液压支架系统污染的原因及对策.pdf

第 l 5卷 第 6期 总第 9 7期 2 0 1 0年 1 2月 煤矿 开 采 Co a l mi n i n g Te c hn o l o g y V o 1 ． 1 5 N o ． 6 S e ri e s N o ． 9 7 De c e mb e r 2 01 0 液压支架系统污染的原 因及对 策 刘鲤粽 ， 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 [ 摘要] 液压系统是液压支架工作的动力核心，其性能好坏直接影响液压支架的使用。液压 系统污染是液压支架故障的一个重要原因，为确保井下液压支架安全可靠地工作，结合液压支架液压 系统的特点，分析了系统污染的原因及其危害，并提出了预防措施。 [ 关键词] 液压支架；系统污染；原因；对策 [ 中图分类号]T D 3 5 5 ． 4 7 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 1 0 0 6 - 0 0 6 8 - 0 3 Po l l u t i o n Ca us e a nd Co u nt e r me a s ur e o f Po we r e d Su pp o r t Sy s t e m L I U Li ． z o ng ， 1 ．Mi n e O i l 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 Re 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 ； 2 ．S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f C o a l R e s o u r c e s M i n i n g＆E n v i r o n me n t P r o t e c t i n g ， 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 Ab s t r a c t Hy d r a u l i c s y s t e m i s t h e c o r e o f p o w e r e d s u p p o r t w h o s e q u a l i t y d i r e c t l y i n fl u e n c e s u s i n g e f f e c t o f p o w e r e d s u p p o r t ．P o l l u t i o n o f h y d r a u l i c s y s t e m i s a n i mp o r t a n t c a n s e o f ma l f u n c t i o n o f p o we r e d s u p p o rt．I n o r d e r t o ma k e u n d e r g r o u n d p o w e r e d s u p p o w o r k s a f e l y a n d r e l i a b l y ，t h e p a p e r a n a l y z e d p o l l u t i o n c a u s e a n d i t s h a z a r d b a s e d o n h y d r a u l i c s y s t e m ’ S c h a r a c t e r i s t i c o f p o we r e d s u p p o rt a n d p u t f o r wa r d pr e v e n t i o n me a s u r e． Ke y wor ds p o we r e d s u p po rt；s y s t e m p o l l u t i o n；c a us e；c o un t e r me a s ur e 综合机械化采煤中担任顶板支护和处理两大生 产环节 的液压支架，是井下维系正常生产 、确保人 身安全 的必要条件 J 。