焦潞平
(山西长治郊区三元南耀吉安煤业有限公司, 山西 长治 046031)
采煤机液压系统油液是能量承受和传输的介质,如果油液被污染,如混入煤尘、岩尘等固体杂质,液压马达、主油泵、齿轮、管路、各类阀组等元件等均可能受污染而受损,导致液压牵引系统失效。据美国麻省理工学院R博士的统计数据,采煤机的液压牵引系统故障率高达七成来自于油液污染;而据日本Nippon公司实验验证,如果对液压系统的油液污染进行主动防治,可减少液压接触元件磨损率达九成,主油泵使用寿命延长八成,其他各部元件寿命均可延长五倍以上[1-3]。
按照污染形态来分油液污染主要包括固体类、液体类和气体类等类型,固体类如煤尘岩尘颗粒、元件磨损碎屑等,液体类如水、油路中各类化学污染物等,气体类则主要是油液化学反应生成的各类有害气体等。
按照油液污染的来源分析,则主要包括原生污染物、生成污染物和外界污染物三种。第一,原生污染物。主要是液压元件等在生产及使用过程中因为工艺等原因产生的焊渣、碎屑、灰尘等杂质,因使用前或使用过程中未及时清理,导致这些杂质在油液系统中持续作用,损毁液压元件等,因此液压元件在生产及使用过程中应及时注意清理,防止使用前被污染等。第二,生成污染物。主要是由于齿轮等液压元件在使用过程中因为磨损、撞击、锈蚀等原因产生或脱落出金属颗粒、碎屑等,对元件运行造成损害,因此,要在液压系统中安装过滤器,并对其进行定期维护,并通过检测手段对油液的清洁度进行定期检查,并进行定期过滤及清理处理,除去油液中的杂质。第三,外界污染物。主要是在现场作业过程中混入油液系统的杂质,包括井下加油时注入的油液混有杂质、注油口煤尘颗粒混入等,应加强现场管理,避免杂质混入。
采煤机液压系统中均存在一个储存油液的装置即油箱,除了最基本的储存功能,其还能够使油液得到过滤和散热。理论分析认为,油箱体积V对液压系统的净化效率有一定影响,从而成为油液污染控制的重要因素。对于油箱的体积V,设计时尺寸一般为高压主油泵流量的6倍左右,或低压主油泵的3倍左右,此为传统的油箱尺寸取值方法[4]。
但是传统方法为了达到储存量及流量保证,取得的油箱尺寸往往较大,留有较大富余系数,造成液压系统的自重过大,效率较低。液压系统工作时,油箱内油液量随时变化,正负气压效应会使外界煤尘颗粒等有进入系统的可能,从而形成油液污染。根据图1所示,油箱自带的过滤及清洗功能会对进入液压系统的杂质颗粒进行处理,M为进入油液系统的杂质颗粒,t为处理时间,对于相同数量的M0杂质颗粒,若要处理到标准稳定值M0,当油箱体积为V时,耗时为t3,体积为V/2时,耗时为t2,体积为V/4时,耗时为 t1,显然 t1<t2<t3,故可得出油箱体积越小,越有利于油液污染控制的结果。因此,应加强对小油箱理论[5]的研究及应用,改变传统的油箱设计理念,提高液压系统自身清洁能力。
图1 油箱体积对油液杂质控制的影响
1)加强液压油脂管理。应加强成品油脂的采购合格管理,加强源头控制;加强油脂沾染工具的清洁管理,如吸油泵、油桶、油斗等,使用前清洗,使用后妥善保存,不可混用乱用;加强使用管理,现场作业人员在提油、运油、注油等各个环节必须加强清洁管理,杜绝污染颗粒随油脂进入液压系统。
2)加强液压元件管理。应加强液压元配件的采购合格管理,杜绝残次品元件,加强源头控制;加强液压元件的运输、储存、保养管理,防止元件人为碰撞、损伤、锈蚀、污染等;加强液压元配件的使用管理,各类元配件进入液压系统使用前,必须使用专用清洁剂及清洁工具彻底清洗,除去铁屑、毛刺、油污等杂质,并加强装配期间的污染管理及清洁环节管理,搭设合格防尘棚,作业人员应高度负责,杜绝使用沾染污染物的元件。
3)加强采煤机的日常维护。生产班作业人员使用采煤机时应注重保持采煤机卫生,尤其是作业完毕后加强对采煤机机身的卫生清理,防止煤尘颗粒堆积;检修班作业人员应加强对采煤机液压系统的日常监测及清理,定期进行污染程度监测分析、油质分析、元配件损伤分析、油脂泄漏分析,并进行针对性处理,防止采煤机带病作业。
4)加强采煤机自身系统的污染控制。首先从采煤机设计角度,应重视小油箱理论对污染杂质的处理效率的提高作用,并不断应用于研究及实践应用;同时,对于采煤机自身清洁过滤器等元件的选择应结合液压系统的具体工作参数确定,既能保证合格的过滤性能,又要防止浪费,并需加强过滤性能的监测及维护。
采煤机液压系统的可靠运行对整个采煤机系统至关重要,而加强液压系统油液污染的防治更是重中之重,科技工作者应不断加强科研技术攻关,研发自清洁能力更强的液压系统元件及采煤机,煤矿企业管理人员应注重科学管理,制定完善可行的污染防控及治理措施,基层使用及维护人员更应加强责任心,加强采煤机检修维护,重视液压系统的污染控制,以提高采煤机的整体运行可靠性。
[1] 谢俊芬,庞新宇.采煤机液压系统常见故障分析与处理[J].煤炭技术,2015,34(6):214-216.
[2] 孟锋,张锋,刘文东,等.采煤机液压油的污染控制及改进方法[J].煤矿机械,2011,32(12):202-204.
[3] 周海强,周志强.行走机械液压全系统过滤方法[J].流体传动与控制,2013(5):46-50;52.
[4] 雷天觉.液压工程手册[M].北京:机械工业出版社,1990:1 791-1 794.
[5] 张文龙.煤机装备液压系统可靠性及其油液污染控制技术研究[D].太原:太原理工大学,2017.