模糊綜合評價與等值分析對單體液壓支柱液壓缸評估修復(fù)探討

宋道柱等

摘要：文章選取可能腐蝕液壓缸的8種氣體進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并利用模糊綜合評價模型，利用試驗(yàn)篩選，獲得H2S、Cl-、CO2作為支柱關(guān)鍵腐蝕因素。假定支柱未修復(fù)的情況下，H2S、Cl-、CO2這三種物質(zhì)對于其腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失，通過等值分析法計算出主要支柱的損失成本和修復(fù)效益，與等值分析法計算出的總損失值比較，得出各因素對于支柱損失的貢獻(xiàn)度。

關(guān)鍵詞：模糊綜合評價；等值分析；單體液壓支柱液壓缸；評估修復(fù)；支柱關(guān)鍵腐蝕 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH137 文章編號：1009-2374（2015）16-0015-04 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.008

在煤礦的開采過程中，外注式液壓支柱作為主要的支護(hù)裝備，應(yīng)用于各類采煤工作面，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。實(shí)際生產(chǎn)中，支柱液壓缸往往遭到各類腐蝕，出現(xiàn)蝕坑，大大降低了支柱的安全性，造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，為實(shí)際作業(yè)帶來了很大的危險。

采用模糊綜合評價模型，基于試驗(yàn)?zāi)M并結(jié)合選用的礦井?dāng)?shù)據(jù)分析，獲取相應(yīng)腐蝕因素的影響權(quán)值。通過獲取的權(quán)值，采用凈環(huán)境損害等值分析，考慮修補(bǔ)貼現(xiàn)因素，對研究因素的腐蝕效果進(jìn)行評價，為合理及時地更換支柱器件提供有效建議。

1 腐蝕機(jī)理

井下氣體成分復(fù)雜，工作面以及巷道的濕度為70%～80%，液壓支柱長期處于潮濕環(huán)境中。目前普遍采用的工作介質(zhì)為3%～5%乳化油的乳化液，井下濕度較大，液壓缸的非介質(zhì)接觸區(qū)形成了極薄的水膜，礦井中的可溶性腐蝕氣體溶解在工作介質(zhì)中以及這些水膜中，形成了酸性電解液，產(chǎn)生了化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕，對液壓缸產(chǎn)生了極大的腐蝕作用。

2 試驗(yàn)?zāi)M

為確定主要腐蝕因素對于液壓支柱液壓缸的腐蝕程度情況，首先在實(shí)驗(yàn)室選取不同的腐蝕因素進(jìn)行環(huán)境模擬。試驗(yàn)對象為單體液壓支柱常用材質(zhì)：冷拔。

考慮到井下強(qiáng)制通風(fēng)，含有多類氣體，結(jié)合實(shí)際作業(yè)情況，可能對于液壓缸起到腐蝕效應(yīng)的有H2S、CO2、Cl-、CO、CH4、NO2、SO2、NH4-氣體及離子。先選取上述8種因素進(jìn)行對比試驗(yàn)，篩選出對于液壓缸腐蝕起到主要作用的因素進(jìn)行針對性的研究。

采用失重法對腐蝕因素進(jìn)行研究，主要原理為將金屬固件放在腐蝕環(huán)境中，經(jīng)過一定時間后，取出并測量其重量和尺寸的變化，計算出腐蝕速率，對腐蝕結(jié)果進(jìn)行初步評價。

可見兩類鋼材在受三種因素的影響下，均處于第一等級，三類因素對于調(diào)質(zhì)單體液壓支柱液壓缸的損害均很嚴(yán)重，需要針對性地進(jìn)行防護(hù)。

4 等值分析

等值分析是資源損壞后，對其做出準(zhǔn)確的損失及評估并制定恢復(fù)實(shí)施方案的一種方法。該方法立足于修復(fù)，基本思路為將修復(fù)的資源和服務(wù)與受到損害的資源與服務(wù)之間建立等量關(guān)系，確定修復(fù)方案的規(guī)模，估算修復(fù)方案的成本。

4.1 確定損害發(fā)生到恢復(fù)基線期間的損失

在具體的修復(fù)過程中，往往由于工作環(huán)境以及技術(shù)等不穩(wěn)定因素的存在，導(dǎo)致難以定量衡量曲線的各點(diǎn)值和估量期間損失。

4.2 確定修復(fù)成本

單體液壓支柱液壓缸的修復(fù)工藝采用校直→除銹→電泳組合工藝。

具體步驟為：用校直機(jī)矯直→用磨缸機(jī)除去液壓缸的銹跡→電泳涂裝修復(fù)表面。

5 綜合分析

由圖4可知，當(dāng)壓力比<20，此時腐蝕以H2S為主，隨著壓力比的增大，此時腐蝕以CO2為主。而Cl-在其中只充當(dāng)了類似于“催化劑”的作用。

可知單獨(dú)分析物質(zhì)腐蝕狀況時，損失小于總修復(fù)損失成本的95%，這是因?yàn)閷?shí)際上單體液壓支柱的腐蝕條件更為復(fù)雜，牽扯到的因素更多。

利用上述可知：對于礦下作業(yè)的單體液壓支柱，需要重點(diǎn)消除H2S、CO2、Cl-的腐蝕影響。保持工作條件在CO2分壓較低的情況下。同時根據(jù)等值貼現(xiàn)的原理，得出腐蝕損失隨時間會產(chǎn)生不斷增長的貼現(xiàn)系數(shù)，造成的經(jīng)濟(jì)損失，因此對于支柱修復(fù)要及時，在液壓缸使用兩到三年后應(yīng)及時對液壓缸檢修、更換。

6 結(jié)語

從支柱的評價到修復(fù)，利用模糊綜合評價以及等值分析理論，對整個過程中腐蝕因素造成的損失進(jìn)行了直觀的經(jīng)濟(jì)評估，本文基本上完整地詮釋了其過程。

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基金項(xiàng)目：江蘇省前瞻性產(chǎn)學(xué)院聯(lián)合創(chuàng)新資金項(xiàng)目（BY2013022）；江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（201411998017Z）。

作者簡介：宋道柱（1994-），男，就讀于徐州工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，研究方向：機(jī)械設(shè)計及可靠性。

（責(zé)任編輯：周 瓊）