其液压系统是 以乳化液泵 站提供的高压乳化液为 动力，主要 由立柱 、千斤 顶、液压阀、管路和接头等组成。该系统性能好坏 直接影响液压支架 的使用 ，其可靠性和服务年限在 很大程度上取决于液压元件和工作介质清洁度 。 抗污染能力差是液压传动本身的突出缺点。实 践表明，井下恶劣的生产环境极易对支架液压系统 造成污染 ，从而直接影响液压作业系统的使用 。据 不完全统计，井下液压支架故障有 7 0 ％ ～8 0 ％是 因系统污染所致。为此 ，要保证液压系统正常、可 靠 的运行 ，必须要保持整个液压系统的清洁。 随着高产高效机械化采煤技术的推广普及，液 压支架系统的污染控制问题逐渐引起了行业的广泛 关注 ，找到液压系统污染的原因，有效控制污染对 液压生产作业系统的影响，提高液压生产作业系统 的实际使用寿命和可靠性 ，对实际生产具有重要 的 实用和经济意义。 1 液压系统污染的危害与来源 液压系统污染 已成为制约机械化采煤技术发 展、实现优质高效和安全生产的一大隐患。液压系 统污染会导致 系统窜漏液 、部件锈蚀 、密封失效 、 阀件失效、立柱涨缸、柱窝损坏和平衡连接座变形 损坏等故障，不但会造成支架液压系统失灵 ，还有 可能造成工作面不正常，甚至停产 。如遇特殊地质 条件 如 “ 三软”煤层 还可 能在顶板破碎和片 帮的情况下 ，因液压系统动力不足而引发歪架倒架 等安全事故。 1 ． 1 液压系统污染的危害 液压支架属于液压传动中泵一 缸系统 ，根据不 同元器件与液压支架 的相对位置 ，液压支架系统分 为乳化液泵站系统和支架液压系统 2部分 。采煤过 程使液压支架的工作环境存在大量粉尘 、煤灰等固 体颗粒 ，加上液压系统本身可能残存的铁屑、磨料 和焊渣等杂物非常容易污染支架液压系统并对乳化 液泵站系统和支架液压系统造成损害。 1 进人乳化液中的污染物 如煤屑和岩石 煤粉颗粒 以及残留在金属加工件中的铁屑等固体颗 粒 随乳化 液的流动而遍 布整 个液压 系统。当经 过操纵阀、单 向阀、双向锁 、安全阀和各种千斤顶 时会加剧对各处金属密封面、各种非金属密封件的 磨损，引起 阀的动作失灵 ，造成缸筒 内表 面的拉 伤 、液压元件漏液 、千斤顶推拉力不足 、立柱不能 正常升降、产生异常的声响与振动和安全阀卸压等 [ 收稿 日期 ]2 0 1 0 0 8 2 5 [ 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 N C S T E一 2 0 0 6 一 J K Z X一 1 8 2 [ 作者简介]刘鲤粽 1 9 7 9 一 ，男，山东莱州人，工程师，主要从事矿用油品的科研开发工作。 68 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘鲤粽液压支架系统污染的原因及对策 2 0 1 0年第6期 事故 ，甚至部件报废 。 2 污染 物会 堵塞或卡死液压元 件的节流孔 或节流缝 隙 尤其是液控或 电液控先导滤芯等 ， 改变液压系统 的工作性能 ，引起动作失调甚至完全 失灵，产生误动作而造成事故 ；还可能引起阀件 、 滤网和胶管堵塞等故障。堵塞严重时会 因阻力过大 而将滤网击穿丧失过滤作用或导致爆管 ，造成液压 系统的恶性循环。 3 残 留在各个液 压元件 中的洗涤剂 和混入 乳化液中的其他有害油脂随乳化液流到整个液压系 统时 ，将导致传动介质有效成分析出而影响液压元 件的润滑性能以及传动介质 的稳定性和防锈性 等， 易使缸体 、阀件锈蚀 ，橡胶密封件失效 ，同时降低 过滤网附着污染物的能力。 4 系统 内循环 的某些 污染物能为细菌 繁殖 提供载体 ，一定 条件下在 系统和管路 中会孳生 细 菌，产生粘稠物 ，附着堵塞过滤器 ，并会使配液腐 败变酸 ，腐蚀支架系统。 5 各种 金 属颗 粒 、煤 尘 、氧化 物 及水 垢 、 油类降解物等的混合污染物很容易使抗污染较弱的 安全阀产生堵塞而失效 ，并会导致立柱涨缸 、柱窝 损坏和平衡连接座变形损坏等故障。 1 ． 2 液压系统污染的来源及原因 液压系统潜在 的污染是 由系统 中的各液压元 件 、高低压胶管在生产 、运输 、安装 、调试 、检修 过程 中产生的，同时乳化油及乳化液等在加工 、配 制 、储运时也会产生污染。