DW型單體液壓支柱氣體密封試驗(yàn)方法及應(yīng)用

鄭孟善

摘 要：DW型單體液壓支柱是煤礦井下重要的支護(hù)設(shè)備，在完成加工裝配后，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)支柱的液壓性能通過專用的測(cè)試設(shè)備對(duì)支柱密封性能進(jìn)行高低壓測(cè)試，目前國(guó)內(nèi)試壓方式是通過柱塞泵和乳化液油箱系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力，將乳化液帶壓輸入到支柱下腔內(nèi)，在試驗(yàn)架上對(duì)支柱密封性能進(jìn)行保壓試驗(yàn)，合格后將支柱內(nèi)乳化液卸載放掉，乳化液容易對(duì)地下產(chǎn)生污染以及增加生產(chǎn)成本；我們通過調(diào)研和研究，利用空氣壓縮機(jī)將帶壓的氣體通過增壓機(jī)構(gòu)和輸送系統(tǒng)輸入支柱內(nèi)腔，進(jìn)行密封試驗(yàn)，合格后將氣體排出，解決原乳化液的污染和降低生產(chǎn)成本，并改變生產(chǎn)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：支柱；乳化液；氣體；增壓系統(tǒng)；環(huán)保

中圖分類號(hào)：TD355 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 目前DW型單體液壓支柱密封測(cè)試的現(xiàn)狀

DW型單體液壓支柱用于煤礦井下，它可與金屬鍍接頂梁配套使用，也可單獨(dú)作點(diǎn)柱用，供煤礦一般機(jī)械采煤工作支護(hù)頂板，或供綜合機(jī)械化采煤工作面作端頭支護(hù)及其他臨時(shí)性支護(hù)。它是通過煤礦井下設(shè)置乳化液泵站將帶壓乳化液輸入到支柱內(nèi)腔，支柱的活柱體伸出來支護(hù)煤礦井下巷道的頂板，DW型單體液壓支柱是煤礦重要的安全設(shè)備，氣密封性能的好壞直接影響井下工人的安全，所以支柱完成裝配后，密封測(cè)試尤為重要。

目前，制造DW型單體液壓支柱的廠家，都是延續(xù)以前的利用乳化液泵站系統(tǒng)，通過柱塞泵和乳化液油箱將增壓后的乳化液輸入到單體支柱的油缸下腔，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)支柱的密封性能進(jìn)行測(cè)試；傳統(tǒng)的檢修方法為用乳化液泵試壓，介質(zhì)為5∶95乳化液（乳化油5%，水95%），每支柱需10L，排放后不僅浪費(fèi)，還污染地下水，由于國(guó)家對(duì)環(huán)境工作力度加大，如重復(fù)利用乳化液，乳化液幾天后將變質(zhì)，產(chǎn)生異味影響周圍環(huán)境并對(duì)支柱的密封件產(chǎn)生腐蝕作用，該工藝很難維持下去。面對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，我公司經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，論證，決定采用空壓機(jī)試壓，經(jīng)過半年來的使用效果良好。

2 單體液壓支柱帶壓氣體密封試驗(yàn)原理

單體液壓支柱帶壓空氣密封試驗(yàn)系統(tǒng)主要由：空壓機(jī)、增加裝置、管道輸入元件、支柱試驗(yàn)架等機(jī)構(gòu)組成。

空壓機(jī)采用德耐爾的中高壓活塞機(jī)，額定壓力3.2MPa， 電機(jī)功率15kW，輸出流量0m3/min～3m3/min；電壓380V/660V；由空壓機(jī)將空氣壓縮后產(chǎn)生氣壓輸出，通過輸出管道系統(tǒng)將低壓的壓縮氣體輸入到增壓裝置中，啟動(dòng)柱塞式增壓裝置，將壓縮的氣體進(jìn)行二次增加，壓力的大小根據(jù)相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值后，打開氣控單向閥，通過高壓氣管和注氣搶將高壓氣體經(jīng)三用閥注入到單體液壓支柱的油缸下腔，支柱的活柱體在氣壓的作用下伸出（支柱行程的2/3），支柱安裝在專用試驗(yàn)架上并在試驗(yàn)架一端設(shè)置壓力表（0MPa～60 MPa）、保壓5min，觀察壓力表無(wú)變化（如壓力表的壓力無(wú)下降），表明支柱無(wú)卸載和漏氣現(xiàn)象，然后通過專用卸載工具啟動(dòng)支柱上的三用閥將支柱內(nèi)的氣體排出，支柱的活柱體通過內(nèi)部的彈性復(fù)位簧將活柱體收回到原位，密封實(shí)驗(yàn)完畢后，將單體液壓支柱移出至儲(chǔ)運(yùn)架，再進(jìn)行下一根單體支柱的密封試驗(yàn)。

3 高壓氣體密封試驗(yàn)與高壓乳化液密封試驗(yàn)比較

3.1 高壓氣體進(jìn)行密封試驗(yàn)

