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采煤机液压系统故障分析与排除 Failure Analysis and Exclustion for Hydraulic Machinery of Shearer 宋文广 张永功 张福强 赵忠海 山东里能里彦矿业有限公司,山东 邹城273517 摘 要 文章通过对目前行业中应用较多,液压传动应用比较典型,零、部件通用程度较高的6MG200-W 型双滚筒采煤机的液压系统和现场常见故障进行分析,提供了现场应用中积累的丰富经验和完备的故障处理预案。 关键词 液压传动 液压系统 故障分析 液压传动应用于采掘机械具有较多无可比拟的优点,但易出现油液泄漏和元件阻塞,故障不易判断和排除的缺点,使得液压牵引采煤机在现场操作中,液压系统故障率占到整个采煤机故障的80以上。因此,在实际工作中,熟练掌握采煤机液压系统的理论知识,善于归纳分析故障征兆和现象,准确判定采煤机液压系统的故障点并能及时排除显得十分重要。这里以目前行业中应用较多,液压传动应用比较典型,零、部件通用程度较高的6MG200-W 型双滚筒采煤机为例,对其液压系统和现场常见故障进行分析。 一、6MG200-W 型双滚筒采煤机液压传动系统概述 6MG200-W 型双滚筒采煤机液压系统主要包括牵引液压系统、保护液压系统和调高液压系统。牵引液压系统主要有主回路、补油和热交换回路;保护系统有高、低压保护系统、电机功率超载保护系统、恒压控制系统和油泵自动回零及过零保护系统;调高液压系统主要由调高泵、手动换向阀、左右调高油缸和液压锁等组成。如图1所示 、主油泵 2、液压马达 3、低压安全阀 4、梭形阀 5、低压溢流阀 6、高压安全阀 7、冷却器 8、双联齿轮泵 9、手压泵 10、粗过滤器 11、精过滤器 12、安全阀 13、刹车电磁阀 14、制动器油缸 15、功控电磁阀 16远程调压阀 17、伺服阀 18、失压控制法 19、变量油缸20、手动换向阀 21、液压锁 22、调高油缸 23、压力表1 24、压力表2 25压力表3 26、压力表4 图1 6MG-200W采煤机液压传动系统 图 二、液压传动系统故障一般分析理论基础和方法 一分析原理 排除正常损失,理想的液压系统是一个封闭的做功系统,它遵循能量守恒定律。如图1所示,用于采煤机牵引的主回路是由一台ZB-125斜轴式轴向柱塞变量泵1和两只并联的A2F107W6.1Z1型液压马达2组合而成的闭式系统,根据能量守恒定律,牵引液压系统作功的外在表现形式可用公式△pQt Fvt表示, 由上式,得到△pQFv,即主回路作功功率等于采煤机的牵引功率。 式中△p-表示主回路高、低压压差; Q-表示主回路的流量; F-采煤机的牵引力,值取决于牵引阻力; V-采煤机的牵引速度; t-牵引作功时间。 由此我们可以分析采煤机在同一工作 面工作,牵引阻力的变化不大,即上式中F 基本为定值,牵引液压系统常见的故障,不牵引、单向牵引和牵引速度下降,即V的变化主要与主回路的压差△p和流量Q有关。可见,除了主要元件故障,影响上述参数变化的原因无外乎是系统补油不足、油液泄漏、辅助液压元件阻塞造成油路不畅等因素。 补油和热交换回路是为了补充主回路 中的泄漏损失,防止主泵吸空,辅助泵双联齿轮泵8前泵将冷油从油池经粗过滤器10吸入,再经精过滤器11补入主回路低压侧建立起背压;同时,从马达排至主回路低压侧的部分热油经梭形阀4,低压溢流阀5,冷却器7和一单向阀回油池。 高压保护系统是在采煤机运行时,如遇到牵引阻力急剧增加,主回路压力急剧上升,超过高压安全阀6调定压力15MPa时,高压油经梭形阀4,高压安全阀6,低压溢流阀5,冷却器7和单向阀回油池卸载。 低压保护系统是在主回路背压低于低 压溢流阀5调定压力2.0MPa时,背压不足,失压阀18作用于变量油缸19,进而使主泵1摆角回零,停机抱闸制动。 