淺談煤礦采掘機械液壓系統故障分析及維護

王豐

摘要：液壓設備廣泛應用與煤礦采掘中。由于煤礦采掘的環境復雜，液壓系統的油液易受污染，還面臨著水的侵蝕等問題，因此故障的發生率也較高。本文第一部分介紹了采掘機械液壓系統;第二部分分析了煤礦采掘機械面臨的環境;第三部分探討了采掘機械液壓系統故障的類型及原因;第四部分提出了采掘機械液壓系統維護措施。旨在為煤礦采掘機械液壓系統運維管理提供一些參考。

Abstract： Hydraulic equipment is widely used in coal mining. Because the environment of coal mining is complex， the oil of hydraulic system is easy to be polluted， and it also faces the problem of water erosion， so the failure rate is also high. The first part of this paper introduces the hydraulic system of the mining machinery， the second part analyzes the environment of the mining machinery， the third part discusses the fault types and causes of the mining machinery hydraulic system; The fourth part puts forward the maintenance measures of the hydraulic system of the mining machinery. The purpose of this paper is to provide a unified reference for the operation and maintenance management of the hydraulic system of coal mining and excavating machinery.

關鍵詞：煤礦;采掘機械;液壓系統故障;維護

Key words： coal mine;mining machinery;hydraulic system failure;maintenance

中圖分類號：TD82-9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0122-02

0? 引言

隨著我國機械化設備自動控制技術的提高，煤礦采掘的自動化水平也在不斷的提升。在煤礦采掘中，液壓設備占有較高的比例。液壓設備相對于傳統的沖壓設備，一方面設備強度和性能都有得到加大的改善，另一方面機械設備結構質量有所減輕。它的應用有利于促進煤炭采掘實現節能減少。此外，配合自動化控制系統，采集機械液壓設備的采掘效率得到極大的提升，作業生產的精準化程度也得到了提升。基于液壓設備的優勢，我國大部分大型煤礦中都引入了采掘機械液壓系統。相對于其他的作業環境，煤礦采掘作業的粉塵多，空間環境復雜，長期在這種環境下，采掘機械液壓系統故障的發生率也相對較高。故障的發生對煤礦安全采掘及采掘進度有著重要的影響，進而影響煤礦采掘的經濟效益。研究煤礦采掘機械液壓系統故障及維護推確保煤礦生產安全和提升煤礦生產的經濟效益有著重要的意義。

1? 采掘機械液壓系統

采掘機械液壓系統有動力部件、執行部件、控制部件、輔助部件及液壓部件構成。其中動力部件用于促成機械能向液體壓力轉變，通過油泵為液壓系統提供動力來源。執行部件用于促成液壓向機械能的轉變，并以此來帶動負載回轉往復的循環。控制部件用于調節控制源溫度、壓力、流量、方向以及其他需要控制的部分。如比例控制閥、定植控制閥、開關控制閥等。輔助部件包括油箱、油管、壓力表、濾油器、密封圈、油溫控位器等。液壓部件用做液壓傳播媒介。根據所用液壓媒介的不同，液壓部件分為乳化液壓部件和礦物油液壓部件兩類。

2? 煤礦采掘機械面臨的環境

煤礦采掘機的作業環境位于地下，它面臨的是一個非常復雜的環境。采掘機液壓系統的安全穩定運行必須擁有品質好的油液作為能量轉化的媒介。優質的油液應該滿足良好的抗乳化性、水解安定性、抗泡性、空氣釋放性及合適的黏度等。這些因素是影響采掘機液壓系統運行的關鍵指標。合適的黏度是確保采掘機械液壓系統運行保持最佳狀態不可缺少的條件。在煤礦采掘作業中，采掘機械液壓系統處于一個擾動、噪音、粉塵、沖擊、振動、炮聲、非石、水侵入、溫度差、壓力差等環境。在這個環境下，采掘機液壓的油液系統容易被空氣中的雜質所污染，液壓系統本身也容易因為粉塵、水侵入等不利環境的影響，加速零部件的老化和損壞當正在掘進的煤礦作業面或通道發生冒頂、片幫等問題時，采掘機械液壓系統很可能由于水侵入發生損壞。在采煤作業面放炮時，液壓系統也可能由于井下巨大的振動和沖擊發貨所能倒架、歪架、漏油、油液污染等問題。

3? 采掘機械液壓系統故障的類型及原因

3.1 故障類型

根據故障發生的原因，可以將采掘機械液壓系統故障分為油液、壓力、流量及其他四種原因所致的故障。其中油液故障受油液質量影響較大，壓力和流量原因受系統維護管理不當影響較大。

3.1.1 油液原因所致的故障? 油液的品質受油液黏度、雜質含量、含水量、排氣量、潤滑性能等因素影響較大。當油液的黏度較大，在油面較低的情況，在阻力的影響下易導致吸油管吸不上油或發生堵塞。油液中如果雜質含量較多，也會造成黏度增加。油液中含水量增多，就會影響油液的水解安定性。液壓系統在運行過程中，因為油管堵塞或油量較少，使得油量在彎道部分截面發生改變后易進入空氣。空氣意外流入泵體力，若不能及時排除，就會引發機械液壓系統振動，進而導致零部件發生松動，埋下故障隱患或直接產生故障的發生。此外，除油液質量外，油量情況也會對采掘機械液壓系統的運行造成影響。當油箱油液量不足或發生漏油問題，就會導致泵的動力不足，無法提供充足的油液壓轉換機械能的牽引力，致使采掘機械工作效率下降。