（a）采用空壓機(jī)氣體壓縮后通過增壓對(duì)支柱密封性能測(cè)試，對(duì)空氣和地下均無(wú)污染；

（b）本密封試驗(yàn)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并布置合理，占用場(chǎng)地空間??；

（c）采用了連續(xù)性支柱單根密封試驗(yàn)架，無(wú)須人員搬運(yùn)，節(jié)省人員數(shù)量；

（d）由氣體代替液體進(jìn)行密封測(cè)試，使得密封性能更為準(zhǔn)確。

3.2 高壓乳化液進(jìn)行密封試驗(yàn)

（a）設(shè)備多（乳化液泵、乳化液油箱、輔助管件、各類閥件等）；

（b）所有電機(jī)功率大，成本增加、設(shè)備噪聲大，所需場(chǎng)地大等；

（c）用過的乳化液排放后，易對(duì)地下造成環(huán)境污染；

（d）工序復(fù)雜、增加操作人員的數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 高壓乳化液與高壓氣體密封試驗(yàn)對(duì)比表（見表1）

通過以上高壓乳化液與高壓氣體密封試驗(yàn)對(duì)比表可以看出：在節(jié)能方面原來用乳化液密封試驗(yàn)時(shí)所用電機(jī)功率為55kW，每班工作210min；所以每班所耗電122.5kW·h；采用氣體密封試驗(yàn)后，電機(jī)功率為15kW，每班工作30min；故此，每班所耗電7.5kW·h；為此，在相同工作量的情況下，節(jié)能比原來降低16倍；每班節(jié)約費(fèi)用75.9 元； 每天按三班工作制，每班節(jié)約費(fèi)用 227.7 元/天；一年按300天，可節(jié)約電費(fèi)68310元。生產(chǎn)效率提高5倍，由于近幾年我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)力度的加大，對(duì)于各類對(duì)環(huán)境污染的工位點(diǎn)的監(jiān)測(cè)的重視，對(duì)污染的崗點(diǎn)，堅(jiān)決停產(chǎn)整頓，為此，我們對(duì)單體支柱密封試驗(yàn)崗點(diǎn)的測(cè)試方法進(jìn)行改進(jìn)，利用氣體對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行密封耐壓試驗(yàn)，從而有效避免了環(huán)境污染。改為氣體對(duì)支柱密封試驗(yàn)比乳化液更能反映出支柱的真實(shí)密封性能，氣體的密度比乳化液的密度小，對(duì)密封件要求更高，微小的泄露就能反映其密封好與壞，故此，用氣體對(duì)支柱密封試驗(yàn)比乳化液的密封試驗(yàn)，在井下使用過程中的合格率提高10%；保證產(chǎn)品在煤礦的支護(hù)安全。此方法不受季節(jié)的影響，用乳化液在冬季零下的情況下，容易上凍，乳化液泵無(wú)法使用，使得生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行，另外用乳化液測(cè)試后支柱內(nèi)部剩有殘余的液體無(wú)法排除，產(chǎn)品內(nèi)液體上凍后，造成支柱的密封圈變形，在使用過程中出現(xiàn)滲漏和降壓現(xiàn)象，采用半自動(dòng)支柱上架裝置，使得支柱裝配后，由人工移至試驗(yàn)架內(nèi)，由自動(dòng)卡緊箍將支柱外徑卡緊定位，此機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了由原來2人～3人工作變?yōu)楝F(xiàn)在的一人即可操作，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和數(shù)量，為減人提效打下了良好基礎(chǔ)。

4 應(yīng)用推廣及效果

2017年12月，DW單體液壓支柱氣體密封試驗(yàn)方法在我單位試驗(yàn)成功后，到目前為止，生產(chǎn)的單體液壓支柱密封試驗(yàn)線，正常生產(chǎn)，累計(jì)生產(chǎn)3萬(wàn)根支柱。并服務(wù)于煤礦井下，漏液率0.2%，密封試驗(yàn)的合格率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于乳化液密封試驗(yàn)的3%，使得產(chǎn)品用到煤礦井下支護(hù)的安全系數(shù)大大提高，降低了工人由于漏液或滲漏更換支柱的頻率；此方式方法也可以應(yīng)用到其他液壓油缸或千斤頂?shù)漠a(chǎn)品，下一步，我們將在綜采支架用的千斤頂進(jìn)行密封耐壓試驗(yàn)，目前，我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的力度不斷加大，尤其是對(duì)地下水污染問題尤為重視，企業(yè)要將安全和環(huán)保都排到第一位，現(xiàn)在許多生產(chǎn)支柱的廠家還是用乳化液進(jìn)行支柱的密封試驗(yàn)；雖然可以通過儲(chǔ)存池重復(fù)使用，但如果乳化液長(zhǎng)期存放，易產(chǎn)生異味和變質(zhì)，一是對(duì)產(chǎn)品密封件腐蝕，二是對(duì)環(huán)境污染。所以，用氣體加壓對(duì)DW單體液壓支柱氣體密封試驗(yàn)，具有寬廣的推廣價(jià)值和良好前景。

參考文獻(xiàn)

[1]付平.密封設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，2009.

[2]張利平.液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.