电机功率超载保护系统,是在采煤机工作时遇到牵引速度过快,煤质坚硬,煤层中含有夹矸等因素造成电动机功率超载时,功控电磁阀15作用于失压阀18,变量油缸19,进而使主油泵1摆角减小,采煤机减速,功率减小。 恒压控制系统由远程调压阀16和失压阀18,伺服阀17,变量油缸19和阻尼孔组成。远程调压阀16调定压力15MPa,通过对主回路恒压控制,使牵引阻力在采煤机额定最大牵引力内变化时,采煤机牵引速度不便,超过采煤机额定最大牵引力时,速度下降。 自动回零保护及过零保护系统,当采煤机停机时,失压阀18失压,使变量油缸19处于中位,主油泵1自动回零;当采煤机牵引改变方向时,通过与调速手把零位连锁的继电器失电抱闸制动,使采煤机反向由零速启动增速。 用于调高的液压系统是由调高泵双联齿轮泵8后泵、两个手动换向阀20、两个液压锁21和两个调高油缸22组合而成的液压系统,调高液压系统常见的故障,不调高,单向调高,单摇臂调高,摇臂自动下降也是由油液泄漏或辅助液压元件阻塞造成的。 二分析方法 听听取当班采煤机司机介绍发生故障前后的运行状态,尤其是细微现象;摸用手摸可能发生故障点的外壳,判断温度变化情况和振动情况;看看液压系统有无渗漏,特别是主要液压元件、接头密封处、配合面有无渗漏显现;分析根据以上情况进行科学的综合分析,准确找出故障的原因和故障点,提出可行的处理方案,尽快排除故障。 三、6MG200-W型双滚筒采煤机液压传动系统常见故障及排除 一采煤机不牵引在空载工况下,采煤机不牵引,排除故障时,首先弄清楚机器自带的压力表调定值及其意义,总起来看有以下几个情况 1、背压压力不下降 1油马达损坏背压压力不下降说明 辅油泵双联齿轮泵8前泵工作正常,此时若高压压力正常,说明主泵工作正常且煤机未受到制动等阻碍,那么就是系统中的执行部件油马达故障而不牵引,一般会出现脱齿或断轴,可以通过机械声响来判断。 处理维修或更换油马达。 2功控电磁阀等伺服液压系统故障背压压力不下降说明辅助泵工作正常,同时也说明伺服液压系统的油压也是有保障的,此时若高压压力为零,说明主泵工作不正常,原因一般有两种情况,一是主泵不转,这种情况是机械故障易发现也很少出现,二是主泵未产生摆角所致,此时应该检查伺服液压系统的失压阀、功控电磁阀等油路,通常会出现阀芯卡塞或弹簧失效,控制油不能进入失压阀,使主泵不能产生摆角,造成煤机不牵引。 处理清洗、调整或更换功控电磁阀等。 3刹车电磁阀电控失灵等原因造成的制动油路不通背压压力不下降且高压压力持续升高的情况下,说明主泵工作正常但煤机受到制动等阻碍,就应该检查制动油路,刹车电磁阀电控失灵或阀芯卡塞,使制动器始终处于制动状态,导致采煤机无法牵引。 处理清洗、调整阀芯或更换电磁阀。 4其他故障高压安全阀的调定压力过低,主油泵脱齿或断轴等可使机器产生不正常声响,失压阀不动作。 处理调整高压安全阀,更换主油泵。 2、背压下降 1辅助油泵损坏,辅助油泵为齿轮泵,当发生键侧压溃、断轴或两侧密封面严重拉毛时,系统建立不起背压或者背压很低,当背压低于1.5MPa时,失压控制阀起低压保护作用,同时制动器处于制动状态,采煤机不能牵引。 处理维修或更换辅助油泵。 2高低压油路严重泄漏当主油管严重渗漏时,高低压都不显示压力,辅助油泵吸油管渗漏时,短时间还能建立起较小的压力。 处理维修高低压油路漏点,更换密封或管线。 3低压溢流阀和低压安全阀故障低压安全阀和低压溢流阀的阀芯卡塞以及调节弹簧损坏或调节弹簧座松动,都将使低压油卸载,采煤机不能正常工作。 处理清洗、调整低压溢流阀和低压安全阀。 4主油泵严重漏损常见的为配油盘拉毛,主油泵油液大量外泄,背压下降,采煤机不能牵引,这种故障有一个长期的逐渐严重的形成过程。 处理维修或更换主油泵。 5油马达严重泄漏常见的有油马达密封损坏,油液大量外泄,开机时高低压接近额定压力瞬间下降到零。 处理维修油马达密封并检查回油管通透性。 6过滤器堵塞,补油压力、流量不足。 