曉南礦主井液壓站的研究與應用

◎汪洋 寇曉明 董崇軍

一、引言

液壓站是煤礦提升系統中的重要組成部件，在工作期間為制動閘提供持續穩定的供油壓力，停車后實現提升機制動。通過學習液壓站的組成部件及其作用，了解液壓站系統的工作原理，能夠在檢修過程中及時的發現并處理隱患或者故障，從而更好的實現安全生產。

二、曉南礦主井液壓站

1.概述。曉南礦主井提升設備包括：JKM2.8×4（/Ⅱ）型多繩摩擦提升機一臺，兩臺電動機型號為YR800-8/1430，功率為800Kw，液壓站型號為TE163GS，公稱壓力16MPa，盤形制動器型號為TP1-63，減速器型號為ZHD2R—140。潤滑站型號為礦井核定提升能力為210 萬噸/年。

2.液壓站的工作原理。

（1）液壓系統的工作制動部分原理：

液壓站在工作期間不同時期為盤形制動器提供油壓不同的油液。由比例溢流閥（8）來調整供油油壓的變化。液壓系統在提升機正常提升期間，電磁換向閥G3、G4、G5、G7 通電，郵箱內油泵提供的液壓油經過濾油器（7）的過濾作用后，從電磁換向閥G3 和 G4、濾油器（17）、球式截止閥（18）分別通過兩組供油管路進入A 組和B 組盤形制動器。通過司機操作臺手柄控制比例溢流閥（8）的電壓來實現供油壓力的變化，從而達到調整盤形制動器制動力矩的目的。向前推動操作臺手柄使比例溢流閥（8）的電壓增加時，液壓系統的供油壓力升高，盤形制動器閘板與制動盤間隙增加，盤形制動器敞閘；向回拉動操作臺手柄使比例溢流閥（8）的電壓降低時，液壓系統的供油壓力降低，盤形制動器閘板與制動盤間隙減少，盤形制動器合閘；當操作臺手柄回零時，控制比例溢流閥（8）的電壓降低到零，此時在液壓系統中的供油壓力最低，即為殘余壓力，盤形制動器處于完全制動狀態。

（2）液壓系統的安全制動部分原理：

當液壓站在運行期間遇到故障時，例如開關柜跳閘、礦井停電等特殊情況時，液壓系統要能夠及時回油，使提升機盤形制動器實現緊急情況下的制動停車。此時油泵電機，KT線圈及電磁換向閥G3、G4、G7 能夠立即斷電，A 管供油壓力立刻降為零，A 組盤形制動器供油管路中的回流到油箱中。B組盤形制動器供油管路中的油壓降為溢流閥（10）設定的壓力P1 級值，即第一級制動的油壓值，保持穩定的壓力直到時間繼電器動作，電磁換向閥G5 斷電，同時電磁換向閥G6 通電，供油壓力下降到零，B 管中的油液返回到油箱中，實現全制動。在二級制動延時過程中，蓄能器作用是補充油液來提供穩定的油壓，調整單向節流截止閥的開度可以調整補充油量的流量，使延時過程中油壓P1 的值保持穩定。

二級制動時供油壓力與時間變化曲線見圖3。從圖3 中看：供油壓力從 A 點（即供油壓力為 P2 時）降到 B 點，A 組盤形制動器管路中的供油壓力為零，A 組盤形制動器處于全制動狀態，制動盤受力為一半以上的制動力矩。B 組盤形制動器供油管路中的供油壓力下降，此時的單向閥（16）動作，使儲能器（12）中的油液進入到B 組油管中，使供油壓力降到之前設定的一級制動油壓值P1 級（從A 點到C 點），延時tl 秒后供油壓力從C 點保持到達D 點，此時提升機已經停止運行。最后電磁換向閥G5 延時后斷電的同時電磁換向閥G6延時后通電，，管路中剩余的液壓油返回油箱中，供油壓力數值從P1 降到零（即從D 點到E 點的過程），二級制動完成。

圖1 液壓站工作原理圖

（3）從上圖可以觀察液壓系統在正常制動、緊急制動、緊急停車中各閥組的通電情況：

①工作制動時，G1、G2、G3、G4、G5、G7 通電，G6 斷電。

②井筒中發生緊急制動時，G1、G2 通電，G3、G4、G7 斷電，G5 延時斷電，G6 延時通電。

③井口發生緊急制動時，G1、G2、G6 通電，G3、G4、G5、G7斷電。

④緊急停車時 G1、G2、G3、G4、G5、G7 斷電，G6 通電。

三、液壓站的安裝與調試

1.液壓站的安裝。

液壓站在到礦之前，已在生產廠家整體安裝完畢，經過調試，檢驗合格。到礦后需將液壓站整體運送到主井八樓并按照設計圖把液壓站放置到指定位，按照設計圖安裝供油管路，并將兩臺液壓站并聯使用，將兩臺液壓站的供油口與盤形制動器供油口相連，最后向油箱內注入符合相關要求的抗磨液壓油。