从乳化液泵站到采煤工 作面管路总长超过 1 k m，接头插 口多达 4 0 0 0多个 。 结构的复杂性导致系统污染 的原因很 多，主要有系 统 自身污染和外部污染两种 。特别是外部污染对支 架液压系统影响最为严重。 1 系统 自身污染 液压支架及其各 部件在 生产制作过程 中不可避免地会在系统 内部残 留下切 屑、毛刺、型砂 、涂料 、磨 料 、焊渣 、锈 片 、煤 粉、橡胶粉末和灰尘等 固体颗粒 ，有的含量惊人 ， 对液压系统 的危害非常大。如淮南某矿在一套新工 作面支架 共 1 2 0架 地 面安装调试 过程 中就 曾 发现有 2架缸体 中残 留约 2 0 k g油泥等污物 ，如不 清理这 2套支架足以完全污染整个液压系统。 2 系统外部 污染 外部 污染实际上是在 外 界环境污染 的条件下产生的，每个综采工作面的各 种液压元件有几千件 ，在支架运输 、安装、调试 、 日常使用 、检修和大修过程 中，由于工作环境不清 洁 ，残 留在各元件接触界面 、接 口的污染物都会随 系统的运行进入液压系统而导致 系统污染。另外 ， 乳化液泵箱的通气孔 、加料 口、乳化油桶等也都是 环境污染物侵入的通道。 3 污染产 生原 因 液压元 件、组件 运输 中 油 口没有用防雨纸或塑料包装纸包好 ，以致受到粉 尘 、雨水等的污染 。对受到轻度污染的油 口没有采 取补救措施 ，对污染严 重 的液 压元件没有再 次分 解 、清洗 ，直接下井安装 ；井下设备安装 过程 中， 工作面的灰尘 和煤 粉等随设备安 装而进入液压 系 统 ；支架安装调试期间使用的不合格乳化油残留在 系统中发霉变臭 ，甚至引起细菌孳生 ，产生各种有 害菌群而给系统带来巨大的危害 ；同时在液压系统 金属接触面之间涂抹的黄油在一定条件下也能变质 污染液压系统 ；工作面环境恶劣 ，粉尘大 ，液箱敞 口管理容易 引入固体颗粒和煤粉等杂质。立柱、千 斤顶由于工作过程中活塞杆裸露在外直接和环境相 接触 ，尽管在导 向套上装有防尘圈及密封件等 ，但 也难免将尘埃 、污物带人液压系统 ；使用劣质 的乳 化液产品 ，在生产过程 中产生油皂漂浮在液箱表面 和管路系统 中，结合煤粉等颗粒物质而形成大粒径 的新污染 物 ；支架 检修或升井 大修 中，维修环境 差 ，工人操作不规范，有的将 已生锈的立柱 、推移 千斤顶和已损坏的密封件重新换上 ，或不进行清洁 处理野蛮更换胶管 、总成及各类阀件 ，仅将外观维 修一下即交付使用 ，也容易引入各种杂质。 2控制支架液压 系统污染的对策 造成支架液压系统污染的因素是多方面的，以 现有的技术和材料 ，要想完全消除液压系统的污染 是很难做到 的，但可 以从支架生产 、运输 、安装 、 调试 、日常维护和大修等环节采取有效 的措施最大 限度地减缓或消除污染 。 2 ． 1 减少系统 自身污染 在液压系统各部件的加工及初装过程中，要求 操作者每一步都要采取保洁措施 ，最大限度地降低 液压系统污染 ，确保系统能够安全 、可靠地运行 。 首先 ，要加强对 零件 加工 的污染控制 如零 件 的所有加工工序都要滴加润滑液或清洗液 ，以确 保表面加工质量 。 其次 ，在新 的液压件组装前 ，旧的液压件受到 污染后都必须经过清洗方可使用 。 最后 ，进行装配时要佩戴手套 ，不用纤维织品 擦拭安装 面以防止纤维类脏物侵入阀内，已装配完 的液压元件 、组件暂不进行安装时 ，应将其所有油 口用塑料塞子堵住。 2 ． 2 减少外部污染 6 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第9 7期 煤 矿 开 采 2 0 1 0年第6期 1 液压元件 、组件运输 中应注意 防尘 、防 雨 ，长途运输特别是海上运输的液压元件一定要用 防雨纸或塑料包装纸包装 ，并放入适量 的干燥剂 ， 不允许雨水 、海水接触液压件。装箱前和开箱后应 仔细检查所有油 口是否用塞子堵住 ，对受到轻度污 染的油口及时采取补救措施 ，对污染严重的液压元 件必须再次分解 、清洗 。 2 在井下安装调试 过程 中，必须确保工作 环境清洁 ，装配时要佩戴手套并检查所有接 口是否 洁净 ，如发现有脏物侵人液压元件 内，应分解清洗 后再组 装 。 