盤(pán)道煤礦液壓支架和泵站系統(tǒng)故障研究與應(yīng)用

李洪彥 徐景凱 林治寶

（1.龍礦集團(tuán)盤(pán)道煤業(yè)，山西 忻州 034100；2.龍礦高級(jí)技校，山東 龍口 265714）

盤(pán)道煤礦3203、3205綜采面相鄰，直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度1～2.3m，較薄；基本頂為以石英砂巖為主的Ⅰ級(jí)Ⅰ類頂板，厚度較大，且不易垮落，有中等沖擊地壓危險(xiǎn)。綜采面液壓系統(tǒng)由ZYY4410/23/42型掩護(hù)式液壓支架，兩臺(tái)型號(hào)為BRW315/31.5的乳化液泵和RX-2000的乳化液箱組成，采用高壓膠管，耐壓45MPa以上。乳化液泵站安設(shè)在材料巷距離工作面130m的位置，隨工作面推進(jìn)向外移動(dòng)。

1 綜采面液壓支架和泵站系統(tǒng)故障的原因

1.1 綜采面概況

3203、3205綜采面內(nèi)有較大斷層通過(guò)且有交匯，3205工作面區(qū)域范圍內(nèi)掘進(jìn)期間共揭露落差1.0m以上正斷層16條，3203工作面15條，斷層帶頂板破碎，頂板暴露面積較大，附近有空區(qū)和陷落區(qū)，工作面推進(jìn)速度較慢，還有沖擊地壓，液壓支架經(jīng)常出現(xiàn)立柱缸體脹裂、柱頭變形失效等情況。

1.2 設(shè)備的因素

ZYY4410/23/42型掩護(hù)式支架只有一排立柱，立柱支撐在頂梁下面，立柱向工作面傾斜，為雙伸縮液壓缸，與支撐掩護(hù)式液壓支架相比，頂梁短、頂梁比壓大，雙伸縮立柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，立柱和頂梁容易損壞。

3203綜采面的材料巷采用預(yù)應(yīng)力砌塊裝配隔離墻沿空留巷，設(shè)備多、工序多、速度慢，反過(guò)來(lái)影響了綜采面的推進(jìn)速度。3203和3205綜采面雖然相鄰，但是沒(méi)有回采間隔期，3203綜采面沿空留巷的材料巷作為3205工作面的運(yùn)輸巷，為了防止巷道變形，采完3203后，立即回采3205，該沿空留巷技術(shù)使綜采面回采期間既要承受本面支承壓力又要受3205等工作面的動(dòng)壓影響。兼有斷層、沖擊地壓等地質(zhì)條件影響，綜采面的條件非常惡劣。

1.3 維檢人員技術(shù)水平的影響

液壓支架系統(tǒng)維檢工作量大，檢修不方便，近年退休職工較多，補(bǔ)充的操作和維檢人員技術(shù)水平有待提高。

2 系統(tǒng)故障的分析處理方法

綜采面液壓支架和泵站液壓系統(tǒng)是由機(jī)械、液壓和電氣等裝置組合而成的，它的故障種類多，任何一種故障都可能由多種因素造成，其中液壓故障相對(duì)來(lái)說(shuō)難以查找和排除。因此要首先了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能和原理，然后根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析推理找到故障的原因和部位。與一般的機(jī)械故障和電氣故障相比較，液壓支架液壓系統(tǒng)的故障隱蔽性較強(qiáng)，難以直接觀測(cè)，一個(gè)故障源也可能引起多處的故障，一個(gè)癥狀也可能由多種故障原因共同引起，不同元件的抗磨損、使用壽命存在差異，這些都給故障的查找、分析和處理造成困難。

2.1 分析系統(tǒng)故障

2.1.1 掌握故障現(xiàn)象和發(fā)生經(jīng)過(guò)

為準(zhǔn)確及時(shí)地判斷故障，查找到故障點(diǎn)，必須了解故障現(xiàn)象和發(fā)生過(guò)程。可以直接觀察了解，也可借助各種儀表，如溫度計(jì)、壓力表等進(jìn)行檢查測(cè)試，取得確定的數(shù)據(jù)資料，以便進(jìn)行分析研究。同時(shí)要憑感官收集液壓支架在運(yùn)行中的所有表現(xiàn)，歸納起來(lái)查找故障主要方法有問(wèn)、聞、聽(tīng)、望、觸，必要且可能時(shí)對(duì)某些狀態(tài)要進(jìn)行專門(mén)測(cè)量。