2.液壓系統調試前的準備工作。

（1）清洗油箱內部，打開油箱側方觀察口，將油箱內部可能存在的雜物使用面團清理干凈。

（2）檢查試驗各電磁換向閥，確保動作靈敏。

（3）用酸洗自制的液壓站與盤形閘的鏈接管路，確認管路清潔無雜質。

（4）將入的新油要經過濾油機濾芯的過濾，加入液壓站油位到達油箱油標的標記處。

3.液壓站在經過調試后，技術性能要達到以下要求：

（1）系統最大工作供油壓力不得超過6.2Mpa，在此供油壓力以下時，比例溢流閥的控制電壓不得超過8V。

（2）液壓系統在正常工作期間供油壓力能夠保證持續穩定，符合油壓數值波動在正負0.2MPa 之間。

（3）在盤形制動器的制動過程中和松閘過程中，油壓和電壓跟隨性良好，基本呈直線性，電壓降低到零時，系統供油壓力即為殘壓P0 值見圖2。

圖2 油壓-電流特性曲線

（4）提升機發生緊急制動時，液壓站能夠提供良好的二級制動性能，其供油壓力與時間的特性曲線見圖3。

圖3 二級制動油壓變化情況

供油壓力從圖中的P2 值，即A 點降低到B 點，此時B組盤形制動器閘板處于緊貼制動盤的狀態，對應的盤形制動器閘板貼到制動盤前的空行程時間為t0。

油壓從圖中的B 點降低到C 點，即供油壓力降低到P1值，再經過的延時時間t1 后到達D 點，再由D 點降低到E點，此時的儲能器中的完全釋放，完成二級制動。當整個液壓站系統滿足上述所說的要求后，才能投入正常使用。

4.液壓站各部件的連鎖要求。

為了確保液壓站在使用過程的安全可靠性，各閥組動作還必須滿足規定的連鎖要求。首先強調一點是對于豎井提升系統來說，當箕斗運行到井口前，液壓系統一定要解除二級制動，防止箕斗發生過卷事故。

（1）液壓系統工作期間安全制動時，電磁換向閥G3、G4、G7、油泵電機和KT 線圈立即斷電，而電磁換向閥G5 延時斷電同時G6 延時通電。但是在箕斗運行到井口前，一定要解除二級制動，此時的電磁換向閥G5 不能延時斷電，而且必須要立即斷電，防止箕斗因制動器延時而發生箕斗過卷事故。

（2）液壓系統解除安全制動時，比例放大器電壓信號必須為零時，才允許電磁換向閥G3、G4、G7 通電，以免發生井筒溜車事故。

（3）當液壓站在使用過程中油液溫低于設定值16 攝氏度以下時，油泵不能正常啟動，使用操作箱內空氣開關對油箱內的電加熱器進行通電，對油液進行加溫。油液溫升超過16 攝氏度時，液壓系統恢復正常，油泵可以啟動。設備運行期間當油液溫度高于40 攝氏度時，開啟油冷機降低油箱內油液的溫度。當油液溫度超過60 攝氏度時，司機操作室內溫度報警提示響起，本次提升正常運行，閉鎖下次提升，必須等油溫下降60 攝氏度后，液壓站才能正常工作。

（4）每個班的檢修人員都需要對閘間隙進行檢查，盤形閘閘板與制動盤間隙要保證1mm-1.5mm 之間，閘間隙過大或者過小都需要及時進行調整，調整間隙要在停車調閘操作下進行。調整間隙過程：先關閉兩組盤形閘供油管路閥門（如1#和2#、3#和4#盤形閘），然后將操作按鈕轉向停車調整位置，再聯系信號工打點，司機不送主令，只操作盤形閘控制搖桿，使除了1#和2#、3#和4#盤形閘以外其余盤形閘敞開，再由檢修人員對其各組盤形閘與制動盤間隙進行調整，調整完畢后，拉回盤形閘控制搖桿，再關閉調整好的兩組盤形閘，敞開1#和2#、3#和4#盤形閘并對其盤形閘間隙與制動盤間隙進行調整。

