DW型單體液壓支柱氣體密封試驗方法及應用

鄭孟善

摘 要：DW型單體液壓支柱是煤礦井下重要的支護設備，在完成加工裝配后，根據相關標準對支柱的液壓性能通過專用的測試設備對支柱密封性能進行高低壓測試，目前國內試壓方式是通過柱塞泵和乳化液油箱系統產生的壓力，將乳化液帶壓輸入到支柱下腔內，在試驗架上對支柱密封性能進行保壓試驗，合格后將支柱內乳化液卸載放掉，乳化液容易對地下產生污染以及增加生產成本；我們通過調研和研究，利用空氣壓縮機將帶壓的氣體通過增壓機構和輸送系統輸入支柱內腔，進行密封試驗，合格后將氣體排出，解決原乳化液的污染和降低生產成本，并改變生產環境。

關鍵詞：支柱；乳化液；氣體；增壓系統；環保

中圖分類號：TD355 文獻標志碼：A

1 目前DW型單體液壓支柱密封測試的現狀

DW型單體液壓支柱用于煤礦井下，它可與金屬鍍接頂梁配套使用，也可單獨作點柱用，供煤礦一般機械采煤工作支護頂板，或供綜合機械化采煤工作面作端頭支護及其他臨時性支護。它是通過煤礦井下設置乳化液泵站將帶壓乳化液輸入到支柱內腔，支柱的活柱體伸出來支護煤礦井下巷道的頂板，DW型單體液壓支柱是煤礦重要的安全設備，氣密封性能的好壞直接影響井下工人的安全，所以支柱完成裝配后，密封測試尤為重要。

目前，制造DW型單體液壓支柱的廠家，都是延續以前的利用乳化液泵站系統，通過柱塞泵和乳化液油箱將增壓后的乳化液輸入到單體支柱的油缸下腔，通過實驗對支柱的密封性能進行測試；傳統的檢修方法為用乳化液泵試壓，介質為5∶95乳化液（乳化油5%，水95%），每支柱需10L，排放后不僅浪費，還污染地下水，由于國家對環境工作力度加大，如重復利用乳化液，乳化液幾天后將變質，產生異味影響周圍環境并對支柱的密封件產生腐蝕作用，該工藝很難維持下去。面對當前嚴峻的環保形勢，我公司經過反復試驗，論證，決定采用空壓機試壓，經過半年來的使用效果良好。

2 單體液壓支柱帶壓氣體密封試驗原理

單體液壓支柱帶壓空氣密封試驗系統主要由：空壓機、增加裝置、管道輸入元件、支柱試驗架等機構組成。

空壓機采用德耐爾的中高壓活塞機，額定壓力3.2MPa， 電機功率15kW，輸出流量0m3/min～3m3/min；電壓380V/660V；由空壓機將空氣壓縮后產生氣壓輸出，通過輸出管道系統將低壓的壓縮氣體輸入到增壓裝置中，啟動柱塞式增壓裝置，將壓縮的氣體進行二次增加，壓力的大小根據相關工藝標準調整到規定的數值后，打開氣控單向閥，通過高壓氣管和注氣搶將高壓氣體經三用閥注入到單體液壓支柱的油缸下腔，支柱的活柱體在氣壓的作用下伸出（支柱行程的2/3），支柱安裝在專用試驗架上并在試驗架一端設置壓力表（0MPa～60 MPa）、保壓5min，觀察壓力表無變化（如壓力表的壓力無下降），表明支柱無卸載和漏氣現象，然后通過專用卸載工具啟動支柱上的三用閥將支柱內的氣體排出，支柱的活柱體通過內部的彈性復位簧將活柱體收回到原位，密封實驗完畢后，將單體液壓支柱移出至儲運架，再進行下一根單體支柱的密封試驗。

