液壓支架穩(wěn)壓供液技術(shù)的研究與發(fā)展

常鏑

沈陽(yáng)恒久安泰環(huán)保與節(jié)能科技有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110000

在液壓支架額壓供液系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)壓力波動(dòng)明顯，系統(tǒng)沖擊大，乳化液流量得不到有效控制，因此對(duì)液壓支架的壽命和使用效果造成了嚴(yán)重影響。為了改善液壓支架使用效果，延長(zhǎng)液壓支架使用壽命，研究者開(kāi)發(fā)了穩(wěn)壓供液系統(tǒng)。

1 支架液壓系統(tǒng)的工作原理

與一般工程機(jī)械不同，煤礦支架液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)為乳化液，其液壓系統(tǒng)主要分為三個(gè)子系統(tǒng)，分別為支架系統(tǒng)，進(jìn)回路系統(tǒng)和供液系統(tǒng)。其中支架系統(tǒng)主要包含中間支架液壓系統(tǒng)、超前支架液壓系統(tǒng)、過(guò)渡支架液壓系統(tǒng)，每個(gè)支架液壓系統(tǒng)由對(duì)應(yīng)的千斤頂、乳化液閥和液壓軟管等組成。進(jìn)回液管路系統(tǒng)主要包含巷道管路、架間管路，供液系統(tǒng)主要指乳化液泵站。在生產(chǎn)過(guò)程中，首先需要供液系統(tǒng)通過(guò)進(jìn)回路系統(tǒng)為支架液壓系統(tǒng)提供相應(yīng)流量的乳化液，然后，要確保壓力能夠正常工作，并且可以沿著液壓管路傳遞到液壓系統(tǒng)中。在支架實(shí)際工作過(guò)程中，每一個(gè)動(dòng)作都會(huì)受到乳化液閥的控制，乳化液閥根據(jù)液壓系統(tǒng)的實(shí)際工作狀態(tài)對(duì)乳化液流量和壓力進(jìn)行控制，從而完成系統(tǒng)動(dòng)作[1]。

液壓支架系統(tǒng)的具體工作狀態(tài)分為三種，首先在靜止?fàn)顟B(tài)下因?yàn)榇嬖谙鄬?duì)較為緩慢的漏液情況，所以導(dǎo)致整體的內(nèi)部壓力下降，其次是支架在工作量相對(duì)較小時(shí)需要使用乳化液，此時(shí)將會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)的實(shí)際壓力出現(xiàn)嚴(yán)重的變化，然后是當(dāng)液壓支架在工作量相對(duì)較大的狀態(tài)下進(jìn)行工作時(shí)，管內(nèi)的壓力也會(huì)下降，通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析可以明確，液壓支架每個(gè)工作狀態(tài)都存在不同程度的壓力波動(dòng)，因此會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生較大的沖擊，影響設(shè)備使用壽命。如果液壓支架系統(tǒng)的工作狀況良好，管內(nèi)的壓力會(huì)保持相對(duì)穩(wěn)定，支架的運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)相對(duì)平穩(wěn)，壽命也得以保證。相反如果管內(nèi)的壓力變化相對(duì)較為頻繁，不僅不利于液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定，還會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)中相關(guān)元器件和設(shè)備造成破壞。在壓力相對(duì)較低的環(huán)境下，雖然液壓支架系統(tǒng)中的相關(guān)元器件不會(huì)受到影響，但是工作效率也會(huì)有所下降。

2 支架穩(wěn)壓供液技術(shù)分析

要想改善支架供液技術(shù)，確保液壓支架動(dòng)作效率得到有效提高，首先要明確穩(wěn)壓供液的具體概念及相關(guān)原理，在對(duì)穩(wěn)壓供液進(jìn)行探究的過(guò)程中，可以通過(guò)管內(nèi)的壓力變化情況進(jìn)行分析，在供液流量合理的范圍內(nèi)，如果支架的動(dòng)作仍較為緩慢，而且其壓力也在逐漸增加，但是沒(méi)有出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，則說(shuō)明此時(shí)的供液壓力為理想的狀態(tài)。通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)研究，可以發(fā)現(xiàn)在支架工作的過(guò)程中，供液的壓力、流量和支架整體工作效果可用來(lái)判定支架的工作性能。首先，系統(tǒng)中的壓力變化情況，能夠決定液壓支架系統(tǒng)是否正在穩(wěn)定工作，其次是流量決定了工作的速度，也決定了液壓工作系統(tǒng)的工作效率，然后是工作效果，對(duì)液壓支架系統(tǒng)的整體工作性能進(jìn)行評(píng)判，通過(guò)對(duì)這三個(gè)指標(biāo)的探究，可以明確在供液的過(guò)程中是否對(duì)液壓支架系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備及元器件產(chǎn)生了沖擊。

