淺議液壓支架制造總裝廠房的動力系統(tǒng)施工方案

摘要：文章分析液壓支架的產品技術特點，系統(tǒng)介紹乳化液泵站系統(tǒng)和供應管道施工方案。以鄭州煤礦機械集團有限責任公司高端液壓支架項目總裝廠房的泵站為例，介紹其實施方案，并提出一些其它設計注意事項。

關鍵詞：液壓支架；乳化液泵站；動力系統(tǒng)

中圖分類號：TD355.4文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）20-0163-03

我國的能源資源“多煤少氣缺油”。由于煤炭資源的大量需求，促使對高性能、安全型、高回采率的采煤設備的迫切需求，使得采煤綜采設備的制造提出了很高的要求。作為“三機一架”的液壓支架，對井下煤礦的安全生產起著不可忽視的作用。

液壓支架是一種以液壓為動力實現(xiàn)升降，前移等運動，用于支撐和維護頂板，提供安全作業(yè)空間的支護設備。

以中煤集團下屬裝備公司產ZY17000/33/75D液壓支架為例，其主要技術參數(shù)和技術特征如下：操縱方式為電液控制；工作阻力為10 000～16 000 kN；支護強度為1～1.6 MPa；高度為2.2～7 m；中心距為1 750～2 050 mm；泵站壓力為31.5 MPa。

隨著采煤工作面設備的大型化，乳化液泵站也向著大流量、高壓力、高可靠性方向發(fā)展。乳化液泵站系統(tǒng)作為液壓支架的動力心臟，乳化液泵站系統(tǒng)的要求對產品調試決定了產品的工作性能。

1乳化液泵站系統(tǒng)的設計

乳化液泵站用來向綜采工作面液壓支架及其他用乳化液的液壓裝置輸送乳化液的設備。它是液壓支架的動力源，它的工作好壞直接影響著液壓支架的工作性能和使用效果。對于每個液壓支架的出廠，都必須進行充液進行調試。

乳化液介質具有阻燃、防爆的作用，另外采煤過程中大量的乳化液介質回收存在很大的困難，通常直接排出。由于乳化液是用中性軟水和乳化液，按95:5的重量比配制而成，價格低廉，使用成本低。因而乳化液在煤礦企業(yè)中運用越來越廣泛。

乳化液泵站由液壓系統(tǒng)、乳化液泵及乳化液箱、乳化液池組成。

乳化液泵站的液壓系統(tǒng)如圖 1 所示。

乳化液泵由專業(yè)廠家提供，從80 L/min到400L/min，壓力達到31.5 MPa。泵站除了需布置乳化液泵外，對于運往我國北方的支架需單獨配上防凍液泵，流量80 L/min到125 L/min。

隨著人們對工作條件的要求和煤礦安全的關注，新產品的液壓支架具有噴霧的作用，對于減輕礦井中空氣中煤粉的含量，起到了很大的安全作用，對于煤礦企業(yè)要求對支架中的噴霧器進行試驗，必要時泵站配置10 MPa的噴霧泵進行試驗。

由于供液壓力31.5 MPa，回液壓力20 MPa，為了減少乳化液回程的沖擊，設置了蓄能器。對于回收的乳化液，必須經(jīng)過過濾。

為了節(jié)約用水，在乳化液箱或者水池配有配液器裝置，當乳化液箱液位降低至規(guī)定值（200 L）時，只需打開供水截止閥，配液器就按照配液比例要求配置乳化液，自動對液箱加液。另外，采煤工作而使用的液壓支架數(shù)量多，一個工作而需要100～150架不等的液壓支架。對于動作調試完后，大量的乳化液回液的回收，必須設置一個足夠容積的水箱或水池必須進行回收。

乳化液泵站的工作壓力，主要根據(jù)立柱的初撐力或千斤頂?shù)淖畲笸屏泶_定。乳化液泵站的壓力，必須選用前面兩項計算中的最大值，并考慮管路壓力損失（一般占工作壓力的10%～20%）。根據(jù)ZY17000/32/70D的技術參數(shù)，其最大工作阻力17 000 kN，選用31.5 MPa的泵站壓力。

泵站的流量應根據(jù)每架支架在移架工作循環(huán)中需要動作的液壓缸的最大流量來確定。由于在操作中還需要一定的輔助時間，同時還要考慮系統(tǒng)的漏損，所以泵站的實際流量比計算值要大一些。乳化液箱的容積大小，應滿足下列要求的前提下確定：