3 不 管生产 、运 输 和安 装 过程 如何严 格 ， 系统内总不免残存部分杂质。因此 ，在系统调试和 试生产前期 ，必须按照一定的操作规程对液压系统 进行彻底的清洗和回液排空 ，将残 留在立柱缸底和 阀腔的煤粉 、岩粒和铁屑等冲出系统。 4 加强 现场 日常维护 ，盖严液箱 盖 ，发现 杂质及时清理 ，至少每月刷洗 1 次液箱。 5 对设备进行正常 的维护检修 时，一定要 先清理现场的环境 。拆下的零部件要放在干净 的地 方 ，并且用塑料膜盖好 ，严禁乱拆 、乱放 。对操纵 阀、千斤顶 、安全阀和双 向锁等液压元件不要在井 下检修 ，应整体更换。同时定期清洗 、更换各种过 滤器 ，对裸露在外立柱的活柱及其他千斤顶的活塞 杆要及时擦拭干净，以有效切断和减少外界因素 尘埃 、颗粒 、水等对液压系统的污染。 6 支架大修是液压 系统污染控制 的关键环 节，要在清洁环境 内进行 ，必须严格监管 。 必要时矿上可派人监督其修配和换件全过程 ， 并对其实用性和可操作性进行测试抽查 ，尤其对于 向社会招议标 的大修更应严格监控。 7 提高系统配置 ，在液箱出 口进液管路处 增加高压反冲洗过滤器或支架反冲洗过滤器 ，提高 过滤精度 ，减少污染。 2 ． 3 严把乳化液质量关和配制关 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。 1 关 注配液水质 ，加强水质监 管，条件允 许的可上软化水装置 。尽量选用无悬浮物 、p H值 6～ 9 ，氯化物和硫化物含量较低的中性软水 。 ◆ ◆ ◆ ◆◆ ◆ ◆⋯◆ ◆ ◆◆◆ ◆◆ 欢避订阅 ● i 电话 0 1 0 8 4 2 6 2 7 2 8 传真 ●⋯ ◆⋯ ●l ◆ ◆◆◆◆Ⅲ◆◆◆ ◆ 7 0 2 对于 电液控制 系统要选用热力学一 相体系的 电液控专用支架浓缩 液 ，避免产生 油皂堵塞滤芯。 3 严格按照 MT 7 6 2 0 0 2标准要求合理配置 乳化液 ，采用 自动配液装置加强浓度监测 ，保证对 液压系统各部件的保护 ，减少新的污染物产生。 4 由于不 同种类 的乳化油或浓缩液化学成 分不同，绝对不能混用 ，否则液压液性质将发生根 本变化 ，造成 内部再度污染。 2 ． 4 提高液压元件的抗污染能力 针对 目前众多液压元件抗污染低 的特点 ，从材 质和功能等方面提高液压元件的抗污染能力也是控 制液压系统污染的有效途径。 2 ． 5 制定相关行业标准 支架液压系统污染控制是个系统工程 ，需要从 液压支架的产品研发 、制造 、质检 、使用管理 、维 修及设备大修等各个环节来控制，亟需相关行业标 准，并加强监管 ，以做到有章可循 。 3 结束语 支架液压系统污染是导致支架主要液压元件与 构件变形损坏的隐患，只有液压系统运行正常 ，才 能减少支架的窜漏液和 自落等 问题，使支架操作、 放煤等作业更加容易到位，减缓支架检修工和支架 工的劳动量及工作强度 ，适当减少上岗人数和材料 配件的消耗 ，从源头上避免一些机电和生产事故 的 发生 ，提升工作人员 的安全系数 。 同时液压系统的污染与控制是一个极为复杂的 课题 。目前应从设计、生产 、质检 、运输 、安装 、 调试和 日常管理及检修等方面来控制污染 ，最大限 度地减少污染危害。 支架液压系统污染是客观存在的。随着科学的 发展 ，新的液压元件的出现与应用和新的材料使用 及维护 ，管理人员素质的提高，对控制污染也必将 出现新的进步 。 [ 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 ] 高树荣 ．液压 系统在支 架加工 、检修 、安装 过程 中的污染控 制 [ J ]．液压与气动 ，2 0 0 4 7 7 3 - 7 4 ． [ 责任编辑 王兴库] ’ ’ ’’’’” ’ ⋯’ ’ ’⋯ 。 ⋯’ 。 ’ 。 ’ ． e- ’ ’ 欢娅贿稿 欢娅惠登广告。 ； O l O 8 4 2 6 2 7 2 8 电子信箱 M K K C c h i n a j o u rn a l n e ti c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m