模糊綜合評價與等值分析對單體液壓支柱液壓缸評估修復探討

宋道柱等

摘要：文章選取可能腐蝕液壓缸的8種氣體進行數據處理并利用模糊綜合評價模型，利用試驗篩選，獲得H2S、Cl-、CO2作為支柱關鍵腐蝕因素。假定支柱未修復的情況下，H2S、Cl-、CO2這三種物質對于其腐蝕而造成的經濟損失，通過等值分析法計算出主要支柱的損失成本和修復效益，與等值分析法計算出的總損失值比較，得出各因素對于支柱損失的貢獻度。

關鍵詞：模糊綜合評價；等值分析；單體液壓支柱液壓缸；評估修復；支柱關鍵腐蝕 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH137 文章編號：1009-2374（2015）16-0015-04 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.008

在煤礦的開采過程中，外注式液壓支柱作為主要的支護裝備，應用于各類采煤工作面，具有很強的適應性。實際生產中，支柱液壓缸往往遭到各類腐蝕，出現蝕坑，大大降低了支柱的安全性，造成大量的經濟損失，為實際作業帶來了很大的危險。

采用模糊綜合評價模型，基于試驗模擬并結合選用的礦井數據分析，獲取相應腐蝕因素的影響權值。通過獲取的權值，采用凈環境損害等值分析，考慮修補貼現因素，對研究因素的腐蝕效果進行評價，為合理及時地更換支柱器件提供有效建議。

1 腐蝕機理

井下氣體成分復雜，工作面以及巷道的濕度為70%～80%，液壓支柱長期處于潮濕環境中。目前普遍采用的工作介質為3%～5%乳化油的乳化液，井下濕度較大，液壓缸的非介質接觸區形成了極薄的水膜，礦井中的可溶性腐蝕氣體溶解在工作介質中以及這些水膜中，形成了酸性電解液，產生了化學腐蝕與電化學腐蝕，對液壓缸產生了極大的腐蝕作用。

2 試驗模擬

為確定主要腐蝕因素對于液壓支柱液壓缸的腐蝕程度情況，首先在實驗室選取不同的腐蝕因素進行環境模擬。試驗對象為單體液壓支柱常用材質：冷拔。

考慮到井下強制通風，含有多類氣體，結合實際作業情況，可能對于液壓缸起到腐蝕效應的有H2S、CO2、Cl-、CO、CH4、NO2、SO2、NH4-氣體及離子。先選取上述8種因素進行對比試驗，篩選出對于液壓缸腐蝕起到主要作用的因素進行針對性的研究。

采用失重法對腐蝕因素進行研究，主要原理為將金屬固件放在腐蝕環境中，經過一定時間后，取出并測量其重量和尺寸的變化，計算出腐蝕速率，對腐蝕結果進行初步評價。

可見兩類鋼材在受三種因素的影響下，均處于第一等級，三類因素對于調質單體液壓支柱液壓缸的損害均很嚴重，需要針對性地進行防護。

4 等值分析

等值分析是資源損壞后，對其做出準確的損失及評估并制定恢復實施方案的一種方法。該方法立足于修復，基本思路為將修復的資源和服務與受到損害的資源與服務之間建立等量關系，確定修復方案的規模，估算修復方案的成本。

4.1 確定損害發生到恢復基線期間的損失

在具體的修復過程中，往往由于工作環境以及技術等不穩定因素的存在，導致難以定量衡量曲線的各點值和估量期間損失。

4.2 確定修復成本

單體液壓支柱液壓缸的修復工藝采用校直→除銹→電泳組合工藝。

具體步驟為：用校直機矯直→用磨缸機除去液壓缸的銹跡→電泳涂裝修復表面。

5 綜合分析

由圖4可知，當壓力比<20，此時腐蝕以H2S為主，隨著壓力比的增大，此時腐蝕以CO2為主。而Cl-在其中只充當了類似于“催化劑”的作用。

可知單獨分析物質腐蝕狀況時，損失小于總修復損失成本的95%，這是因為實際上單體液壓支柱的腐蝕條件更為復雜，牽扯到的因素更多。

利用上述可知：對于礦下作業的單體液壓支柱，需要重點消除H2S、CO2、Cl-的腐蝕影響。保持工作條件在CO2分壓較低的情況下。同時根據等值貼現的原理，得出腐蝕損失隨時間會產生不斷增長的貼現系數，造成的經濟損失，因此對于支柱修復要及時，在液壓缸使用兩到三年后應及時對液壓缸檢修、更換。

6 結語

從支柱的評價到修復，利用模糊綜合評價以及等值分析理論，對整個過程中腐蝕因素造成的損失進行了直觀的經濟評估，本文基本上完整地詮釋了其過程。

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基金項目：江蘇省前瞻性產學院聯合創新資金項目（BY2013022）；江蘇省大學生創新項目（201411998017Z）。

作者簡介：宋道柱（1994-），男，就讀于徐州工程學院機電工程學院，研究方向：機械設計及可靠性。

（責任編輯：周 瓊）