綜采工作面液壓系統(tǒng)整體優(yōu)化研究及應(yīng)用

冀平軍

摘 要：針對傳統(tǒng)乳化液凈化不徹底，并直接采用工作面用水的幾個重大危害，該文對綜采工作面液壓系統(tǒng)的特點及整體優(yōu)化性能進行研究，既對乳化液進行凈化，又對配比用水進行軟化等方面進行整體研究，并對其帶來的綜合經(jīng)濟效益進行了分析。

關(guān)鍵詞：乳化液 自動配比 凈化油裝置 綜采工作面液壓系統(tǒng) 礦井

中圖分類號：TD823.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0120-01

乳化液是乳化油與水按一定比例配制而成，主要用于煤礦液壓支架的液壓液、液壓電控系統(tǒng)的傳動介質(zhì)、液壓系統(tǒng)（液壓水壓機、液壓機床）傳動液。如果直接采用工作面礦井水，乳化液循環(huán)使用過程中不經(jīng)過凈化，極易造成電液控制系統(tǒng)癱瘓，并會對電液控制系統(tǒng)造成如下幾方面嚴(yán)重?fù)p害：

（1）工作面配液水及乳化液中含有的雜質(zhì)會隨配液進入支架系統(tǒng)，在循環(huán)過程中會磨損各種密封件，同時造成電液控制閥件堵塞，從而影響生產(chǎn)。（2）配液水的高硬度（1907.10 mg/L）是冷卻水發(fā)生水垢（碳酸鹽）附著的主要成分，同時Ca2+、Mg2+與配液中的有效物質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生油皂等析出物，堵塞電液控制閥件，嚴(yán)重時會造成爆管；同時會使配液中有效物質(zhì)減少而降低傳動介質(zhì)的防銹、防腐、潤滑等特性，使系統(tǒng)受損；（3）配液水中SO42-和CL-含量嚴(yán)重超標(biāo)，將誘發(fā)支架缸體、推移千斤頂和各種閥件的銹蝕及鍍層脫落等現(xiàn)象。（4）傳統(tǒng)乳化液泵站只包括乳化液箱與幾臺泵組，乳化液泵組直接起停，長期在工頻狀態(tài)下運行，浪費了大量的電能，機械磨損、機械沖擊較大，工作面的實際用液量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于泵組的供液量，泵組大多數(shù)時間均在做無用功。

1 綜采工作面液壓系統(tǒng)的應(yīng)用

綜采工作面液壓系統(tǒng)整體優(yōu)化研究及應(yīng)用是一項優(yōu)化工作面用水及乳化液質(zhì)量的創(chuàng)新，開展此項工作的主要目的，是為了提供更好的工作面用水，凈化乳化液并實現(xiàn)乳化液自動配比，使綜采工作面液壓系統(tǒng)整體優(yōu)化，防止工作面電液控制系統(tǒng)癱瘓，并造成支架缸體、推移千斤頂和各種閥件的銹蝕及鍍層脫落等。既優(yōu)化工作面用水質(zhì)量，又凈化乳化液質(zhì)量，從源頭上解決液壓系統(tǒng)雜質(zhì)，實現(xiàn)乳化液自動配比功能，并對回液系統(tǒng)中乳化液進行凈化，使得綜采工作面液壓系統(tǒng)整體優(yōu)化形成良性循環(huán)。集中處理乳化液中鐵銹等雜質(zhì)，對液壓支架回液中的乳化液進行過濾，并對乳化液進行自動配比。

2 綜采工作面液壓系統(tǒng)的特點

（1）管理簡單：不要求使用者具備專業(yè)知識，真正屬于“全自動”；（2）自動配比，持續(xù)凈化：（3）流量控制：確保了運行的經(jīng)濟、可靠；（4）維護簡單：故障率極低。

3 綜采工作面液壓系統(tǒng)整體優(yōu)化研究

3.1 優(yōu)化方案

綜采工作面液壓系統(tǒng)整體優(yōu)化研究及應(yīng)用，主要從四個方面進行優(yōu)化：（1）優(yōu)化配液用水；（2）凈化乳化液；（3）乳化液自動配比，（4）回液系統(tǒng)雜質(zhì)凈化。通過對液壓系統(tǒng)進液、回液中雜質(zhì)凈化，及乳化液自動配比，使綜采工作面液壓系統(tǒng)整體優(yōu)化?？紤]優(yōu)化供水及供液系統(tǒng)方案，首先從工作面供水入口和乳化液配比的源頭進行方案的優(yōu)化，并對液壓支架回液系統(tǒng)中的雜質(zhì)過濾清除方案進行優(yōu)化，保證清水的水質(zhì)達到乳化液配比的使用要求，使整個乳化液系統(tǒng)內(nèi)的鐵銹等雜質(zhì)大量降低，力爭整個液壓系統(tǒng)在各個環(huán)節(jié)和循環(huán)中達到時時凈化和清除。

