司家營鐵礦工程設備液壓系統(tǒng)技術改造實踐

郭 欣

（河北鋼鐵集團灤縣司家營鐵礦有限公司）

工程設備主要包括大型汽車、裝載機、推土機、刮道機、鏟運機等，是大型礦山生產及工地建設必不可少的生產設備。液壓系統(tǒng)作為工程設備的重要組成部分，具有控制方便、安裝方便、操作反應靈敏、易于實現(xiàn)大范圍調速、可實現(xiàn)過載保護的特點，所以應用越來越廣泛，但是由于液壓系統(tǒng)采用液壓油作為工作介質，易受到溫度變化的影響，而且液壓元件的制造精度要求較高、價格昂貴；使用和維修需要很高的技術水平，所以造成工程機械設備液壓系統(tǒng)的使用維修成本不斷增加，而且當液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，常常難以找到故障點；在液壓系統(tǒng)檢修時，液壓油回收十分困難，造成工程機械設備液壓系統(tǒng)的整體使用成本攀升，并且由于在液壓系統(tǒng)故障排除及檢修時，其內部常常存在壓力高、余壓排除不徹底的問題，嚴重威脅檢修人員的作業(yè)安全。針對工程設備的使用狀況，司家營鐵礦一直致力于降低工程設備液壓系統(tǒng)成本的研究與應用，并取得了一定的成績。

1 工程設備現(xiàn)狀調查

司家營鐵礦先后采購進口礦用汽車48 輛、SD32型推土機4臺、ZL50型裝載機20余臺，自投入生產以來，隨著各類工程設備的不斷使用，液壓系統(tǒng)故障頻繁，尤其是75131 型及75306 型電動輪礦車液壓系統(tǒng)的雙聯(lián)泵、主控閥故障，以及SD32型推土機變矩器在夏季高溫環(huán)境中作業(yè)時，持續(xù)發(fā)生液壓油溫高報警及閥芯犯卡的問題，當維修工在進行液壓系統(tǒng)檢修時，也常常發(fā)生因液壓系統(tǒng)泄壓不徹底而引發(fā)的余壓傷人事故，這不但造成設備維修成本居高不下，而且嚴重威脅檢修工人的生命安全，給企業(yè)的成本及安全帶來很大的壓力。

2 工程設備液壓系統(tǒng)故障原因及分析

由于礦用電動輪汽車及SD32型推土機液壓系統(tǒng)沒有專門的散熱系統(tǒng)，而設備長期在高溫、高負荷的環(huán)境下進行工作，故造成液壓系統(tǒng)內部產生的熱量無法排出，從而引發(fā)液壓系統(tǒng)溫度升高而報警，繼而導致液壓系統(tǒng)密封元件高溫失效，最終總成液壓系統(tǒng)嚴重滲漏。

礦用電動輪汽車及工程機械設備的液壓系統(tǒng)檢修工作主要包括日常油管的更換，各種液壓缸的檢修，各種泵體、控制閥類故障的排除。其中，在進行汽車日常油管的更換時，由于液壓系統(tǒng)存在高壓管內部余壓排除不徹底的原因，容易造成檢修人員在進行維修時管路內部余壓傷人［1］；各種液壓缸的檢修主要包括舉升缸、懸掛缸、提升油缸的密封元件的更換及缸體檢查修復，由于液壓缸體存在體積大、質量大的問題，所以造成在檢修時固定困難，缸體內部存油無法回收，威脅著檢修人員的檢修安全［2］；而各種泵體、控制閥類故障主要包括泵體、控制閥的日常故障點查找困難，閥芯磨損造成的閥芯犯卡，密封元件失效等問題，嚴重影響液壓泵及控制閥的使用壽命，造成企業(yè)設備維修成本的增加［3］。

3 工程設備技術改造措施

為了降低工程設備液壓系統(tǒng)的維修成本，并達到安全維護的目的，司家營鐵礦采取了一系列措施。

（1）對礦用電動輪汽車及SD32 型推土機液壓系統(tǒng)進行改造，加裝液壓油散熱裝置，以控制液壓系統(tǒng)液壓油的溫度，保證電動輪車輛液壓系統(tǒng)的工作溫度在60 ℃左右，最高不超過90 ℃；SD32 型推土機的工作溫度在80 ℃左右，最高不超過100 ℃，防止液壓油溫度高引發(fā)各種故障，實現(xiàn)了設備的正常運轉。液壓系統(tǒng)散熱裝置如圖1 所示，散熱管2 為多個U 型連接的鋼管，作為散熱器的骨架，散熱片1為銅板條，焊接在散熱管2 外壁上，散熱管2 的兩端接在液壓油循環(huán)的回油管路中，在散熱器正面加裝多個散熱電子扇3，散熱電風扇3 平行排列，對著散熱管2 和散熱片1 吹風。4 個散熱電風扇3 引線至駕駛室，散熱電風扇3 分為2 個控制檔，視油溫高低，采取2 個或4 個散熱電風扇3 啟動散熱。本裝置可以延長液壓系統(tǒng)各元件的的使用期限，由于液壓系統(tǒng)溫度下降，對系統(tǒng)內其它設備都能起到延長使用壽命的作用，并有效地減少了液壓油的滲漏故障，降低了設備的事故率。

