曉南礦主井液壓站的研究與應(yīng)用

◎王維磊

一、引言

液壓站是煤礦提升系統(tǒng)中的重要組成部件，在工作期間為制動(dòng)閘提供持續(xù)穩(wěn)定的供油壓力，停車(chē)后實(shí)現(xiàn)提升機(jī)制動(dòng)。通過(guò)學(xué)習(xí)液壓站的組成部件及其作用，了解液壓站系統(tǒng)的工作原理，能夠在檢修過(guò)程中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并處理隱患或者故障，從而更好的實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

二、曉南礦主井液壓站

1.概述。

曉南礦主井提升設(shè)備包括：JKM2.8×4/（Ⅱ）型多繩摩擦提升機(jī)一臺(tái)，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YR800-8/1430，功率為800Kw，液壓站型號(hào)為T(mén)E163GS，公稱(chēng)壓力16MPa，盤(pán)形制動(dòng)器型號(hào)為T(mén)P1-63，減速器型號(hào)為ZHD2R—140。潤(rùn)滑站型號(hào)為礦井核定提升能力為210萬(wàn)噸/年。

2.液壓站的工作原理。

（1）液壓系統(tǒng)的工作制動(dòng)部分原理：（參見(jiàn)圖1）

液壓站在工作期間不同時(shí)期為盤(pán)形制動(dòng)器提供油壓不同的油液。由比例溢流閥（8）來(lái)調(diào)整供油油壓的變化。液壓系統(tǒng)在提升機(jī)正常提升期間，電磁換向閥G3、G4、G5、G7 通電，郵箱內(nèi)油泵提供的液壓油經(jīng)過(guò)濾油器（7）的過(guò)濾作用后，從電磁換向閥G3 和 G4、濾油器（17）、球式截止閥（18）分別通過(guò)兩組供油管路進(jìn)入A 組和B 組盤(pán)形制動(dòng)器。通過(guò)司機(jī)操作臺(tái)手柄控制比例溢流閥（8）的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)供油壓力的變化，從而達(dá)到調(diào)整盤(pán)形制動(dòng)器制動(dòng)力矩的目的。向前推動(dòng)操作臺(tái)手柄使比例溢流閥（8）的電壓增加時(shí)，液壓系統(tǒng)的供油壓力升高，盤(pán)形制動(dòng)器閘板與制動(dòng)盤(pán)間隙增加，盤(pán)形制動(dòng)器敞閘；向回拉動(dòng)操作臺(tái)手柄使比例溢流閥（8）的電壓降低時(shí)，液壓系統(tǒng)的供油壓力降低，盤(pán)形制動(dòng)器閘板與制動(dòng)盤(pán)間隙減少，盤(pán)形制動(dòng)器合閘；當(dāng)操作臺(tái)手柄回零時(shí)，控制比例溢流閥（8）的電壓降低到零，此時(shí)在液壓系統(tǒng)中的供油壓力最低，即為殘余壓力，盤(pán)形制動(dòng)器處于完全制動(dòng)狀態(tài)。

（2）液壓系統(tǒng)的安全制動(dòng)部分原理：（參見(jiàn)圖1）

圖1 液壓站工作原理圖

當(dāng)液壓站在運(yùn)行期間遇到故障時(shí)，例如開(kāi)關(guān)柜跳閘、礦井停電等特殊情況時(shí)，液壓系統(tǒng)要能夠及時(shí)回油，使提升機(jī)盤(pán)形制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)緊急情況下的制動(dòng)停車(chē)。此時(shí)油泵電機(jī)，KT 線圈及電磁換向閥G3、G4、G7 能夠立即斷電，A 管供油壓力立刻降為零，A 組盤(pán)形制動(dòng)器供油管路中的回流到油箱中。B 組盤(pán)形制動(dòng)器供油管路中的油壓降為溢流閥（10）設(shè)定的壓力P1 級(jí)值，即第一級(jí)制動(dòng)的油壓值，保持穩(wěn)定的壓力直到時(shí)間繼電器動(dòng)作，電磁換向閥G5 斷電，同時(shí)電磁換向閥G6 通電，供油壓力下降到零，B 管中的油液返回到油箱中，實(shí)現(xiàn)全制動(dòng)。在二級(jí)制動(dòng)延時(shí)過(guò)程中，蓄能器作用是補(bǔ)充油液來(lái)提供穩(wěn)定的油壓，調(diào)整單向節(jié)流截止閥的開(kāi)度可以調(diào)整補(bǔ)充油量的流量，使延時(shí)過(guò)程中油壓P1 的值保持穩(wěn)定。