支架穩(wěn)壓供液系統(tǒng)由乳化液泵、壓力卸載閥、蓄能器、液箱等元件組成。在相對(duì)較為理想的狀態(tài)下對(duì)支架的工作狀態(tài)進(jìn)行分析，首先是針對(duì)系統(tǒng)的漏液階段進(jìn)行分析，由于支架在靜止?fàn)顟B(tài)下可能存在漏液?jiǎn)栴}，因此系統(tǒng)的壓力會(huì)逐漸下降，所以必須對(duì)系統(tǒng)中的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，此時(shí)的壓力調(diào)節(jié)由蓄能器完成，蓄能器中的液體補(bǔ)充進(jìn)系統(tǒng)，蓄能器調(diào)節(jié)壓力的范圍是確保系統(tǒng)壓力不低于設(shè)定的加載壓力，此時(shí)泵處于卸載狀態(tài)。如果系統(tǒng)中的整體壓力過(guò)低，并且低于設(shè)定值，則應(yīng)該保證卸載閥關(guān)閉，同時(shí)泵會(huì)進(jìn)入到加載狀態(tài)中，從而向蓄能器中進(jìn)行加液操作，此時(shí)壓力值會(huì)逐漸上升，直到符合卸載閥的壓力設(shè)定值。其次是對(duì)支架動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行分析，首先進(jìn)入蓄能器的供液階段，此時(shí)支架逐漸進(jìn)入到工作狀態(tài)中，如果工作的壓力值高于加載壓力的設(shè)定值，則泵的顯示狀態(tài)仍為卸載。這時(shí)會(huì)引起系統(tǒng)的整體壓力急劇下降，壓力值降低至加載壓力的設(shè)定值時(shí)，則泵進(jìn)入加載工作狀態(tài)中，泵與蓄能器同時(shí)推動(dòng)支架系統(tǒng)中的活塞桿進(jìn)行工作，從而完成穩(wěn)定供液。最后是在泵的供液階段，在負(fù)載阻力與供液壓力平衡后，進(jìn)入泵供液階段，此時(shí)泵的工作狀態(tài)為加載，液壓液主要由泵提供，而因?yàn)楸锰峁┑囊簤阂话阆鄬?duì)較為穩(wěn)定，所以其提供的流量大小直接決定了支架的工作速率。通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)可以分析出在穩(wěn)壓供液模式下液壓系統(tǒng)的整體工作速率明顯提升，在供液過(guò)程中使用穩(wěn)壓供液模式，壓力的波動(dòng)頻率和波動(dòng)幅值都優(yōu)于額定供液方式[2]。

3 新一代智能供液系統(tǒng)

隨著煤礦科技的迅速發(fā)展，數(shù)字化采煤技術(shù)不斷提高，自動(dòng)化聯(lián)合采煤機(jī)組和電液控支架廣泛應(yīng)用，由蓄能器和機(jī)械卸載閥組成的穩(wěn)壓供液系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足高端電液控支架的配套使用，新一代智能供液系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)，并逐漸在全自動(dòng)采煤工作面中得到應(yīng)用。

智能供液系統(tǒng)主要包含乳化液泵、電磁卸載閥、蓄能器、變頻器、自動(dòng)配比系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、高精密過(guò)濾站，以及液箱和中央控制系統(tǒng)。智能供液系統(tǒng)采用電磁卸載閥替代原有的機(jī)械卸載閥，大大提高了卸載閥的響應(yīng)速度，采用變頻器控制泵電機(jī)，進(jìn)一步減小了壓力沖擊。智能供液系統(tǒng)增加了乳化液自動(dòng)配比功能和乳化質(zhì)量在線檢測(cè)功能，并利用中央控制系統(tǒng)統(tǒng)一對(duì)供液系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合智能控制。

新一代智能供液系統(tǒng)不僅對(duì)乳化液的壓力和流量進(jìn)行更加精準(zhǔn)的控制，更體現(xiàn)在對(duì)乳化液濃度、污染度等質(zhì)量指標(biāo)的全方位控制和管理[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用先進(jìn)的穩(wěn)壓供液技術(shù)，對(duì)乳化液壓力、流量、質(zhì)量進(jìn)行全方位管理，能夠有效改善液壓支架動(dòng)作頻率，延長(zhǎng)液壓支架壽命，從而提升整個(gè)支架系統(tǒng)的工作效率和工作質(zhì)量，因此相關(guān)負(fù)責(zé)人員要明確穩(wěn)壓供液技術(shù)的原理，并且采取合理的控制措施。