EBZ160掘進機液壓油質污染分析及控制措施

摘要：本文對掘進機液壓系統介質污染的種類、來源及危害進行了分析，并提出了有效的介質污染控制措施。

關鍵詞：懸臂式掘進機液壓系統介質污染污染控制

0引言

近年來，煤礦生產中采煤機械化水平越來越高，煤礦綜掘生產中，懸臂式掘進機應用十分廣泛。掘進機液壓系統在應用中不斷改進，液壓系統采用進口優質元件，恒功率、壓力斷面、負載敏感等技術的應用大大提高了系統性能。但是礦井內部溫度高、潮濕，掘進機井下作業會產生大量粉塵，并且作業期間，在巖石載荷的沖擊下，掘進機會大幅度震動，不利于液壓系統的正常運作。在井下作業期間，大多數液壓故障是由液壓介質污染所致。液壓介質污染會對系統元件的壽命及穩定性能產生嚴重的威脅。鑒于此，要延長系統元件使用期限，確保液壓系統順利開展井下作業，就需要全面分析液壓介質污染原因，合理使用液壓介質，并且必須在井下作業期間加強介質污染的治理。

1掘進機液壓介質的污染分析

1.1掘進機械液壓介質污染的種類（見表1）

1.2掘進機液壓介質污染的來源掘進機液壓介質污染源：井下環境的侵入污染、系統內部生成污染、液壓元件殘留污染、已被污染的新油。

①井下環境的侵入物污染。掘進機作業期間揚起的礦末、煤塵，來自外界環境的空氣、水和灰塵等等，都是主要污染源。在系統檢修和作業過程中，污染物通過油缸活塞桿密封部位、油箱通氣器等路徑侵入液壓系統，對系統造成嚴重的污染。②液壓系統內部生成污染。內部生成污染除了包括高溫環境中油氧化生成的膠狀物以外，還包括液壓系統作業期間產生的金屬微粒、氣泡、涂料剝離片、密封材料磨損顆粒物等。③液壓元件的殘留污染。在制造、儲運、清洗和裝配液壓元件的過程中，油液中有纖維、潮氣、灰塵、沖洗液、管子密封膠、焊星、毛刺、飛邊、油漆、切屑、金屬等雜物侵入，這就是殘留污染。安裝好液壓元件后進行沖洗試車可以去除部分污染物，但是沖洗效果是否達到預期要求，還要看元件的構造，過濾器的型號和使用性能，以及沖洗流的流速、溫度和粘度。④已被污染的新油。廠家一般嚴格按照GB11118.1-94標準煉制液壓油，并且作業環境通常比較潔凈。在這種情況下所產生的油液污染多半出現在新油儲運期間。比如注油過程中的空氣污染、所帶入的纖維、煤粉、金屬；儲油罐內水凝結產生的銹粒；油桶內的氧化皮、金屬薄片；油管內的金屬和橡膠顆粒等等。

按照液壓系統比例閥的用油標準，油液必須達到13/11-16/13的清潔度。但是作業期間所使用的美孚424新油液只能達到17/13的清潔度。這說明新油的清潔度遠未及液壓比例閥的用油標準。

1.3由掘進機液壓介質污染引發的故障分析①由掘進機液壓介質污染引發的突然失效。如果液壓系統運行期間突然失效，多半原因在于液壓介質內混入了固體污染。固體污染物對系統的危害具體表現在三個方面：一是堵塞和閥類元件的孔隙過濾器，導致閥門動作失靈，并且造成液壓油泵吸油和運轉困難，嚴重的伴有噪音；二是使吸、回油濾油器損壞，降低過濾網附著污染物的能力；三是固體污染物卡在馬達、泵等間隙部位，影響其正常運轉。②由掘進機液壓介質污染引發的退化失效。液壓系統元件退化失效，主要是液壓油中有污染物混入。磨損故障主要涉及腐蝕磨損、氣蝕磨損、混氣磨損、疲勞磨損、粘附磨損、磨粒磨損和沖刷磨損七類情形。下面詳細介紹各類磨損的表象及成因：a腐蝕磨損：是指油液存在水污染或化學污染，發生化學反應后表面迅速劣化。主要表現是液壓介質酸化、乳化，潤滑性能降低，并且腐蝕系統元件，使之快速老化，直至動作失靈。b氣蝕磨損：是指泵吸油不暢產生氣泡，氣泡爆聚對高壓腔金屬面層產生沖擊，使之剝離。氣泡爆聚會使泵內部運動表面被點蝕，最終對泵的工作性能造成不可逆轉的損傷。c混氣磨損：是指油液中氣泡爆聚，使表層材料剝離。對于液壓系統來說在其內部的高壓氣泡會嚴重損傷精密式運動元件。這些元件不能承受攜帶強大能量的爆聚的高壓氣泡，最終高壓氣泡會在元件表層留下點蝕痕跡，使元件無法正常運作。d疲勞磨損：是污染物顆粒嵌進關鍵的間隙，使表面小幅度開裂或產生應力集中現象，由于危險區的重復盈利作用擴展成剝離。液壓系統內部存在剝離顆粒，在液壓元件運動期間破壞其表面的應力分布，久而久之，會嚴重磨損元件表層，并且馬達、泵等元件會產生振動、噪音。另外，由于元件運動表面掉落的剝離顆粒長期參與系統運行，極易造成二次污染。e粘附磨損：是指運動元件表面失去油膜與金屬接觸。系統在運行期間，若采用了牌號不合適的液壓介質，或者油質變質，就可能出現粘附磨損的情況。粘附磨損主要出現在馬達和泵兩個部位，會降低元件之間的潤滑度，使相對運動的表面相互磨損，結果不僅縮短元件的使用期限，還會造成元件的運動狀態失穩。f磨粒磨損：是指液壓介質中有硬質大顆粒混入，相對運動的表面因硬顆粒侵入表面被劃傷。硬顆粒在兩個相對運動的破壞其結合面。馬達、主泵是直接受損壞的部位。液壓系統作業期間活塞拉傷，使得系統大幅度振動，伴有噪音，甚至造成運動元件卡死。g沖刷磨損：是指液壓系統內部有精細顆粒污染物侵入，使得混有精細顆粒的高速流液蠶食掉節流棱邊或關鍵表面。精細顆粒混入高速流液，被其帶動著高速沖擊閥的節流口，造成液壓元件內泄。

