4 发展前景 综上所述 ，充填开采主要受充填材料来源、充 填效率和充填成本 的限制 ，对于充填开采积极性不 高的矿 区 井 来说 这 3个 方面 的原 因都存在 。 目前条件下 ，选择充填开采 “ 三下 ”压煤 的矿井 ， 都是迫不得已被动采用 的。迄今为止 ，全国充填开 采 的工作 面约 3 0个 ，充 填 开采 的年 总产量 超 过 1 0 M t 。按照 目前的发展趋势，充填开采可望得到 较快地发展 ，在今后 3 5 a内，充填开采 的工作面 有可能增加到 6 0个左右 ，年产量 3 0 Mt 左右。较之 1 3 ． 7 G t 的 “ 三 下” 压煤 总量 和 4 G t 的年 总产 量 ， 充填开采 “ 三下”压煤的比例仍很小。 5结束语 目前 ，充填开 采 “ 三下 ” 压煤 技 术 上可 行 、 经济上合 理 ，全 国应用 的矿 井 区越 来越 多 ， 呈方兴未艾之势；但 因客观条件的制约 ，充填开采 的总产量 比重仍很 小。一方 面，被 “ 三下 ”压煤 困扰的新老矿井应积极采用充填开采方法，作为煤 矿企业缓解 困难的途径之一 ；另一方面 ，充填与减 沉的关系 、充填材料强度与推进速度的关 系等一系 列问题也有待进一步地研究 ，充填材料的研究将是 重点。 [ 参考文献] [ 1 ]天地科技股份有限公 司开采设 计事业 部 ．大 同煤 矿集 团有 限 责任公司 “ 三下” 压煤开采可行性研究报告 [ R]．北京 天 地科技股份有限公 司开采设计事业部 ，2 0 0 4 ． [ 2 ]郭永长，于斌，徐法奎 ． 大同矿区 “ 三下”煤柱充填开采 可行性分析 [ J ]．煤矿开采 ，2 0 1 0，1 5 4 4 0 4 2 ． [ 3 ] 国家煤炭工业局 ．建筑 物 、水 体 、铁路 及主要 井巷煤 柱 留设 与压煤开采规程 [ M]．北京 煤炭工业 出版社 ，2 0 0 0 ． [ 责任编辑李青] 4 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m