煤炭井下支架液压系统常见故障分析及优化设计对策
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摘要：液压支架从液压系统中获得动力来源，液压系统性能优劣影响液压支架使用寿命，关乎井下生产的安全性。本文阐述并分析了井下液压系统的常见故障及其原因，并提出了优化设计支架液压系统的措施与方法。
1.前言
当前，中国大部分井下支架的液压系统多使用的是手动控制操作方式，可靠性、效率以及稳定性低，且使用寿命短；单向阀、换向阀、安全阀等多个阀门的流量小，高压管路的通径小，与世界先进水平之间具有较大差距，常见故障较多，为提高我国煤炭行业的发展速度，应对支架液压系统进行分析与优化设计。
2.煤炭井下液压系统的常见故障及其原因。
煤炭企业井下液压系统长期处在一个混杂的环境中，受到噪音、粉尘、液体以及有毒气体的影响，以及冲击、摩擦、不良高强度或不规范操作的影响，其各部分原件容易出现多种问题故障，严重时可导致生产停工。淮南煤矿井下支架液压系统曾因受混杂环境的影响，出现漏液现象，同时使用4台乳化液泵才能继续生产。
井下支架液压系统一般会出现两类问题，一是整个液压系统出现故障，如系统堵塞，导致其速度缓慢或执行机构动作不灵敏；二是单个原件发生故障，如窜漏液或原件堵塞。导致以上故障出现的主要原因有以下几点。
2.1.井下液压系统存在不合理配置问题。我国液压系统由过滤子系统和液控子系统两部分组成，不同的原件配置组成以上子系统，各个原件的状态与匹配性对整个液压系统具有很大的影响，由于单个原件的配置不合理，导致整个液压系统出现故障的现象十分常见。冀中某矿曾因缺乏进水过滤器，而导致液压系统生成出现阻碍移架，立柱出现经常性突然下降现象，给整个企业的安全生产带来隐患，原因是进水过滤器可过滤配液水中的煤尘、煤粉、煤粒，一旦缺失，必然会出现堵塞现象，影响正常生产的进行。
2.2.井下液压系统污染，是液压系统出现故障的另外一个原因。有数据统计表明，煤炭井下支架液压系统污染已经成为造成液压系统故障的主要原因，可占故障率的90%以上，主要原因可从两方面分析，一是固体颗粒物污染，煤矿井下存在大量的煤灰粉尘、焊渣、铁屑等污染物。二是液压介质污染，配液水中的污染物可随液压系统流变液压系统的各个位置，污染物会堵塞管道，导致系统失灵或失调，严重时，可造成支架液压系统的整体性恶性循环。
2.3.井下液压元件的质量差，由于井下液压系统一个元件出现问题，会导致整个液压系统停工，因此原件质量十分关键，而目前我国液压原件存在抗污染能力低、质量差等缺点。 例如，在液压马达或液压泵的组装过程中，如果漏装钢球或采用不配套的滤油器等，就会导致该马达或泵出现抗污染能力低、使用寿命短的现象，生产上容易出现空转、漏液、动作迟缓或停工现象；随着使用时间的增加，质量差的安全阀、液控单向阀等其他起到调节与控制流量与压力的阀门就会出现腐蚀或磨损现象，造成锈蚀磨损、窜漏液故障。
3.井下支架液压系统的优化设计
3.1.采用叠加式、板式和块式对井下支架液压系统进行集成设计，尽量减少管路之间的接头结构，以减少管路间压力损失和失效环节，这样不仅可以提高整个系统的反应速度，还可以增加管路的整齐、美观度。
3.2.煤炭的“高产高效”工作受支架运动速度的影响，采煤机经过支架的时间应小于支架的移架时间，在进行液压系统设计时，需要设计较大的系统流量。支架工作面采用架间和电缆槽内双供、双回的环形系统供液。
3.3.乳化液（液压介质）品质的优劣，直接对井下支架液压系统的使用效果和设计精度有影响，尤其是高端液压产品，其对乳化液的稳定性以及洁净度都有较高的要求。其稳定性要求是指乳化液的析皂、析油要少，这样在过滤的时候不易出现堵塞现象，从而避免了系统爆管，减少了维修与更换的次数。作用是乳化液应用于液压系统的主要原因，加入乳化液后，支架才可以进行准确、灵活的运行工作，提高了支架液压系统的安全系数。另外，高质量的乳化液还要有良好的防腐蚀和防锈功能， 满足支架所有液压件对防锈蚀的要求。这样可以延长 支架使用寿命，减少支架大修次数，增加效益。抗菌抗霉特性和抗泡沫特性也是乳化液的重要作用，这些特性可保持乳化液的清洁度，避免管路堵塞的发生。
3.4.在进行井下支架液压系统设计之前，需要首先以人性化的设计理念进行设计，支架各部分元件的长度、安装、配置等都要合理，保证产品在使用时省力、方便且符合人体操作要求。这样可以有效的减少支架在使用的过程中的安全性，即可减少故障，又可延长支架的使用寿命。
3.5.井下支架液压系统要求具备大流量的安全阀，因为随着采高的增加，大支架的工作阻力较大，一旦顶板来压，要保证立柱可快速泄液，就必须具备大流量的安全阀，才能进行快速泄压。另外，在明显冲击地压的矿区，立柱和平衡千斤顶同样也需要配备大流量的安全阀，以确保生产的安全性。
3.6.井下支架液压系统优化设计，需要从多方面进行优化，例如，阀与密封的材质以及各自的制造工艺等，这些都在液压系统中处于基础性的位置，支架液压的使用寿命与效果受其直接控制。从目前我国液压系统材质与制造工艺来看，明显不及国外先进水平。例如国外的密封圈多采用精密加工，可保证尺寸质量，提高了使用寿命，目前国内部门支架产品采用国外进口密封圈。当然在使用的过程中，由于要考虑到经济因素的影响，应根据实际情况选择元件，采用国内元件，加大对元件的研发与制造投入，才能从根本上促进国内支架液压系统的产业化。
4.结束语
随着煤炭行业的快速发展，井下支架液压系统的设计制造水平提高了很多，但仍然存在许多问题。为了增加井下支架液压系统的使用寿命，减少故障发生率，需要对支架液压系统进行优化设计，提取解决策略，通过以上对井下支架液压系统常见故障及优化设计分析，希望可为同行业提供一定的参考。
参考文献：
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