四、維護、保養、常見故障及排除方法分析

1.日常工作中的維護與保養。

（1）液壓站在日常使用過程中，要定期對油液進行檢查。如果在檢查期間發現油箱內油液較臟，應該將油箱內油液使用濾油機重新過濾一次，然后才能繼續使用；如果經檢驗發現油液變質（即水分，雜質，閃點等指標超過使用標準），必須立即組織人員對油液進行更換。特別注油的是新液壓油并不一定是干凈的油也可能在其中含有雜質，所以要求注入新油前一定要經過濾油機的過濾過程。

（2）在礦井正常提升過程中，任何人不得調節各閥件手輪，避免影響提升系統的安全穩定。

（3）各電磁換向閥接線時，電壓和電流要嚴格按照產品說明書進行匹配，接線完成后要通過操作臺控制，檢查各閥組動作情況，確保電磁換向閥靈敏可靠。

（4）液壓站上的各閥組，應定期檢查其固定螺絲，確保牢固。

（5）如果需要更改供油管路，在新油管路制作完成后，必須要進行酸洗，然后才能進行安裝，防止油管內的雜物進入液壓系統阻塞油管或者閥組。

（6）油箱、各閥組及儲能器等元件檢查清洗時，不能用棉紗等有纖維的布擦拭，可用面粉和水和好后，用來粘去油箱、閥組及儲能器等元件上的雜物。

（7）檢查電磁換向閥推桿，確保推桿動作靈活，若發現有卡阻現象，要立即對電磁換向閥進行清洗或者更換新電磁換向閥。裝配電磁換向閥時，要特別注意閥芯的安裝方向，確保準確無誤。

（8）液壓站工作時二級制動性能需要定期進行檢查試驗，試驗期間要聯系好礦調度和井口信號工，并確認箕斗為空斗，需要確認驗證二級制動延時時間符合相關規定要求，各電磁換向閥動作靈敏可靠，發現有異常現象要立即進行檢查并記錄試驗及處理故障過程。

（9）主井現有情況為一臺提升機配備兩臺液壓站，兩臺液壓站一主一備。一般一臺液壓站連續使用10 天左右，然后對兩臺液壓站進行倒換運行，以免另一臺液壓站的油泵電機和比例溢流閥等部件因長期不使用而失靈情況。

2.常見故障及排除方法分析。

液壓系統在正常工作或調試的過程中，可能會因為不同種類的原因而導致系統故障，現將可能出現原因及故障處理方法總結如下：

（1）油泵啟動以后。供油壓力無法滿足提升系統運行要求。

①原因：油泵電機電源正、負極接反了。處理方法：調正電機電源線（注意從電機后軸承方向看，順時針旋轉方向為正）。

②原因：液壓站油管、盤形制動器管路或者密封處滲油，使油箱內液面過低，油泵抽不到油。

處理方法：及時補充油液至油箱油標的標記油位處。

③原因：吸油管路或者過濾器（7）、過濾器（17）堵塞造成吸油不暢。

處理方法：分解并清洗供油管路，清洗或者更換液壓系統中的過濾器，將油箱內油液使用濾油機重新過濾一遍后再注入油箱。

④原因：吸入管路有沙眼或密封圈損壞。

處理方法：補焊或者更換吸油管路，更換密封。

⑤原因：比例溢流閥（8）不好使。

處理方法：清洗或者更換比例溢流閥。

⑥原因：遠程調壓閥（22）不好使。

處理方法：清洗或者更換遠程調壓閥。

（2）提升系統緊急制動時二級制動油壓值不穩定。

①原因：溢流閥（10）失靈或者損壞。

處理方法：清洗檢查或者更換溢流閥（10）。

②原因：單向節流截止閥（11）開度過大或者過小，蓄能器起不到補油作用。

處理方法：調整節流閥（11）。

③原因：蓄能器充氣壓不夠或漏氣。

處理方法：給儲能器充氣或者更換蓄能器。

（3）日常檢查期間發現液壓站閥組上、液壓站箱體上方有油污的情況，發現問題及處理方法如下：

①閥組上方出出現油污，原因：閥組與固定基礎做之間的密封圈老化或變形。處理方法：拆除閥組后更換合適的密封圈再從新安裝。

②箱體上方出現油污，原因：供油管路有沙眼或者油管接頭密封圈老化或者變形。處理方法：有沙眼的情況需要拆除這根油管，然后對沙眼部位進行補焊或者重新制作油管。密封圈損壞的要及時更換密封圈。

五、結束語

液壓站的很多故障是因為平時的維護和保養不當造成的，因此液壓站需要定期的檢修和維護。通過本文的論述，從液壓站的組成部件及工作原理，到如何安裝與調試，最后到如何判定故障及處理方法，能夠實現快速的查找并解決故障，對礦井安全、高效生產有著重要意義。