2.1.2 分析故障原因

分析故障原因時(shí)，要在熟悉液壓支架和泵站各部分的結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合故障的具體情況分析各種可能的原因，最后再做出判斷。液壓支架的故障可能是機(jī)械方面的故障，可能是液壓方面的故障，如密封失效或油缸內(nèi)壁連通而漏油、串油或進(jìn)氣，以致壓力上不去，流量不夠或運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等。密封失效可能是由于密封件老化或磨損，密封接觸面不平、連接不緊，以致間隙過(guò)大等原因造成的；也可能是可調(diào)節(jié)件方面的故障，如調(diào)整位置不準(zhǔn)或調(diào)整螺釘偏離整定位置等等；也可能是乳化液方面的故障，如液量不足、液溫過(guò)高、混入水氣、老化、污染或濃度不合適等等。

根據(jù)以上掌握的信息來(lái)進(jìn)行科學(xué)的綜合分析，首先用反推法提出指導(dǎo)性的思路，如：液壓支架不降柱故障的指導(dǎo)思路應(yīng)是：立柱活塞的兩側(cè)面不能形成液體壓力差。而后遵循這一思路再分析出造成故障的可疑點(diǎn)。最后把所有的可疑點(diǎn)按照可疑的程度和排除的難易程度依次排列起來(lái)作為處理該故障的依據(jù)。如果有多種缺陷或多種零件都產(chǎn)生同一種現(xiàn)象時(shí)，就要掌握這些零件故障的全部現(xiàn)象，通過(guò)分析進(jìn)行篩選，最后做出判斷。把發(fā)現(xiàn)的缺陷與正常標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判定或大體判斷它是否已經(jīng)超過(guò)了還是接近了允許的界限，是否需要修理或更換。比較時(shí)，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`后確定的數(shù)值或者憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行判斷。排除不可能發(fā)生的故障原因，準(zhǔn)確地找出故障的原因和故障點(diǎn)，提出可行的處理方案。依照故障分析的結(jié)果，運(yùn)用一定的手段進(jìn)行查證，在工作中要查完一處再査他處。

2.2 查找和處理故障的先后順序

查找和處理故障的先后順序是：先外部后內(nèi)部，先機(jī)械后液壓，先部件后元件，先調(diào)后拆，先洗后修。

弄清故障部位與其他部位之間的關(guān)系,從部件到元件，確定部件后，再根據(jù)故障的現(xiàn)象和前述的程序查找到具體元件，即故障點(diǎn)。

2.3 排除故障

處理系統(tǒng)故障時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉進(jìn)、回液斷路閥，將系統(tǒng)中的高壓液體釋放，再進(jìn)行處理，處理完畢后，再將斷路閥打開(kāi)，恢復(fù)供液。如果主管路發(fā)生故障需要處理時(shí)必須與泵站司機(jī)取得聯(lián)系，待停泵后才可進(jìn)行。

2.3.1 準(zhǔn)備工作

（1）保證工作地點(diǎn)安全，包括支護(hù)、通風(fēng)、照明、防塵等，并保證環(huán)境整潔，過(guò)道暢通。

（2）保證設(shè)備本身不受其他工作和安全影響的措施。

（3）準(zhǔn)備好所使用的工具、材料，必要的備件等。

2.3.2 排除原則

排除故障前清點(diǎn)工具種類和數(shù)量，按照先分析后處理，先簡(jiǎn)單后復(fù)雜，先外部后內(nèi)部，先機(jī)械故障后液壓故障的順序展開(kāi)，拆下的零部件按順序擺放，關(guān)鍵重要的零部件要輕拿輕放，精密元件要放在干凈的地方，小而多且通用的元件可視現(xiàn)場(chǎng)情況裝在箱子里。裝配時(shí)按照相反的順序進(jìn)行，對(duì)一些易損元件，如液壓系統(tǒng)的密封圈，無(wú)論是否損壞都要全部重新進(jìn)行更換。由于井下空間有限和受維修時(shí)間限制，對(duì)于故障部位能進(jìn)行模塊化更換的就可拆下故障模塊更換新模塊，然后將故障模塊升井維修，這樣可以節(jié)省時(shí)間，如更換立柱和換向閥。結(jié)束時(shí)要重新核對(duì)所用工具種類和數(shù)量，數(shù)量一致時(shí)才能收工。