（2）對工程設備液壓系統(tǒng)的管路進行改造升級，采用一種帶泄壓開關裝置的油管，或者對高壓管路加裝帶泄壓開關的裝置，以提高液壓系統(tǒng)故障判斷的能力，在檢修時能夠及時對液壓系統(tǒng)高壓油路的余壓進行排除［1］，避免液壓系統(tǒng)余壓傷人事故的發(fā)生，并實現(xiàn)油路內液壓油的回收利用，減少液壓油的成本消耗［4］。泄壓開關裝置如圖2 所示，主要由閥體1、第一介質通道2、接管端口3、第二介質通道4、接管端口5、細體部6、中間部7、主體部8、密封圈9、閥芯10、旋鈕部11、螺紋12組成；通過安裝該泄壓裝置，檢修工人能夠有效地將管路內部液壓油的殘存壓力進行卸除，并有效實施液壓油的回收利用工作，排除了工作中的安全隱患，保障了維修作業(yè)的安全性，并且通過對工作油缸的連接管路安裝泄壓裝置后與壓力表進行接通，可以實現(xiàn)準確判斷故障的發(fā)生點位，提高了設備檢修工作效率，并保證了對設備故障判斷的準確性，順利完成故障的排除工作［5］。

（3）采用專用多級油缸檢修平臺裝置進行工程設備液壓油缸檢修，以解決大型多級油缸在檢修過程中油缸無法固定、油缸內部液壓油無法回收的問題，提高了油缸檢修時的安全性和液壓油的回收率。多級伸縮油缸的檢修平臺裝置如圖3所示，由固定支架1、平衡軸2、集油盤3、卡箍4、放油閥門5、調節(jié)螺桿6、卡緊螺母7和固定卡槽8組成；其中，集油盤3通過平衡軸2與固定支架1進行連接；2個放油閥門5分別通過螺紋安裝到集油盤3 的兩側下部，調節(jié)螺桿6通過螺紋與固定支架1 進行連接，固定卡槽8 通過焊接與集油盒3 進行連接；使用時，卡箍4 與固定卡槽8可利用卡緊螺母7形成20～40 cm的卡緊距離用于油缸的固定，兩側固定卡槽之間距離為70 cm；使用過程中產生的液壓油可以通過集油盒和放油閥門5 進行回收。該裝置結構簡單，操作方便，安全性好，穩(wěn)定性好，消除了檢修作業(yè)的安全隱患，提高了工作效率，能夠對油缸內部殘留的液壓油進行回收，防止環(huán)境污染。

4 綜合應用效果分析

4.1 加裝散熱器的經濟效益

通過2012—2021 年工程設備液壓系統(tǒng)故障統(tǒng)計分析，加裝液壓系統(tǒng)散熱器可減少每臺設備因夏季溫度高造成的液壓元件的磨損，延長液壓系統(tǒng)雙聯(lián)泵及主控閥使用壽命10%；其中，平均每年維修電動輪設備雙聯(lián)泵10 臺，雙聯(lián)泵成本為32 萬/臺；維修主控閥15 臺，主控閥成本為16 萬/臺；維修人員4 人，工時為8 h，工時費為50元/h，則每年可節(jié)省雙聯(lián)泵及主控閥維修成本和人工成本為540萬元。

4.2 加裝泄壓裝置的經濟效益

通過加裝液壓油管泄壓裝置能夠有效地將管路內部液壓油的殘存壓力進行卸除，排除了工作中的安全隱患，保障了維修作業(yè)的安全性，并且可以實現(xiàn)準確判斷故障的發(fā)生點位，順利完成故障的排除工作［5］，工作效率提高了80% 左右，平均每年可省維修工時2 000 h，累計節(jié)省人工維修成本為90萬元。

4.3 采用檢修平臺裝置的成本

2012—2021 年檢修工程設備各種油缸累計檢修550 個左右，維修工時5 人7 h，平均每個油缸可回收液壓油60 升，則可節(jié)省液壓油及人工成本152.35 萬元。

4.4 累計成本投入及效益凈值

每臺工程設備加裝液壓油散熱裝置、管路泄壓開關裝置及多級油缸檢修平臺裝置，一次性投入成本為1.2 萬，2012—2021 年共投入成本57.6 萬元，則可節(jié)省成本為723.55萬元。

5 結 語

司家營鐵礦通過對工程設備液壓系統(tǒng)技術改造并成功實施，使礦用工程設備液壓系統(tǒng)成本得到下降，并且實施了檢修標準化制度，使得礦用設備管理制度得到優(yōu)化完善；通過優(yōu)化礦用工程設備液壓系統(tǒng)檢修周期，提高了液壓系統(tǒng)液壓油的回收利用率和液壓系統(tǒng)檢修維護人員的作業(yè)安全性，液壓系統(tǒng)的故障率明顯降低，節(jié)省了維修成本和時間，實現(xiàn)了礦用工程設備液壓系統(tǒng)降本增效的目的，累計節(jié)省成本700余萬元，這些裝置具有投資小、見效快、經濟效益巨大的特點，對同類露天礦山單位的設備使用具有較高的借鑒意義。

雖然該技術改造提高了工程設備液壓系統(tǒng)液壓元件的使用壽命，但是未能從根本上解決液壓元件因正常使用而造成的老化問題及檢修人員的不安全行為引發(fā)的安全事故，仍需要設備操作人員和維修點檢人員對液壓系統(tǒng)的日常點檢和專業(yè)檢修長期連續(xù)統(tǒng)計分析，并不斷調整檢修周期以追求最佳優(yōu)化，因此，以后努力的方向將是徹底解決液壓系統(tǒng)液壓元件的老化問題和減輕檢修勞動強度［3］，需要研究新材料制造及企業(yè)檢修的本質安全。