2掘進機液壓系統的污染的控制措施

2.1防止注入已被污染的新油要嚴格按照掘進機用油要求選擇合適的液壓油。溫度變化大的不予使用。首先看黏度是否合適，看其是否有良好的抗氧化性和潤滑度；選擇剪切安定性良好、防銹、耐腐蝕金屬；與密封材料相容；并且具有良好的抗乳化性以及消泡和抗泡性。一般來說，L-HM68抗磨液壓油是常用的類型。采購時必須保證其符合國家標準，并且建議選擇知名廠家生產的優質油。必須使用同一廠家生產的同一牌號的液壓油，避免混用。廠家向煤礦提供掘進機前，必須放凈液壓油，防止運輸途中污染物侵入系統內部，造成污染。礦方應該使用配有過濾精度為20μm的高效濾油器的濾油車給設備注油，避免注油過程中混入污染物。

2.2消除殘留污染嚴格控制外購液壓元件的清潔度指標。焊接油箱前，為了減少氣泡，提高系統散熱性能，先噴丸處理鋼板，這樣的便于清洗和裝配空氣過濾裝置，并且能防止外部污油返回油箱；焊接完畢，徹底清理焊瘤和毛刺，進行經磷化處理，以防油箱內殘留沉淀物。安裝液壓系統時，先清理油管、油箱，加護蓋保護無法及時安裝的管件，且要保證管件安裝環境必須是清潔的。系統大修后，或新系統啟動前，必須沖洗一遍。精密元件也要嚴格拆洗；用清潔的執行器連接系統。掘進機井下作業期間，液壓油一個月換新一次。

2.3控制井下環境的侵入物污染與大氣相同的油箱應該安裝過濾器，在正確的位置安裝通氣器，保證其與設備運行環境和系統溫度相適應，注意防止空氣通過密封部位或液壓泵的吸油管進入油箱。為了避免水侵入液壓系統，負壓區和泵油管的接頭必須有良好的氣密性。在無塵區拆洗或更換液壓元件。

2.4控制系統內部生成污染①控制系統油溫。掘進機系統最高溫度一般不超過70℃。掘進機工作時發熱量大，通常采用雙冷卻器進行強制冷卻。當系統溫度超過70℃時，應立即停止掘進機工作，并對液壓系統及冷卻水系統進行檢查，待油溫降低以后再開機工作。②安裝高效過濾器。在吸、回油口分別設置一個精度為100μm和兩個精度為10μm的過濾器，濾芯要定期檢修或換新。沈陽北方交通重工集團在采用掘進機傳統過濾器的基礎上，又在掘進機上增設了KLEENOIL在線旁路過濾系統，可延長了油液在使用周期8-10倍。該過濾系統采用專利技術運用吸附滲透原理及分子擴散原理來完成對油液中水、固體顆粒的污染過濾處理。處理后的固體顆粒油液清潔度優于或等于ISO4406的14/9級標準（NAS1638的6級以上標準），而油液水分含量小于或等于0.025%。可實現不用停機即可更換濾芯，減少設備的日常維護工作量和停機時間及次數，延長了設備的使用壽命。

3結論

本文論述了掘進機液壓介質污染的主要來源以及介質污染所帶來的危害，提出了控制介質污染的有效措施，不僅提高了系統的可靠性及設備利用率、延長元件和油液的使用壽命，節約了大量維修費用。

參考文獻：

[1]夏志新.液壓系統污染控制[M].北京：機械工業出版社，1992.

[2]許建國.液壓系統安裝過程中的污染控制[J].液壓與氣動，2007.6.

[3]代建學.EBZ160懸臂式掘進機液壓系統的維護[J].煤礦機械，2009.