二級(jí)制動(dòng)時(shí)供油壓力與時(shí)間變化曲線見(jiàn)圖3。從圖3 中看：供油壓力從A 點(diǎn)（即供油壓力為P2 時(shí)）降到B 點(diǎn)，A 組盤(pán)形制動(dòng)器管路中的供油壓力為零，A 組盤(pán)形制動(dòng)器處于全制動(dòng)狀態(tài)，制動(dòng)盤(pán)受力為一半以上的制動(dòng)力矩。B 組盤(pán)形制動(dòng)器供油管路中的供油壓力下降，此時(shí)的單向閥（16）動(dòng)作，使儲(chǔ)能器（12）中的油液進(jìn)入到B 組油管中，使供油壓力降到之前設(shè)定的一級(jí)制動(dòng)油壓值P1 級(jí)（從A 點(diǎn)到C 點(diǎn)），延時(shí)tl 秒后供油壓力從C 點(diǎn)保持到達(dá)D 點(diǎn)，此時(shí)提升機(jī)已經(jīng)停止運(yùn)行。最后電磁換向閥G5延時(shí)后斷電的同時(shí)電磁換向閥G6 延時(shí)后通電，，管路中剩余的液壓油返回油箱中，供油壓力數(shù)值從P1 降到零（即從D 點(diǎn)到E點(diǎn)的過(guò)程），二級(jí)制動(dòng)完成。

（3）從上圖可以觀察液壓系統(tǒng)在正常制動(dòng)、緊急制動(dòng)、緊急停車(chē)中各閥組的通電情況：

①工作制動(dòng)時(shí)，G1、G2、G3、G4、G5、G7 通電，G6 斷電。

②井筒中發(fā)生緊急制動(dòng)時(shí)，G1、G2 通電，G3、G4、G7 斷電，G5 延時(shí)斷電，G6 延時(shí)通電。

③井口發(fā)生緊急制動(dòng)時(shí)，G1、G2、G6 通電，G3、G4、G5、G7斷電。

④緊急停車(chē)時(shí) G1、G2、G3、G4、G5、G7 斷電，G6 通電。

三、液壓站的安裝與調(diào)試

1.液壓站的安裝。

液壓站在到礦之前，已在生產(chǎn)廠家整體安裝完畢，經(jīng)過(guò)調(diào)試，檢驗(yàn)合格。到礦后需將液壓站整體運(yùn)送到主井八樓并按照設(shè)計(jì)圖把液壓站放置到指定位，按照設(shè)計(jì)圖安裝供油管路，并將兩臺(tái)液壓站并聯(lián)使用，將兩臺(tái)液壓站的供油口與盤(pán)形制動(dòng)器供油口相連，最后向油箱內(nèi)注入符合相關(guān)要求的抗磨液壓油。

