綜采工作面液壓系統整體優化研究及應用

冀平軍

摘 要：針對傳統乳化液凈化不徹底，并直接采用工作面用水的幾個重大危害，該文對綜采工作面液壓系統的特點及整體優化性能進行研究，既對乳化液進行凈化，又對配比用水進行軟化等方面進行整體研究，并對其帶來的綜合經濟效益進行了分析。

關鍵詞：乳化液 自動配比 凈化油裝置 綜采工作面液壓系統 礦井

中圖分類號：TD823.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0120-01

乳化液是乳化油與水按一定比例配制而成，主要用于煤礦液壓支架的液壓液、液壓電控系統的傳動介質、液壓系統（液壓水壓機、液壓機床）傳動液。如果直接采用工作面礦井水，乳化液循環使用過程中不經過凈化，極易造成電液控制系統癱瘓，并會對電液控制系統造成如下幾方面嚴重損害：

（1）工作面配液水及乳化液中含有的雜質會隨配液進入支架系統，在循環過程中會磨損各種密封件，同時造成電液控制閥件堵塞，從而影響生產。（2）配液水的高硬度（1907.10 mg/L）是冷卻水發生水垢（碳酸鹽）附著的主要成分，同時Ca2+、Mg2+與配液中的有效物質結合產生油皂等析出物，堵塞電液控制閥件，嚴重時會造成爆管；同時會使配液中有效物質減少而降低傳動介質的防銹、防腐、潤滑等特性，使系統受損；（3）配液水中SO42-和CL-含量嚴重超標，將誘發支架缸體、推移千斤頂和各種閥件的銹蝕及鍍層脫落等現象。（4）傳統乳化液泵站只包括乳化液箱與幾臺泵組，乳化液泵組直接起停，長期在工頻狀態下運行，浪費了大量的電能，機械磨損、機械沖擊較大，工作面的實際用液量遠遠小于泵組的供液量，泵組大多數時間均在做無用功。

1 綜采工作面液壓系統的應用

綜采工作面液壓系統整體優化研究及應用是一項優化工作面用水及乳化液質量的創新，開展此項工作的主要目的，是為了提供更好的工作面用水，凈化乳化液并實現乳化液自動配比，使綜采工作面液壓系統整體優化，防止工作面電液控制系統癱瘓，并造成支架缸體、推移千斤頂和各種閥件的銹蝕及鍍層脫落等。既優化工作面用水質量，又凈化乳化液質量，從源頭上解決液壓系統雜質，實現乳化液自動配比功能，并對回液系統中乳化液進行凈化，使得綜采工作面液壓系統整體優化形成良性循環。集中處理乳化液中鐵銹等雜質，對液壓支架回液中的乳化液進行過濾，并對乳化液進行自動配比。

2 綜采工作面液壓系統的特點

（1）管理簡單：不要求使用者具備專業知識，真正屬于“全自動”；（2）自動配比，持續凈化：（3）流量控制：確保了運行的經濟、可靠；（4）維護簡單：故障率極低。

3 綜采工作面液壓系統整體優化研究

3.1 優化方案

綜采工作面液壓系統整體優化研究及應用，主要從四個方面進行優化：（1）優化配液用水；（2）凈化乳化液；（3）乳化液自動配比，（4）回液系統雜質凈化。通過對液壓系統進液、回液中雜質凈化，及乳化液自動配比，使綜采工作面液壓系統整體優化。考慮優化供水及供液系統方案，首先從工作面供水入口和乳化液配比的源頭進行方案的優化，并對液壓支架回液系統中的雜質過濾清除方案進行優化，保證清水的水質達到乳化液配比的使用要求，使整個乳化液系統內的鐵銹等雜質大量降低，力爭整個液壓系統在各個環節和循環中達到時時凈化和清除。

3.2 優化處理

3.2.1 水處理原理

（1）阻止管道內水垢沉積—— 減小摩擦損失和降低抽水費用；（2）避免傳動帶系統噴桿堵塞；（3）阻止電磁閥上水垢沉積—— 使其不再堵塞或阻塞；（4）阻止泵內水垢沉積—— 不再發生泵失效的情況；（5）阻止電機冷卻罩內和冷卻塔內水垢沉積。

