綜放工作面乳化液泵選型計(jì)算與應(yīng)用分析

閻小亮

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司一礦，山西 陽泉 045008）

1 工作面概況

陽煤一礦81304 工作面位于北條帶十三采區(qū)，工作面上方有三條河流穿過，分別為狼窩溝河、白龍廟溝河和皇墓溝河。地表有二條電力線穿過工作面，分別為220 海盂線和二回北紅線，回采中機(jī)電工區(qū)要及時(shí)進(jìn)行巡查和維護(hù)，確保供電安全。回采過程中對(duì)地面設(shè)施有一定影響。井下位于十三采區(qū)軌道巷以西，81306 工作面（正在掘進(jìn)）以南，十五采區(qū)（未掘進(jìn)）以東，81302 工作面（已經(jīng)回采）以北。根據(jù)槽波結(jié)果顯示圈定在回采工作面內(nèi)的撓曲構(gòu)造2 個(gè)，編號(hào)分別為CN1、CN2。工作面外的撓曲構(gòu)造1 個(gè)，編號(hào)分別為CN3。圈定3 處異常體，編號(hào)分別為CYC1、CYC2、CYC3 異常體。

81304 工作面為綜放工藝生產(chǎn)，工作面每割一刀煤，放一部頂煤，實(shí)行“一采一放，追機(jī)放頂煤”的作業(yè)方式。工作面采高及循環(huán)進(jìn)度：工作面采高控制在2.8 m，頂煤厚度3.93 m，采放比1∶1.40。割一刀煤、移一次架、推前溜、放一茬頂煤、收后溜、進(jìn)風(fēng)巷移一次端頭架、機(jī)尾回柱放頂為一個(gè)正規(guī)循環(huán)，循環(huán)進(jìn)度0.8 m。供電系統(tǒng)：地面張華溝降壓站雙回路供電系統(tǒng)→15 號(hào)煤北條帶三中央配電室→十三采區(qū)配電室→81304 進(jìn)風(fēng)配電點(diǎn)→工作面設(shè)備列車→用電設(shè)備。工作面正常涌水量為1.0 m3/h，工作面最大涌水量為20 m3/h。81304 工作面應(yīng)備有不小于40 m3/h 的排水能力。

2 BRW-400/31.5型乳化液泵技術(shù)參數(shù)（如表1 所示）

3 BRW-400/31.5型乳化液泵站選型計(jì)算

81304 綜放工作面所配乳化液泵型號(hào)為BRW-400/31.5，采用Φ31.5 mm 的高壓液管進(jìn)液Φ38 mm 的高壓液管回液、為確保正常使用，采用一用一備。

表1 BRW-400/31.5 型乳化液泵技術(shù)參數(shù)

3.1 泵站選型計(jì)算條件

乳化泵站選型計(jì)算條件如表2、表3、表4 所示。

表2 支架參數(shù)

表3 立柱參數(shù)

表4 推移千斤頂參數(shù)

3.2 泵站的壓力計(jì)算

1）根據(jù)液壓支架初撐力確定泵站壓力為：

式中：p1為初撐力，取5 716 kN；z 為立柱根數(shù)，取2；D 為立柱的缸體內(nèi)徑，取0.34 m。將數(shù)值代入公式得：pb1=31.5 MPa。

2）初選泵站壓力為：

式中：pn為最大推力，取360 kN；D1為缸體內(nèi)徑，取0.16 m。將數(shù)值代入公式得：pb2=14.2 MPa。

3）如果滿足支架初撐力和千斤頂最大推力的要求，則泵站壓力為：

式中：k 為系統(tǒng)壓力損失系數(shù)，取1.1。將數(shù)值代入公式得：p=34.65 MPa。

3.3 泵站流量的確定

根據(jù)支架在移動(dòng)的中需要?jiǎng)幼鞯牧⒅颓Ы镯數(shù)淖畲罅髁看_定，滿足支架追機(jī)快速移動(dòng)的要求，每6 架一組。液壓泵站工作流量Q：

式中：n1為同時(shí)升降的立柱數(shù)，取2×6=12；n2為同時(shí)伸縮的千斤頂數(shù)，1×6=6；s1為立柱的行程，取14.95 cm；B 為千斤頂?shù)男谐蹋?0 cm；F1為立柱環(huán)形腔的作用面積，取795.16 cm2；F2為活塞腔的作用面積，取1 329 cm2；F3為千斤頂移架腔的作用面積，取265.8 cm2；L 為支架架間距，取1.5×6=9 m；vq為采煤機(jī)牽引速度，取5.5 m/min；t4為其他輔助時(shí)間，取0.2 min；η1為泵站容積效率，取0.9～0.92。

將數(shù)值代入公式得：Q≥475.3 L/min。

3.4 泵站功率計(jì)算

泵站電機(jī)功率N 公式：

式中：p 為額定壓力MPa；η 為效率，取0.9。將數(shù)值代入公式得：N=228.76 kW。

3.5 泵站乳化液箱容積的確定

按泵站工作流量選擇容積V1：

式中：Q0為液箱箱底至吸液口最低液位時(shí)的流量，取150～200 L。將數(shù)值代入公式得：V1≥1 120 L。

滿足因停泵可能造成液管回流的流量：

式中：d1、d2分別為主進(jìn)管、回液管的內(nèi)徑，分別取5 cm、6.3 cm；L1、L2為主進(jìn)管、回液管的長度，分別取4 500 cm、4 500 cm。