2.4 故障處理質(zhì)量檢驗(yàn)

每項(xiàng)故障排除后，必須經(jīng)過(guò)實(shí)際的檢驗(yàn)或試運(yùn)轉(zhuǎn)，各項(xiàng)指標(biāo)均合格后，本項(xiàng)工作才告結(jié)束。

3 故障分析處理案例

3.1 液壓支架案例

（1）2016年6月23日夜班，3203綜采面37號(hào)液壓支架管路系統(tǒng)無(wú)液壓，操作無(wú)動(dòng)作。

首先巡查支架管路系統(tǒng)，軟管接頭無(wú)脫落或扣壓不緊；接頭密封件無(wú)損壞；軟管無(wú)被砸擠破而漏液；斷路閥確保已經(jīng)打開(kāi)，進(jìn)液側(cè)過(guò)濾器無(wú)堵死；經(jīng)鄰架控制發(fā)現(xiàn)操縱閥損壞，其內(nèi)密封環(huán)失效導(dǎo)致高低壓腔竄通。現(xiàn)場(chǎng)立即更換操縱閥。

（2）2016年9月27日夜班，3203綜采面37號(hào)液壓支架前梁千斤頂供液后液壓缸活塞桿伸出太慢。

首先巡查供液軟管、回液管無(wú)打折、堵死；前梁千斤頂缸體無(wú)變形，上下腔無(wú)竄液；活塞桿無(wú)彎曲變形卡死現(xiàn)象；管路中壓力正常；乳化液泵的流量正常；操縱閥無(wú)漏液，動(dòng)作靈活可靠；最后發(fā)現(xiàn)液控單向閥頂桿密封損壞造成泄漏。現(xiàn)場(chǎng)立即更換液控單向閥。

（3）2017年5月中班，3203綜采面65號(hào)液壓支架有一立柱千斤頂支升起后自動(dòng)下降。

觀察立柱缸體沒(méi)有變形，活柱沒(méi)有彎曲；再觀察立柱液壓鎖以及立柱缸體也沒(méi)有泄漏現(xiàn)象；管路和管接頭無(wú)漏液；檢查液壓鎖高壓安全閥調(diào)定值也合理；操縱閥動(dòng)作靈活，無(wú)卡死；最后確定是立柱缸體內(nèi)部活塞密封失效，導(dǎo)致高低壓腔之間串液是該事故的原因，因此立即更換。

3.2 泵站故障案例

（1）2016年9月5日中班，3203綜采面乳化液泵運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲大，撞擊聲嚴(yán)重。

首先觀察連桿無(wú)螺釘松動(dòng)；泵內(nèi)無(wú)雜物；連桿襯套與滑塊磨損不超標(biāo)；聯(lián)軸器安裝正對(duì)中心；吸液正常；曲軸、曲拐與軸瓦磨損正常，間隙合理；柱塞端部與承壓塊間隙合理；最后確定是泵體上軸承精度差，間隙不合理，因?yàn)槟p而失效。更換泵體軸承。更換軸承時(shí)要用銅套、銅錘或銅棒，以免用鐵錘造成機(jī)械損傷和引起火花，并保證與軸同心。

（2）2017年6月夜班，3205綜采面乳化液泵潤(rùn)滑油油溫升高，發(fā)熱異常。

首先觀察曲拐和軸瓦無(wú)拉毛、軸瓦受壓面良好，配合間隙合理；潤(rùn)滑油量合適、油質(zhì)合格；連桿大頭側(cè)面與曲軸限板沒(méi)有阻卡現(xiàn)象；兩半聯(lián)軸器間隔距離合理；最后確定是綜采面壓力過(guò)大造成管路和閥組損壞泄漏，用液量增加，液壓泵超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的。因此除了啟動(dòng)備用泵外，及時(shí)更換損壞的管路和閥組并采取強(qiáng)制放頂措施處理頂板。

4 結(jié)語(yǔ)

要在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，多動(dòng)腦思考找出故障的原因和分析處理的規(guī)律性。實(shí)踐證實(shí)上述方法實(shí)用可靠，確保了沿空留巷綜采面在惡劣條件下的安全生產(chǎn)。