①乳化液箱容積必須大于乳化液泵排量的6～10倍（乳化液箱最低液位時存貯的液量，約為200 L）。

②乳化液箱容積應能容納全部主進、回液管路的回流液量。

③乳化液箱容積應能容納因一批支架采高變化引起的支架所需液量差。

乳化液的水質要求:乳化液的水質為中性軟水，對于各地方水質條件不一樣，為了達到試驗時乳化液要求，必要時需配置軟水生產設備。

2動力系統(tǒng)的施工方案介紹

目前乳化液的供應采用無縫鋼管（材質Q235A）道供應，可采用埋地敷設和架空布置。

2.1乳化液管道埋地敷設

埋地處理，與車間排水溝共用。我院首次提出管道溝設計為階梯狀，管道不放排水溝底防止管道生銹。其示意圖如下圖２所示。

2.2乳化液管道架空布置

①管道選擇。目前國內對高壓液壓管件設計按H4-67標準進行：

管道計算壁厚t=P.D/（2(S.■+P.Y））

式中，P為設計壓力，32 MPa；D為管道外徑；S為許用應力；■為焊縫系數(shù)，1；Y為計算系數(shù)，0.4。

根據(jù)標準：管道厚度偏差為管道壁厚的20%；腐蝕裕量取1 mm；機械加工深度為0.5 mm，管道壁厚T=t+管道厚度偏差+腐蝕裕量+機械加工深度。

按照標準通用的鋼管系列，根據(jù)公稱壓力32 MPa下外徑DN壁厚為T的碳鋼鋼管是否滿足。

②閥門選擇。目前使用較多的閥門選用角式截止閥，首先截止閥可以緩慢開啟，起到保護作用；其次便于操作，其他型式閥門比較難開啟。

③廠房內考慮架空，而泵房內設管溝。廠房與泵房之間設計管道吊架起承重作用，每跨鋼柱上設固定支架。示意圖如圖3所示。

兩種方案的優(yōu)缺點對比：

管道架空布置布置有利于后期維修，管道不容易與車間的電纜管線交叉，但液壓支架調試過程中，乳化液回液時會有較大的沖擊力，產生震動，其固定支架需做好減震處理。

管道埋地敷設，管道隱蔽性好，不影響廠房美觀，同時車間內噪音小，缺點是安裝前需先施工管道溝，穿越車間通道時，需埋設過線管。

乳化液的儲存、回收可采用乳化液水箱和乳化液水池。乳化液水箱集中了儲存、回收、過濾和沉淀的功能，在煤礦井的生產中廣泛使用。

乳化液箱除供應泵的乳化液外，在箱內安裝有液壓系統(tǒng)的元部件，如過濾器、安全閥、卸載閥、蓄能器、壓力表等。箱體由乳化液箱和乳化液箱組成，箱體的容積約為乳化液泵流量的6～10倍。

由于乳化液泵為24 h工作，電負荷高，負荷系數(shù)取0.6，為保證廠房的生產周期，還需考慮一定數(shù)量的備用泵，通常為兩用一備。總裝廠房的用電負荷基本上集中在泵站，因此廠房的配變電所應靠近乳化液泵站。由于乳化液一般為軟啟動，泵站需設控制室。

針對供應大流量的乳化液，采用乳化液箱遠遠不能滿足大批量生產的需求。如鄭州煤礦機械有限公司年產15 000架支架所需乳化液流量達1 600 L/min，采用乳化液箱的成本較大。采用乳化液池的做法就相對比較合適。

如圖4所示為鄭州煤礦機械有限公司新廠區(qū)總裝廠房泵站布置。

本泵站為混凝土框架結構，與廠房之間做降噪措施，監(jiān)控室與泵站的窗為雙層玻璃窗，門為吸音門。泵站配備3 t的電動單梁起重機，便于安裝\\維修乳化液泵。

乳化液泵房面積為547 m2，乳化液池尺寸為28 m×4 m×3.3 m，防凍液池尺寸為5 m×4 m×3.3 m，液池下沉1.3 m。乳化液泵用自來水冷卻，液池有200 mm寬排水溝，防止積水淹沒電機造成電機燒毀。同時泵安裝標高-0.8 m，周圍有排水溝低于泵底安裝平面，以防止雨水（地下水）倒灌泵站。

乳化液泵共采用8臺，其中WRB400/31.5型泵四臺，WRB200/31.5型泵三臺供應液壓支架安裝時的乳化液供應，WRB200/31.5型泵一臺供應冬季安裝時所需的防凍液。乳化液泵站的工作壓力均為31.5 MPa。

乳化液泵出液口管徑Φ76 mm，回液口管徑Φ108 mm，埋入地下400 mm深。供應點管徑采用標準管徑接入液壓支架各種液壓管實現(xiàn)試驗動作。每天平均乳化液耗量60 m3。

此外，冬季還應考慮防凍液的供應問題、配比乳化液的水質的處理、泵站的通風和排水等問題。

運往北方的液壓支架產品，總裝調試完畢后需灌注滿防凍液。工廠建在北方的總裝廠房除了廠房需要冬季采暖外，泵站也需要采暖，保證乳化液池或乳化液箱不上凍。

對于乳化液管道和防凍液管道共用時，更換介質時，需用壓縮空氣吹凈管道。在泵房乳化液和防凍液供應出口設置反沖洗過濾器，就可以解決管道雜質進入乳化液泵站，如需清理管道內雜質對支架的影響，可設置1.2 MPa的壓縮氣體對管道和支架進行清理，壓縮空氣品質等級為：含水≤7℃，含油≤25/m3，微粒<10 um。

純水制備間需貼建在泵房，便于供應。

夏季泵站溫度上升快，容易引起乳化液的變質、易堵塞管道。泵站墻壁應設置壁式軸流風機通風，加強通風換氣，6次/h，排風風量按6 m3/h·m2計算。

同時在夏季乳化液一般每三個月全部更換，重新配置乳化液。乳化液排出管道標高應低于雨水、污水管道，防止雨水倒灌泵站，燒毀泵站電機。

3結語

本文介紹了液壓支架制造廠的動力系統(tǒng)設計、施工方案，以及介紹了具體設計過程中多方案的比較。針對大、小批量生產過程中泵站系統(tǒng)進行合理的配置，為類似液壓支架制造廠的動力系統(tǒng)設計提供參考。

參考文獻：

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