純水液壓傳動技術及其在煤礦采煤機中的應用

劉曉勇

（山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦， 山西 太原 030022）

1 純水液壓傳動技術

在純水液壓傳動技術中，其純水主要指的是不添加任何添加劑的純天然水，此種技術不但可以避免產生環境污染問題，且還降低了企業的生產成本，圖1為純水液壓傳動技術的特征及組成[1]。

圖1 純水液壓傳動技術特征及組成

由圖1可知，純水液壓技術主要由材料、介質、控制以及原件等部分組成，且每個部分存在不同的功能與特點。在煤礦采掘機械中應用此項技術不但可以提升煤礦的開采效率，且還可以延長機械設備的使用壽命。

目前，食品加工行業較常使用純水液壓傳動技術，但在煤礦采掘機械中還未得到廣泛普及。純水液壓傳動技術具備較好的散熱性與抗燃性，在煤礦采掘機械中使用具備多種有利因素。純水壓縮系數較小，造成的容積損失也較小，可有效減少壓縮損失，在一定程度上補償了泄露的容積損失，從而提升了執行元件運動精確度。同時，相同轉速條件下，液壓元件的質量較小，體積也較小，因此提高了工作效率。除此之外，相同輸出功率下的液壓馬達體積也較小，使用的沖擊式水缸可以產生更大的沖擊能量，不必使用油管、水箱等輔助設施，可有效優化工作系統，簡化工作程度，為煤礦企業節省運行成本[2]。

2 煤礦采煤機存在的問題

某煤礦采用型號為MXG-500/4.5H的電牽引采煤機，此系統介質來自液壓支架的乳化液，且使用兩個C型電磁換向閥組成的三位四通換向閥。

在實際采煤工作中，MXG-500/4.5H電牽引采煤機工作效果良好，但也存在一些待改進的問題。一是系統介質雖然使用了高水基的乳化液，但泄露乳化液中的添加劑以及礦物油成分依然可以污染煤礦生產環境。二是MXG-500/4.5H電牽引采煤機的滾筒液壓調高系統與噴霧系統屬于兩個獨立的系統，雖然采煤機減小了體積，也增加了外接供液管線，但這樣會導致采煤機拖拉管線較多，增大了工作不便性。三是噴嘴系統的噴嘴霧壓力較低，且霧粒較大，很容易發生堵塞問題，霧化效果并不理想。同時，噴嘴的壓力很容受阻力影響而損失，較低的壓力會影響噴霧效果。四是噴霧用水量較大，增大了原煤水分，為此后的煤礦運輸工作增大了難度。

3 純水液壓技術在采煤機中的應用

針對上述問題，某煤礦企業決定利用純水液壓傳動技術改進MXG-500/4.5H電牽引采煤機，確保調高系統與噴霧系統使用同一供液系統，分享同一壓力水源[3]。

首先，應用純水介質滾筒液壓調高系統，實地調查發現，煤礦井下生產設備液壓系統會泄露乳化液以及礦物油等液體，嚴重污染了礦井下的生產環境。為了避免此種問題，企業應考慮采用純水液壓技術。純水具備廉價、阻燃以及清潔等優勢，且隨著精密加工技術的不斷進步，新液壓元件結構也得到了有效改善，解決了以往水壓傳動泄露大、效率低以及易磨損等問題。MXG-500/4.5H電牽引采煤機的滾筒液壓調高系統工作壓力為25 MPa。在將介質改為水后，技術人員需要有效解決防銹與泄露問題。且由于液壓泵缸柱塞與缸孔密封長度較長，液壓缸運動速度較低，因此應在缸孔與柱塞之間采用摩擦系數較小的組合密封結構，并做好防銹處理工作。同時，液控液壓鎖為密封形式結構，不會發生泄漏問題，技術人員只需做好防銹處理即可。組成換向閥組的球閥可以有效適應純水介質[4]。由此看出，現有的調高系統液壓元件不必進行較大改動，稍微處理后便可以變為純水介質的液壓系統。

其次，改進噴霧系統，噴霧降塵的實質在于將霧滴與懸浮于空氣中的固態粉塵進行碰撞，使其濕潤后增加沉降，其主要機理則是攔截與捕捉粉塵，從而達到凈化效果。霧滴的大小、帶電荷能力等將會影響實際的噴霧降塵效果，而這些均與噴嘴結構與壓力相關。壓力越高，霧滴粒徑也就越小，帶電霧滴含量越大。霧滴過大與過小均不利于降塵工作，最好的降塵霧滴直徑應為100 μm左右，且分析研究發現，西礦Ⅰ型引射噴嘴具備更好的霧化分散功能，且耗水量較少，噴霧效果較佳，具體如圖2所示。此種噴嘴可以產生直徑在100 μm左右的霧粒，且帶點霧粒含量也大，因此在引進純水液壓傳動技術時應采用此種噴嘴。

最后，確定噴霧與調高系統的壓力源，MXG-500/4.5H電牽引采煤機具備使用純水介質的條件，為了實現最佳的噴霧效果，應將噴霧與調高系統共用同一個壓力泵。對此，應將原有的噴霧泵改造為高壓泵，通過計算，高壓泵到采煤機的液流壓力不小于8 MPa，有效提升了噴霧能力。這樣在噴霧系統運行時，可以扣除采煤機中的冷卻水，確保每個噴霧噴嘴中含有2 L/min的水量，有效確保了噴霧系統所需水量。且由噴霧泵過來的純水會被分為兩路，一路到達噴霧系統，一路到達調高系統。通過改進使用純水液壓傳動技術不但提升了降塵效果，且還實現了采煤機的無油化，實現了綠色生產。

圖2 西礦Ⅰ型引射噴嘴