將數(shù)值代入公式得：V2≥428.52 L。

滿足立柱伸縮的流量差V3

式中：D 為立柱缸體內(nèi)徑，取23 cm；h 為煤厚變化量，取110 cm；n 為每架立柱數(shù)，取4；z1為同動(dòng)支架數(shù)，取6 cm。

將數(shù)值代入公式計(jì)算得：V3≥747.46 L。

乳化液箱容積V：

3.6 液壓泵站的參數(shù)確定

綜上所述，選擇BRW-400/31.5 型乳化泵和RX400/25B 型乳化泵混合箱，泵站配備2 泵（一用一備）1 箱方式工作，具體參數(shù)如表5 所示：

表5 BRW-400/31.5 型乳化泵參數(shù)表

4 泵站使用規(guī)定

泵站壓力不小于30 MPa，乳化液配置采用自動(dòng)配液系統(tǒng)自動(dòng)配液，支架用濃縮液配比濃度不低于5%。工作面現(xiàn)用陽煤一礦多營有限責(zé)任公司的電液控支架用濃縮液[HFAS10-5（G）]，配比濃度每班由泵站工使用糖量折光儀檢測(cè)濃度檢測(cè)2 次，取液位置必須在液箱回液管處，讀數(shù)在2.1 以上，即濃縮液配比濃度在5%以上，并留有記錄。糖量折光儀檢測(cè)讀數(shù)和濃縮液配比濃度換算見表6（在水質(zhì)硬度為500×10-6的情況下）：

表6 糖量折光儀檢測(cè)讀數(shù)和濃縮液配比濃度換算表

該工作面使用的是井上民用純凈水，我礦采用的凈水站是太原華液流體，凈水、軟水裝置檢查方式、安全操作要求

4.1 凈水裝置的使用要求

1）每班反清洗一次A 罐、B 罐和進(jìn)水過濾器。

2）總進(jìn)水壓力比罐進(jìn)水壓力高0.15 MPa 時(shí)，必須反洗進(jìn)水過濾器；反洗進(jìn)水過濾器后，其壓差仍接近0.1 MPa 時(shí)，再次反洗。

3）進(jìn)水罐壓力比出水罐壓力高0.15 MPa 時(shí)，必須反洗A/B 罐。

4）罐出水壓力比總出水壓力高0.1 MPa 時(shí)，必須清洗出水保安過濾器，一般每月拆開清洗一次，必須停機(jī)進(jìn)行。

5）工況2、4 保持約5 min，工況3、5 保持約1 min。工況中的動(dòng)作間要停頓2 s。工況2 和工況3 連續(xù)完成，工況4 和工況5 連續(xù)完成。

反洗A 罐、B 罐時(shí)，目視或耳聽，二個(gè)罐內(nèi)水力馬達(dá)必須旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速50～80 r/min。嚴(yán)禁高速旋轉(zhuǎn)。罐進(jìn)水和罐出水設(shè)計(jì)的最高壓差為0.25 MPa，超過此壓差，過濾將失敗，必須反洗A 罐和B 罐。反洗和預(yù)過濾時(shí)，有大量污水排除出，注意安全。

4.2 軟水裝置的使用要求

RO 保安過濾器時(shí)用于保護(hù)RO 反滲透膜組件，過濾精度為0.5 μm；看起進(jìn)出口的壓力表，當(dāng)其進(jìn)出水壓力差大于0.15 MPa 時(shí)，要停機(jī)拆開更換濾芯。RO 膜必須每班開機(jī)清洗一次。

4.3 乳化液箱的日常使用和維護(hù)

檢查緊固件是否松動(dòng)，系統(tǒng)中有無漏液。檢查液位是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。當(dāng)液標(biāo)顯示液位不足時(shí)，應(yīng)及時(shí)往液箱補(bǔ)充乳化液。每周要檢查一次回液過濾器與進(jìn)液過濾器。每月要清洗高壓過濾器一次。每月檢查一次蓄能器中膠囊內(nèi)的剩余氣體壓力，若氣體壓力低于對(duì)照表中氣體最低壓力，則應(yīng)往蓄能器中重新充氣。每月要清洗一次儲(chǔ)存室及回液沉淀室，也可根據(jù)具體條件確定強(qiáng)制清洗縮短清洗周期。

5 應(yīng)用分析

通過生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件論證及配套選型，在81304工作面生產(chǎn)實(shí)踐以來，本文所設(shè)計(jì)的工作面乳化液泵可為工作面持續(xù)穩(wěn)定供液，使供液壓力達(dá)到額定壓力以上，油溫油壓均在要求值范圍，沒有出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，杜絕了其他各類故障，整體運(yùn)行平穩(wěn)，為工作面液壓支架提供了可靠的動(dòng)力保障。