2.液壓系統(tǒng)調(diào)試前的準(zhǔn)備工作。

（1）清洗油箱內(nèi)部，打開(kāi)油箱側(cè)方觀察口，將油箱內(nèi)部可能存在的雜物使用面團(tuán)清理干凈。

（2）檢查試驗(yàn)各電磁換向閥，確保動(dòng)作靈敏。

（3）用酸洗自制的液壓站與盤(pán)形閘的鏈接管路，確認(rèn)管路清潔無(wú)雜質(zhì)。

（4）將入的新油要經(jīng)過(guò)濾油機(jī)濾芯的過(guò)濾，加入液壓站油位到達(dá)油箱油標(biāo)的標(biāo)記處。

3.液壓站在經(jīng)過(guò)調(diào)試后，技術(shù)性能要達(dá)到以下要求。

（1）系統(tǒng)最大工作供油壓力不得超過(guò)6.2Mpa，在此供油壓力以下時(shí)，比例溢流閥的控制電壓不得超過(guò)8V。

（2）液壓系統(tǒng)在正常工作期間供油壓力能夠保證持續(xù)穩(wěn)定，符合油壓數(shù)值波動(dòng)在正負(fù)0.2MPa 之間。

（3）在盤(pán)形制動(dòng)器的制動(dòng)過(guò)程中和松閘過(guò)程中，油壓和電壓跟隨性良好，基本呈直線性，電壓降低到零時(shí)，系統(tǒng)供油壓力即為殘壓P0 值見(jiàn)圖2。

圖2 油壓-電流特性曲線

（4）提升機(jī)發(fā)生緊急制動(dòng)時(shí)，液壓站能夠提供良好的二級(jí)制動(dòng)性能，其供油壓力與時(shí)間的特性曲線見(jiàn)圖3。

圖3 二級(jí)制動(dòng)油壓變化情況

供油壓力從圖中的P2 值，即A 點(diǎn)降低到B 點(diǎn)，此時(shí)B 組盤(pán)形制動(dòng)器閘板處于緊貼制動(dòng)盤(pán)的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的盤(pán)形制動(dòng)器閘板貼到制動(dòng)盤(pán)前的空行程時(shí)間為t0。

油壓從圖中的B 點(diǎn)降低到C 點(diǎn)，即供油壓力降低到P1 值，再經(jīng)過(guò)的延時(shí)時(shí)間t1 后到達(dá)D 點(diǎn)，再由D 點(diǎn)降低到E 點(diǎn)，此時(shí)的儲(chǔ)能器中的完全釋放，完成二級(jí)制動(dòng)。當(dāng)整個(gè)液壓站系統(tǒng)滿(mǎn)足上述所說(shuō)的要求后，才能投入正常使用。

4.液壓站各部件的連鎖要求。

為了確保液壓站在使用過(guò)程的安全可靠性，各閥組動(dòng)作還必須滿(mǎn)足規(guī)定的連鎖要求。首先強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)是對(duì)于豎井提升系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)箕斗運(yùn)行到井口前，液壓系統(tǒng)一定要解除二級(jí)制動(dòng)，防止箕斗發(fā)生過(guò)卷事故。

（1）液壓系統(tǒng)工作期間安全制動(dòng)時(shí)，電磁換向閥G3、G4、G7、油泵電機(jī)和KT 線圈立即斷電，而電磁換向閥G5 延時(shí)斷電同時(shí)G6 延時(shí)通電。但是在箕斗運(yùn)行到井口前，一定要解除二級(jí)制動(dòng)，此時(shí)的電磁換向閥G5 不能延時(shí)斷電，而且必須要立即斷電，防止箕斗因制動(dòng)器延時(shí)而發(fā)生箕斗過(guò)卷事故。

（2）液壓系統(tǒng)解除安全制動(dòng)時(shí)，比例放大器電壓信號(hào)必須為零時(shí)，才允許電磁換向閥G3、G4、G7 通電，以免發(fā)生井筒溜車(chē)事故。

（3）當(dāng)液壓站在使用過(guò)程中油液溫低于設(shè)定值16 攝氏度以下時(shí)，油泵不能正常啟動(dòng)，使用操作箱內(nèi)空氣開(kāi)關(guān)對(duì)油箱內(nèi)的電加熱器進(jìn)行通電，對(duì)油液進(jìn)行加溫。油液溫升超過(guò)16 攝氏度時(shí)，液壓系統(tǒng)恢復(fù)正常，油泵可以啟動(dòng)。設(shè)備運(yùn)行期間當(dāng)油液溫度高于40 攝氏度時(shí)，開(kāi)啟油冷機(jī)降低油箱內(nèi)油液的溫度。當(dāng)油液溫度超過(guò)60 攝氏度時(shí)，司機(jī)操作室內(nèi)溫度報(bào)警提示響起，本次提升正常運(yùn)行，閉鎖下次提升，必須等油溫下降60 攝氏度后，液壓站才能正常工作。