3 高壓氣體密封試驗與高壓乳化液密封試驗比較

3.1 高壓氣體進行密封試驗

（a）采用空壓機氣體壓縮后通過增壓對支柱密封性能測試，對空氣和地下均無污染；

（b）本密封試驗系統，結構簡單并布置合理，占用場地空間小；

（c）采用了連續性支柱單根密封試驗架，無須人員搬運，節省人員數量；

（d）由氣體代替液體進行密封測試，使得密封性能更為準確。

3.2 高壓乳化液進行密封試驗

（a）設備多（乳化液泵、乳化液油箱、輔助管件、各類閥件等）；

（b）所有電機功率大，成本增加、設備噪聲大，所需場地大等；

（c）用過的乳化液排放后，易對地下造成環境污染；

（d）工序復雜、增加操作人員的數量和勞動強度。

4 高壓乳化液與高壓氣體密封試驗對比表（見表1）

通過以上高壓乳化液與高壓氣體密封試驗對比表可以看出：在節能方面原來用乳化液密封試驗時所用電機功率為55kW，每班工作210min；所以每班所耗電122.5kW·h；采用氣體密封試驗后，電機功率為15kW，每班工作30min；故此，每班所耗電7.5kW·h；為此，在相同工作量的情況下，節能比原來降低16倍；每班節約費用75.9 元； 每天按三班工作制，每班節約費用 227.7 元/天；一年按300天，可節約電費68310元。生產效率提高5倍，由于近幾年我國對環境保護力度的加大，對于各類對環境污染的工位點的監測的重視，對污染的崗點，堅決停產整頓，為此，我們對單體支柱密封試驗崗點的測試方法進行改進，利用氣體對產品進行密封耐壓試驗，從而有效避免了環境污染。改為氣體對支柱密封試驗比乳化液更能反映出支柱的真實密封性能，氣體的密度比乳化液的密度小，對密封件要求更高，微小的泄露就能反映其密封好與壞，故此，用氣體對支柱密封試驗比乳化液的密封試驗，在井下使用過程中的合格率提高10%；保證產品在煤礦的支護安全。此方法不受季節的影響，用乳化液在冬季零下的情況下，容易上凍，乳化液泵無法使用，使得生產無法正常進行，另外用乳化液測試后支柱內部剩有殘余的液體無法排除，產品內液體上凍后，造成支柱的密封圈變形，在使用過程中出現滲漏和降壓現象，采用半自動支柱上架裝置，使得支柱裝配后，由人工移至試驗架內，由自動卡緊箍將支柱外徑卡緊定位，此機構實現了由原來2人～3人工作變為現在的一人即可操作，大大降低了工人的勞動強度和數量，為減人提效打下了良好基礎。

4 應用推廣及效果

2017年12月，DW單體液壓支柱氣體密封試驗方法在我單位試驗成功后，到目前為止，生產的單體液壓支柱密封試驗線，正常生產，累計生產3萬根支柱。并服務于煤礦井下，漏液率0.2%，密封試驗的合格率遠遠大于乳化液密封試驗的3%，使得產品用到煤礦井下支護的安全系數大大提高，降低了工人由于漏液或滲漏更換支柱的頻率；此方式方法也可以應用到其他液壓油缸或千斤頂的產品，下一步，我們將在綜采支架用的千斤頂進行密封耐壓試驗，目前，我國對環境保護的力度不斷加大，尤其是對地下水污染問題尤為重視，企業要將安全和環保都排到第一位，現在許多生產支柱的廠家還是用乳化液進行支柱的密封試驗；雖然可以通過儲存池重復使用，但如果乳化液長期存放，易產生異味和變質，一是對產品密封件腐蝕，二是對環境污染。所以，用氣體加壓對DW單體液壓支柱氣體密封試驗，具有寬廣的推廣價值和良好前景。

參考文獻

[1]付平.密封設計手冊[M].北京：化學工業出版社出版，2009.

[2]張利平.液壓氣動系統設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1997.