3.2.2 乳化液凈化原理

通過OPT凈油裝置對乳化液箱內乳化液中鐵銹等雜質進行凈化，OPT凈油裝置既不受乳化液等液體的腐蝕，又能凈化乳化液中雜質，保證進液系統乳化液的純凈度。

3.2.3 乳化液自動配比

采用先進的在線監控系統和變頻技術，實現了真正意義上的乳化液自動配比，乳化液濃度自動在線修正、顯示，配比精確可靠。礦用變頻器能夠根據系統壓力和工作面用液量控制乳化泵恒壓供液，節能效果顯著。諸多保護和功能極大提高了設備的可靠性，如系統爆管停機保護、乳化液泵組吸空保護、安全泄壓保護、系統壓力自動補償功能、泵組待機監控功能等。對泵組溫度、蓄能器壓力的自動檢測與智能控制，消除了設備實用中的安全死區。解決了變頻器在密封條件下散熱的技術難題。

3.2.4 反沖洗過濾

通過反沖洗過濾站對液壓支架回液系統中鐵銹等雜質進行凈化，保證回液系統中乳化液的純凈度。進液回液都安裝了高壓反沖洗智能過濾裝置，過濾精度達到20 um，能夠將支架等設備內液壓系統含帶的鐵屑等雜質過濾，并且能將設備運行狀況及參數通過系統數據反饋到集控臺，使操作人員及時觀察運行狀況并提出相應的預警。

3.3 經濟效益

經過變頻控制裝置驅動泵組實現恒壓供液控制，根據工作面用液量需要多少供給多少，安全可靠響應速度快，極大減少了泵組的無用功損耗。跟傳統泵站比較，經現場記錄數據計算節約電能至少40%以上。以400泵站為例，泵組配套250kw電機，則每小時至少節電100度，若每天工作20 h，則每天節電2000度。按每年工作300天算，則每套泵站每年至少節電60萬度，每度電按0.5元計算，按2套設備計算，每年節約電費 F1=60*0.5*2=60萬元。

泵組進行變頻控制后，泵組實現軟起軟停，長期在400～600轉每分鐘狀態運行。減少了泵組的磨損和沖擊，使乳化液泵組平均使用壽命至少提高2倍。每套泵組按107萬元計算，可節省費用F2=（107*0.95/6）*2*2=67萬元。這樣做，既可以優化工作面用水質量，又凈化乳化液質量，從源頭上解決液壓系統雜質，實現乳化液自動配比功能，并對回液系統中乳化液進行凈化，使得綜采工作面液壓系統整體優化形成良性循環，乳化液溫度也得到有效控制，能夠時刻保證乳化液使用濃度的準確值，避免了人工配液不準確的各種不確定因素，有效減輕了液壓支架的銹蝕，因此高液壓密封部位密封圈也很少損壞，有效降低系統的串漏現象，緊急停機維修設備影響生產的情況不再出現，至少延長支架使用壽命2至4年。每套支架按15000萬元，2套設備按延長支架壽命2年計算，可節省費用F3=（15000*0.95/6） *2*2=9500萬元。綜上所述，整體可節約費用可達F=F1+F2+F3=9627萬元，經濟效益可觀。

4 結語

對綜采工作面液壓系統整體方案中的各個環節如進液、配比、循環、過濾、回收等環節進行一系列全方位的優化，對工作面清水水質指標的提高提供了可靠的保證，同時提高了乳化配比的精確度，保證工作面液壓系統，防止工作面電液控制系統癱瘓，并造成支架缸體、推移千斤頂和各種閥件的銹蝕及鍍層脫落等，延遲設備壽命。

參考文獻

[1] 張立榮.某煤礦中厚煤層液壓支架設計選型[J].煤礦機械，2012（5）.

[2] 陳貴，常聚才.朱仙莊礦.煤綜采液壓支架選型分析[J].煤礦機械，2011（4）.

[3] 周青松.淺談液壓支架初撐力[J].科技資訊，2011（25）.endprint