（4）每個(gè)班的檢修人員都需要對(duì)閘間隙進(jìn)行檢查，盤(pán)形閘閘板與制動(dòng)盤(pán)間隙要保證1mm-1.5mm 之間，閘間隙過(guò)大或者過(guò)小都需要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整間隙要在停車(chē)調(diào)閘操作下進(jìn)行。調(diào)整間隙過(guò)程：先關(guān)閉兩組盤(pán)形閘供油管路閥門(mén)（如1#和2#、3#和4#盤(pán)形閘），然后將操作按鈕轉(zhuǎn)向停車(chē)調(diào)整位置，再聯(lián)系信號(hào)工打點(diǎn)，司機(jī)不送主令，只操作盤(pán)形閘控制搖桿，使除了1#和2#、3#和4#盤(pán)形閘以外其余盤(pán)形閘敞開(kāi)，再由檢修人員對(duì)其各組盤(pán)形閘與制動(dòng)盤(pán)間隙進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完畢后，拉回盤(pán)形閘控制搖桿，再關(guān)閉調(diào)整好的兩組盤(pán)形閘，敞開(kāi)1#和2#、3#和4#盤(pán)形閘并對(duì)其盤(pán)形閘間隙與制動(dòng)盤(pán)間隙進(jìn)行調(diào)整，見(jiàn)圖4。

圖4 液壓站

四、維護(hù)、保養(yǎng)、常見(jiàn)故障及排除方法分析

1.日常工作中的維護(hù)與保養(yǎng)。

（1）液壓站在日常使用過(guò)程中，要定期對(duì)油液進(jìn)行檢查。如果在檢查期間發(fā)現(xiàn)油箱內(nèi)油液較臟，應(yīng)該將油箱內(nèi)油液使用濾油機(jī)重新過(guò)濾一次，然后才能繼續(xù)使用；如果經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)油液變質(zhì)（即水分，雜質(zhì)，閃點(diǎn)等指標(biāo)超過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)），必須立即組織人員對(duì)油液進(jìn)行更換。特別注油的是新液壓油并不一定是干凈的油也可能在其中含有雜質(zhì)，所以要求注入新油前一定要經(jīng)過(guò)濾油機(jī)的過(guò)濾過(guò)程。

（2）在礦井正常提升過(guò)程中，任何人不得調(diào)節(jié)各閥件手輪，避免影響提升系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

（3）各電磁換向閥接線時(shí)，電壓和電流要嚴(yán)格按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行匹配，接線完成后要通過(guò)操作臺(tái)控制，檢查各閥組動(dòng)作情況，確保電磁換向閥靈敏可靠。

（4）液壓站上的各閥組，應(yīng)定期檢查其固定螺絲，確保牢固。

（5）如果需要更改供油管路，在新油管路制作完成后，必須要進(jìn)行酸洗，然后才能進(jìn)行安裝，防止油管內(nèi)的雜物進(jìn)入液壓系統(tǒng)阻塞油管或者閥組。

（6）油箱、各閥組及儲(chǔ)能器等元件檢查清洗時(shí)，不能用棉紗等有纖維的布擦拭，可用面粉和水和好后，用來(lái)粘去油箱、閥組及儲(chǔ)能器等元件上的雜物。

（7）檢查電磁換向閥推桿，確保推桿動(dòng)作靈活，若發(fā)現(xiàn)有卡阻現(xiàn)象，要立即對(duì)電磁換向閥進(jìn)行清洗或者更換新電磁換向閥。裝配電磁換向閥時(shí)，要特別注意閥芯的安裝方向，確保準(zhǔn)確無(wú)誤。

（8）液壓站工作時(shí)二級(jí)制動(dòng)性能需要定期進(jìn)行檢查試驗(yàn)，試驗(yàn)期間要聯(lián)系好礦調(diào)度和井口信號(hào)工，并確認(rèn)箕斗為空斗，需要確認(rèn)驗(yàn)證二級(jí)制動(dòng)延時(shí)時(shí)間符合相關(guān)規(guī)定要求，各電磁換向閥動(dòng)作靈敏可靠，發(fā)現(xiàn)有異常現(xiàn)象要立即進(jìn)行檢查并記錄試驗(yàn)及處理故障過(guò)程。