3.2 優(yōu)化處理

3.2.1 水處理原理

（1）阻止管道內(nèi)水垢沉積—— 減小摩擦損失和降低抽水費用；（2）避免傳動帶系統(tǒng)噴桿堵塞；（3）阻止電磁閥上水垢沉積—— 使其不再堵塞或阻塞；（4）阻止泵內(nèi)水垢沉積—— 不再發(fā)生泵失效的情況；（5）阻止電機冷卻罩內(nèi)和冷卻塔內(nèi)水垢沉積。

3.2.2 乳化液凈化原理

通過OPT凈油裝置對乳化液箱內(nèi)乳化液中鐵銹等雜質(zhì)進行凈化，OPT凈油裝置既不受乳化液等液體的腐蝕，又能凈化乳化液中雜質(zhì)，保證進液系統(tǒng)乳化液的純凈度。

3.2.3 乳化液自動配比

采用先進的在線監(jiān)控系統(tǒng)和變頻技術(shù)，實現(xiàn)了真正意義上的乳化液自動配比，乳化液濃度自動在線修正、顯示，配比精確可靠。礦用變頻器能夠根據(jù)系統(tǒng)壓力和工作面用液量控制乳化泵恒壓供液，節(jié)能效果顯著。諸多保護和功能極大提高了設(shè)備的可靠性，如系統(tǒng)爆管停機保護、乳化液泵組吸空保護、安全泄壓保護、系統(tǒng)壓力自動補償功能、泵組待機監(jiān)控功能等。對泵組溫度、蓄能器壓力的自動檢測與智能控制，消除了設(shè)備實用中的安全死區(qū)。解決了變頻器在密封條件下散熱的技術(shù)難題。

3.2.4 反沖洗過濾

通過反沖洗過濾站對液壓支架回液系統(tǒng)中鐵銹等雜質(zhì)進行凈化，保證回液系統(tǒng)中乳化液的純凈度。進液回液都安裝了高壓反沖洗智能過濾裝置，過濾精度達到20 um，能夠?qū)⒅Ъ艿仍O(shè)備內(nèi)液壓系統(tǒng)含帶的鐵屑等雜質(zhì)過濾，并且能將設(shè)備運行狀況及參數(shù)通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)反饋到集控臺，使操作人員及時觀察運行狀況并提出相應(yīng)的預(yù)警。

3.3 經(jīng)濟效益

經(jīng)過變頻控制裝置驅(qū)動泵組實現(xiàn)恒壓供液控制，根據(jù)工作面用液量需要多少供給多少，安全可靠響應(yīng)速度快，極大減少了泵組的無用功損耗。跟傳統(tǒng)泵站比較，經(jīng)現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)計算節(jié)約電能至少40%以上。以400泵站為例，泵組配套250kw電機，則每小時至少節(jié)電100度，若每天工作20 h，則每天節(jié)電2000度。按每年工作300天算，則每套泵站每年至少節(jié)電60萬度，每度電按0.5元計算，按2套設(shè)備計算，每年節(jié)約電費 F1=60*0.5*2=60萬元。

泵組進行變頻控制后，泵組實現(xiàn)軟起軟停，長期在400～600轉(zhuǎn)每分鐘狀態(tài)運行。減少了泵組的磨損和沖擊，使乳化液泵組平均使用壽命至少提高2倍。每套泵組按107萬元計算，可節(jié)省費用F2=（107*0.95/6）*2*2=67萬元。這樣做，既可以優(yōu)化工作面用水質(zhì)量，又凈化乳化液質(zhì)量，從源頭上解決液壓系統(tǒng)雜質(zhì)，實現(xiàn)乳化液自動配比功能，并對回液系統(tǒng)中乳化液進行凈化，使得綜采工作面液壓系統(tǒng)整體優(yōu)化形成良性循環(huán)，乳化液溫度也得到有效控制，能夠時刻保證乳化液使用濃度的準(zhǔn)確值，避免了人工配液不準(zhǔn)確的各種不確定因素，有效減輕了液壓支架的銹蝕，因此高液壓密封部位密封圈也很少損壞，有效降低系統(tǒng)的串漏現(xiàn)象，緊急停機維修設(shè)備影響生產(chǎn)的情況不再出現(xiàn)，至少延長支架使用壽命2至4年。每套支架按15000萬元，2套設(shè)備按延長支架壽命2年計算，可節(jié)省費用F3=（15000*0.95/6） *2*2=9500萬元。綜上所述，整體可節(jié)約費用可達F=F1+F2+F3=9627萬元，經(jīng)濟效益可觀。

4 結(jié)語

對綜采工作面液壓系統(tǒng)整體方案中的各個環(huán)節(jié)如進液、配比、循環(huán)、過濾、回收等環(huán)節(jié)進行一系列全方位的優(yōu)化，對工作面清水水質(zhì)指標(biāo)的提高提供了可靠的保證，同時提高了乳化配比的精確度，保證工作面液壓系統(tǒng)，防止工作面電液控制系統(tǒng)癱瘓，并造成支架缸體、推移千斤頂和各種閥件的銹蝕及鍍層脫落等，延遲設(shè)備壽命。

參考文獻

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