煤礦液壓傳動(dòng)介質(zhì)配液方式研究及使用建議

王守利（煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 礦用油品分院，北京 10013）

煤礦液壓傳動(dòng)介質(zhì)配液方式研究及使用建議

王守利（煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 礦用油品分院，北京 10013）

隨著綜采設(shè)備的大面積普及，煤炭開(kāi)采已逐漸轉(zhuǎn)變成高效率生產(chǎn)行業(yè)。液壓支架作為綜采工作面的核心設(shè)備之一，乳化油、濃縮液等液壓傳動(dòng)介質(zhì)作為液壓支架的“血液”，其應(yīng)用也越來(lái)越受到重視。但只有均一，穩(wěn)定，濃度達(dá)標(biāo)的配液才能最大限度的發(fā)揮它的防銹、防腐和潤(rùn)滑作用。本文根據(jù)目前井下主要選用的一些配液方式，分析其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)這些配液方式的在實(shí)際中的應(yīng)用效果，提出一些改善配液質(zhì)量的措施，能達(dá)到優(yōu)化液壓傳動(dòng)介質(zhì)使用效果，延長(zhǎng)支架使用壽命的目的。

乳化油，濃縮液，配液，析油析皂，濃度差

井下液壓支架用傳動(dòng)介質(zhì)，根據(jù)不同的產(chǎn)品型號(hào)，一般按3-5%濃度與水進(jìn)行配比，目前井下此類高含水液壓液主要使用乳化油及濃縮液［1］兩種體系產(chǎn)品。

乳化油：可以在水中均勻分散，形成水包油型乳化液的“油”，一般由礦物油和水，乳化劑，防銹劑，潤(rùn)滑劑等添加劑組成，由于主要成分為基礎(chǔ)油，密度在0.9kg/L左右。

濃縮液：可以在水中溶解，形成溶液型稀釋液的液態(tài)物質(zhì)。一般由水，水溶性防銹劑，防腐蝕劑，潤(rùn)滑劑等添加劑組成。

煤礦井下的配液方式分為手動(dòng)人工加液及自動(dòng)配液兩種，本文通過(guò)比較兩種配液方式的配液效果，從實(shí)際應(yīng)用及綜合性價(jià)比上對(duì)其進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)方法，改善配液質(zhì)量。

圖1：空吸式配液裝置

1 配液方式

①手動(dòng)配液：通過(guò)人工控制液壓傳動(dòng)介質(zhì)原液加入量，一般是直接將原液桶向液箱中傾倒或通過(guò)風(fēng)泵向液箱中加液。手動(dòng)配液方式適用于一些自動(dòng)化程度不高的老礦區(qū)工作面。

②自動(dòng)配液：自動(dòng)配液是液壓傳動(dòng)介質(zhì)配液方式的發(fā)展趨勢(shì)，一般分為空吸式自動(dòng)配液裝置［2］及單片機(jī)自動(dòng)配液裝置［2］，見(jiàn)圖1。

空吸式配液裝置原理是利用高速水流在通過(guò)漸縮管時(shí)流速增加產(chǎn)生負(fù)壓［3］，從而將原液吸入，通過(guò)控制原液進(jìn)液流量，達(dá)到自動(dòng)配液的效果。

而單片機(jī)式自動(dòng)配液裝置則是通過(guò)液箱中設(shè)置濃度傳感器，濃度不足時(shí)將信號(hào)傳輸給系統(tǒng)，通過(guò)打開(kāi)注液口加注原液提高配液濃度，完成自動(dòng)配液過(guò)程。

2 優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

手動(dòng)加液：特點(diǎn)就是可以根據(jù)不同情況及時(shí)調(diào)整配液濃度，相對(duì)比較節(jié)省用液。其缺點(diǎn)是必須專人看守，勞動(dòng)強(qiáng)度大，配液濃度不穩(wěn)定。通過(guò)井下實(shí)際試驗(yàn)做出如下統(tǒng)計(jì)：

現(xiàn)場(chǎng)選取兩個(gè)相同規(guī)格液箱按3%濃度配液，一邊從頂部?jī)A倒，一邊用風(fēng)泵泵液，不經(jīng)攪拌，查看每段時(shí)間不同液位處濃度。對(duì)比濃縮液和乳化油兩種配液的濃度數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1：

由表1數(shù)據(jù)可以看出兩種配液不同液位處存在較大的濃度差，濃縮液體系密度大于水在1.1kg/L左右，因此原液大部分沉入液底。而乳化油體系主要成分為基礎(chǔ)油，密度在0.9kg/L左右，因此主要浮在液箱上部。同時(shí)還可以看出由于風(fēng)泵加注具備一定的沖擊力，能加快原液的分散度，因此優(yōu)于頂部直接傾倒的加液方式，但在1h時(shí)間內(nèi)還是存在較大濃度差。