处理清洗过滤器或更换滤芯。 二采煤机单向牵引不牵引侧的分支部件按一分析外,还应考虑到以下两点。 1梭形阀单向卡死; 处理清洗或更换阀组。 2伺服阀上一个阻尼孔堵塞。 处理清洗伺服阀。 三牵引速度下降 1、主油泵、油马达容积效率降低,内外漏损增加; 处理更换主油泵、油马达。 2、高压溢流阀失调。 处理调整高压溢流阀。 3、液压油严重污染,油中杂质超限,造成单向阀、梭形阀,背压阀等阀芯卡塞; 处理更换液压油,清洗阀组。 4、油温度过高,液压油粘度下降。 处理检查冷却系统,确保油温正常。 四摇臂不调高 1调高泵损坏。 处理检修或更换调高泵。 2高压管线损坏或接头密封损坏。 处理更换管线、密封,紧固连接螺栓。 3安全阀失灵,调高压力不足。 处理调整或更换安全阀。 4调高油缸内活塞密封圈损坏或缸体焊接脱焊。 处理更换密封或油缸。 5油缸液压锁密封不严,窜油。 处理检修或更换液压锁。 6粗滤油器严重堵塞。 处理清洗或更换滤芯。 三注意事项 1、液压系统故障可能是由多方面原因造成的,查找故障要先简单后复杂,先外部后内部,先主回路后辅助、控制回路,避免在弄清原因之前盲目拆卸; 2、采煤机出现异常振动、噪音、漏油、发热等,要立即停机,并在点动的过程中一摸二看三观察,确定异常部位; 3、更换元部件要先检查是否合格,元件及管路的连接要严密牢固,无松动不渗漏; 4、故障排除后要空载点动试机,观察短暂运行是否正常,然后空载运行,最后带载运行; 5、采煤机液压系统设有较多保护和控制系统,日常使用和维修不能随意撤除,从而导致更严重的故障和造成不必要的经济 损失。 结束语 对液压元件和系统管路的故障,可以从其构造原理入手,通过分析验证,归纳总结,积累经验,建立液压系统故障分析诊断预案,实现科学、准确、高效的查找和排除。 参考文献 1、采矿学徐永圻,徐州中国矿业大学出版社,2006年; 2、流体力学催桂香/张兆顺,北京清华大学出版社,2006年; 3、液压传动与采掘机械王启广,徐州中国矿业大学出版社,2005年。 作者简介 宋文广,男, 1976-,河南新乡人,工程师, 1999年毕业于山东矿业学院采矿工程专业本科,现任山东里能里彦矿业有限公司里彦煤矿机械化采煤工程师。 Failure Analysis and Exclustion for Hydraulic Machinery of Shearer SONG Wen-guang,ZHANG Y ong-gong,ZHANG Fu-qiang,ZHAO Zhong-hai Shangdong Lineng Liyan Mineral Industry Co,.Ltd,Zoucheng 273517,China Abstract 6MG200-W double-drum shearer is widely used in most of the Coal Mining Industry, its Hydraulic Machinery is very typical, and its parts are also very general. Base on our working experience with 6MG200-W, here is our analysises regarding the general failure, and experienced handling processes are also provided. Key words Hydraulic Machinery, Hydraulic and pneumatic drive, Failure Analysis 附 工作单位山东省邹城市太平镇山东里能里彦矿业有限公司。 邮编273517。 电话0537-*******,133********。 E-
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