（9）主井現(xiàn)有情況為一臺(tái)提升機(jī)配備兩臺(tái)液壓站，兩臺(tái)液壓站一主一備。一般一臺(tái)液壓站連續(xù)使用10天左右，然后對(duì)兩臺(tái)液壓站進(jìn)行倒換運(yùn)行，以免另一臺(tái)液壓站的油泵電機(jī)和比例溢流閥等部件因長(zhǎng)期不使用而失靈情況。

2.常見(jiàn)故障及排除方法分析。

液壓系統(tǒng)在正常工作或調(diào)試的過(guò)程中，可能會(huì)因?yàn)椴煌N類(lèi)的原因而導(dǎo)致系統(tǒng)故障，現(xiàn)將可能出現(xiàn)原因及故障處理方法總結(jié)如下：

（1）油泵啟動(dòng)以后。供油壓力無(wú)法滿(mǎn)足提升系統(tǒng)運(yùn)行要求。

①原因：油泵電機(jī)電源正、負(fù)極接反了。處理方法：調(diào)正電機(jī)電源線（注意從電機(jī)后軸承方向看，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎?/p>

②原因：液壓站油管、盤(pán)形制動(dòng)器管路或者密封處滲油，使油箱內(nèi)液面過(guò)低，油泵抽不到油。

處理方法：及時(shí)補(bǔ)充油液至油箱油標(biāo)的標(biāo)記油位處。

③原因：吸油管路或者過(guò)濾器（7）、過(guò)濾器（17）堵塞造成吸油不暢。

處理方法：分解并清洗供油管路，清洗或者更換液壓系統(tǒng)中的過(guò)濾器，將油箱內(nèi)油液使用濾油機(jī)重新過(guò)濾一遍后再注入油箱。

④原因：吸入管路有沙眼或密封圈損壞。

處理方法：補(bǔ)焊或者更換吸油管路，更換密封。

⑤原因：比例溢流閥（8）不好使。

處理方法：清洗或者更換比例溢流閥。

⑥原因：遠(yuǎn)程調(diào)壓閥（22）不好使。

處理方法：清洗或者更換遠(yuǎn)程調(diào)壓閥。

（2）提升系統(tǒng)緊急制動(dòng)時(shí)二級(jí)制動(dòng)油壓值不穩(wěn)定。

①原因：溢流閥（10）失靈或者損壞。

處理方法：清洗檢查或者更換溢流閥（10）。

②原因：?jiǎn)蜗蚬?jié)流截止閥（11）開(kāi)度過(guò)大或者過(guò)小，蓄能器起不到補(bǔ)油作用。

處理方法：調(diào)整節(jié)流閥（11）。

③原因：蓄能器充氣壓不夠或漏氣。

處理方法：給儲(chǔ)能器充氣或者更換蓄能器。

（3）日常檢查期間發(fā)現(xiàn)液壓站閥組上、液壓站箱體上方有油污的情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及處理方法如下。

①閥組上方出出現(xiàn)油污，原因：閥組與固定基礎(chǔ)做之間的密封圈老化或變形。處理方法：拆除閥組后更換合適的密封圈再?gòu)男掳惭b。

②箱體上方出現(xiàn)油污，原因：供油管路有沙眼或者油管接頭密封圈老化或者變形。處理方法：有沙眼的情況需要拆除這根油管，然后對(duì)沙眼部位進(jìn)行補(bǔ)焊或者重新制作油管。密封圈損壞的要及時(shí)更換密封圈。

五、結(jié)束語(yǔ)

液壓站的很多故障是因?yàn)槠綍r(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)不當(dāng)造成的，因此液壓站需要定期的檢修和維護(hù)。通過(guò)本文的論述，從液壓站的組成部件及工作原理，到如何安裝與調(diào)試，最后到如何判定故障及處理方法，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的查找并解決故障，對(duì)礦井安全、高效生產(chǎn)有著重要意義。