3.1.2 壓力原因所致的故障

液壓系統的油液壓實情況是影響采掘機械壓力系統穩定運行的另一重要因素。當油壓發生不穩定，表現出油壓突然上升、突然下降，或油壓上升、下降反復不穩定，就會導致影響油液流量和流速的不穩定。在油液流速較慢時，節流通道壁內容易堆積雜質，造成節流閥堵塞。在油液壓力不足或過低的情況下，壓力脈動在阻力的作用下難以迅速降低，導致急性液壓系統執行機構運動情況減慢。相反，在壓力增高的情況下執行元件運動情況加快。這種采掘機械液壓系統執行機構運行不穩定的情況不僅會導致采掘機運行能耗的增加，還會降低運行的效能，加速采掘機械系統液壓系統各執行元件的損壞，縮短液壓系統的使用壽命，不利于采掘機安全、可靠、穩定、高效的生產。

3.1.3 流量原因所致的故障? 采掘機液壓系統運行的速度受油液流量的直接影響。當有限發生漏油或供油不暢，導致油泵無法及時的向油壓系統提供動力，機械液壓系統動力部件與執行部件的能量轉化就會發生不穩定的情況，從而影響采掘機的工作效能。能夠引起流量變化的故障點主要發生在主系統、執行機構、控制系統及主系統與執行機構的判斷上幾個方面。主系統故障點多發于油箱、油泵、敏感壓力閥、Ls供油及Ls過濾器、聯閥首聯上的安全閥、回油過濾器。執行機構的故障多發于先導組件供油不暢及漏油、聯閥換向閥芯滯澀及泄漏、壓力補償器彈簧疲勞、執行元件泄漏。控制系統的故障多發于設備參數調節不當、平衡閥損壞節調節不當、主控系統控制的執行機構壓力參數達不到或達到了壓力參數卻執行不到壓力。

3.1.4 其他故障? 其他故障包括油液溫度過高、執行元件在齊賽作用下發生爬行、回油路堵塞等等的問題。其中油泵泄漏包含油氣含量增加、油泵泄漏、安全閥調整不當、彈簧疲勞等可能。

3.2 故障原因分析? 油液質量是影響機械液壓系統安全可靠運行的重要因素之一。根據對采掘機械液壓系統故障類型的分析，筆者認為造成其故障的主要原因是多方面的。油液的質量由粘度、雜質含量、含水量和潤滑性能五個維度所決定。根據影響油液質量的維度，分析油機械液壓系統常見的原因可能有以下一些：①采掘機械液壓系統采用了劣質油或和質量不達標的油;②油液及液壓系統各零部件維護管理不當;③采掘機械液壓系統在運行中保護及管理不當，造成油液中水侵入;④空氣中所含的雜質對油液造成了污染;⑤油箱內或油液中不小心混入其他油液;⑥液壓系統故障未能及時排除導致油液被污染。結合采掘機的生產與管理，油液之所以會造成采掘機械壓系統故障，筆者認為與采掘機械液壓系統日常維護及運行管理不當有著緊密的關系。在日常管理中，采掘機械液壓系統長期采用質量較低的油液（包括生油液），日間維護檢查不細致，拆件和清洗不徹底戶或處理不當，未能及時更換濾油器等油液及液壓附件，保護過程中處理不當造成油乳化或含氣量增加，或混入其他油液，以及油箱油位較低，未能及時補充油液等等，都給采掘機械油壓系統發生故障造成不利影響。在最終，在多條件因素的互相作用及影響下，加速了采掘機械液壓系統故障的發生。

4? 采掘機械液壓系統維護措施

4.1 加強液壓油溫的控制? 對于液壓系統的運行而言，液壓油溫便宜保持在一個相對穩定合適的溫度。要求液壓油溫應始終保持低于60℃。在維護過程中，通過監測油溫了解油溫狀態，并采取冷卻狀態。此外，還要及時清除附著在液壓設備上的污染物，來提高散熱效果。還可以通過在液壓傳動系統增裝冷卻裝置，來預防油溫升高過快的問題，更好的控制油溫。

4.2 預防空氣進入液壓系統? 在日常維護中，應加預防空氣進入油箱。維護人員可通過增加對油箱油位的檢查，并及時補足油量，來預防空氣進入液壓傳動系統。此外，還應加強對油箱密封性的檢查。對于排氣較差的油箱，可通過在頂部增裝排氣裝置，確保能夠及時排除油箱內部的空氣。

4.3 加強油液污染防護? 為了保證機械液壓系統能夠穩定運行，首先應保證加入的是優質油。在此基礎上，加強油液污染的防護。日常維護中，應做好油液儲存保護，以免雜質或其他油液混入優質油。對于可能造成油液污染的環節，應加強控制及管理。此外，還可以通過增裝油液過濾裝置來起到多液壓系統運行中油箱內油液的過濾和凈化。在過濾裝置清洗中，應謹慎仔細的操作，預防油液中混入水或清洗不徹底問題的發生，來保證油液凈化的可靠性。

5? 結語

綜上所述，煤礦采掘中液壓系統在復雜的環境中面臨著較高的故障風險。這種風險主要來源于油液、流量、壓力等方面。造成油液污染、流量變化、壓力變化的原因來自于多方面。根據本文研究，空氣污染、水污染、維護不當、其他油液的混入等原因是造成采掘機械液壓系統故障的主要原因。根據原因，在采掘機械運行的生命周期內，應加強對液壓系統油液、流量、壓力等因素的控制，通過監測及定期檢查及時了解油液質量，了解采掘機械液壓系統其他零部件的使用情況及壽命，及時更換老舊化的零部件和質量不合規定的油液，為采掘機械液壓系統的安全運行提供一個良好的條件基礎。

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