表1：不同手動(dòng)加注方式下兩種傳動(dòng)介質(zhì)濃度

由于工作面進(jìn)液管位于液箱下部，而手動(dòng)配液不能及時(shí)補(bǔ)充濃度，這樣的配液會(huì)造成支架內(nèi)部濃度不穩(wěn)定，極端情況下端頭架和端尾架內(nèi)配液濃度會(huì)相差3%以上。

自動(dòng)配液：優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，配液濃度有保障。但其也存在一些缺點(diǎn)，空吸式自動(dòng)配液裝置由于加液動(dòng)力來(lái)源于清水管，因此配液濃度穩(wěn)定均勻，但配液速度受到管路直徑和壓力的影響，工作面在動(dòng)支架頻繁，用液量大的情況下，會(huì)出現(xiàn)供液不足的問(wèn)題。為了提高配液速度，只能通過(guò)加大出液壓力的方式提高配液量，但帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題是配液強(qiáng)力沖擊液面及液箱壁，導(dǎo)致乳化油破乳析皂，濃縮液體系泡沫高，甚至消泡劑析出的問(wèn)題。

單片機(jī)式自動(dòng)配液由于加原液是單獨(dú)一套系統(tǒng)，因此清水管路可以獨(dú)立運(yùn)行，能及時(shí)保證液箱液位。但是，目前國(guó)內(nèi)的單片機(jī)式自動(dòng)配液裝置其濃度傳感器一般位于液箱底部，而注油口也設(shè)置在液箱底部，其濃度準(zhǔn)確性難以保證，一般在加入少量原液后濃度傳感器即顯示較高數(shù)值，實(shí)際液箱中綜合濃度未達(dá)到配比要求。

實(shí)際應(yīng)用中對(duì)比過(guò)此類自動(dòng)配液裝置的準(zhǔn)確性，以濃縮液體系為例，當(dāng)配液過(guò)程中濃度傳感器顯示4%時(shí)：

取樣位置濃度液箱底部4%液箱中部2%液箱頂部1%

可以看出，單片機(jī)式自動(dòng)配液裝置也存在較高濃度差，影響配液質(zhì)量。

而且濃度傳感器造價(jià)高，需要定期校準(zhǔn)，其系統(tǒng)一般工人難以操作和維護(hù)，需專業(yè)技術(shù)工程師來(lái)調(diào)試，無(wú)形中增大了運(yùn)營(yíng)成本。

3 配液方式改進(jìn)

針對(duì)上述這些井下常用配液方式的缺點(diǎn)，提出以下改進(jìn)措施：

3.1 增加攪拌設(shè)備加快配液分散到水中，可選用帶葉輪的攪拌泵，在原液加注過(guò)程中，開(kāi)啟攪拌泵可明顯加快配液擴(kuò)散，一般在0.5h內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)配液均勻分散，液箱上部配液與底部配液濃度差不超過(guò)1%。實(shí)際應(yīng)用中，濃縮液體系增加攪拌泵的效果要優(yōu)于乳化油體系，原因是濃縮液溶解性更好一些，攪拌泵在運(yùn)行過(guò)程中能更迅速的分散到液箱各處。

3.2 針對(duì)空吸式自動(dòng)配液裝置沖擊力過(guò)大的問(wèn)題，可以通過(guò)延長(zhǎng)出液口，將出液口位置設(shè)于液箱中下部，使配液過(guò)程大部分時(shí)間在液面下進(jìn)行，可以明顯減少配液沖擊產(chǎn)生的泡沫問(wèn)題及有效成分析出問(wèn)題，而增加攪拌裝置則可以進(jìn)一步增強(qiáng)配液濃度均勻。

圖3：出液口下調(diào)帶攪拌裝置的自動(dòng)配液

4 結(jié)語(yǔ)

不同的配液方式各具優(yōu)缺點(diǎn)，但目的都是為了調(diào)配出均勻穩(wěn)定的配液，在濃度達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上控制住成本也是生產(chǎn)中追求的目標(biāo)之一，增加攪拌泵和將配液裝置出液口位置下調(diào)的方法通過(guò)簡(jiǎn)單的加工即可實(shí)現(xiàn)，能有效提高配液質(zhì)量，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)介質(zhì)的防銹潤(rùn)滑作用。

［1］MT76-2011，液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液［S］.

［2］張慶林.煤礦用乳化液高精度自動(dòng)配比裝置的研究［D］.太原理工大學(xué)，2009，2-6.

［3］張龍濤.2種常用乳化液自動(dòng)配比裝置的分析研究［J］.煤礦機(jī)械，2010，31卷（10）：1-2.

王守利（1987-），男，北京市人，助理工程師，2009年畢業(yè)于北京化工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)主要從事礦用油品的研發(fā)、技術(shù)服務(wù)等工作。