煤礦液壓傳動介質配液方式研究及使用建議

王守利（煤炭科學技術研究院有限公司 礦用油品分院，北京 10013）

煤礦液壓傳動介質配液方式研究及使用建議

王守利（煤炭科學技術研究院有限公司 礦用油品分院，北京 10013）

隨著綜采設備的大面積普及，煤炭開采已逐漸轉變成高效率生產行業。液壓支架作為綜采工作面的核心設備之一，乳化油、濃縮液等液壓傳動介質作為液壓支架的“血液”，其應用也越來越受到重視。但只有均一，穩定，濃度達標的配液才能最大限度的發揮它的防銹、防腐和潤滑作用。本文根據目前井下主要選用的一些配液方式，分析其各自的優缺點。通過這些配液方式的在實際中的應用效果，提出一些改善配液質量的措施，能達到優化液壓傳動介質使用效果，延長支架使用壽命的目的。

乳化油，濃縮液，配液，析油析皂，濃度差

井下液壓支架用傳動介質，根據不同的產品型號，一般按3-5%濃度與水進行配比，目前井下此類高含水液壓液主要使用乳化油及濃縮液［1］兩種體系產品。

乳化油：可以在水中均勻分散，形成水包油型乳化液的“油”，一般由礦物油和水，乳化劑，防銹劑，潤滑劑等添加劑組成，由于主要成分為基礎油，密度在0.9kg/L左右。

濃縮液：可以在水中溶解，形成溶液型稀釋液的液態物質。一般由水，水溶性防銹劑，防腐蝕劑，潤滑劑等添加劑組成。

煤礦井下的配液方式分為手動人工加液及自動配液兩種，本文通過比較兩種配液方式的配液效果，從實際應用及綜合性價比上對其進行分析，并提出改進方法，改善配液質量。

圖1：空吸式配液裝置

1 配液方式

①手動配液：通過人工控制液壓傳動介質原液加入量，一般是直接將原液桶向液箱中傾倒或通過風泵向液箱中加液。手動配液方式適用于一些自動化程度不高的老礦區工作面。

②自動配液：自動配液是液壓傳動介質配液方式的發展趨勢，一般分為空吸式自動配液裝置［2］及單片機自動配液裝置［2］，見圖1。

空吸式配液裝置原理是利用高速水流在通過漸縮管時流速增加產生負壓［3］，從而將原液吸入，通過控制原液進液流量，達到自動配液的效果。

而單片機式自動配液裝置則是通過液箱中設置濃度傳感器，濃度不足時將信號傳輸給系統，通過打開注液口加注原液提高配液濃度，完成自動配液過程。

2 優缺點對比

手動加液：特點就是可以根據不同情況及時調整配液濃度，相對比較節省用液。其缺點是必須專人看守，勞動強度大，配液濃度不穩定。通過井下實際試驗做出如下統計：

現場選取兩個相同規格液箱按3%濃度配液，一邊從頂部傾倒，一邊用風泵泵液，不經攪拌，查看每段時間不同液位處濃度。對比濃縮液和乳化油兩種配液的濃度數據，見表1：

由表1數據可以看出兩種配液不同液位處存在較大的濃度差，濃縮液體系密度大于水在1.1kg/L左右，因此原液大部分沉入液底。而乳化油體系主要成分為基礎油，密度在0.9kg/L左右，因此主要浮在液箱上部。同時還可以看出由于風泵加注具備一定的沖擊力，能加快原液的分散度，因此優于頂部直接傾倒的加液方式，但在1h時間內還是存在較大濃度差。

表1：不同手動加注方式下兩種傳動介質濃度

由于工作面進液管位于液箱下部，而手動配液不能及時補充濃度，這樣的配液會造成支架內部濃度不穩定，極端情況下端頭架和端尾架內配液濃度會相差3%以上。

自動配液：優點是自動化程度高，配液濃度有保障。但其也存在一些缺點，空吸式自動配液裝置由于加液動力來源于清水管，因此配液濃度穩定均勻，但配液速度受到管路直徑和壓力的影響，工作面在動支架頻繁，用液量大的情況下，會出現供液不足的問題。為了提高配液速度，只能通過加大出液壓力的方式提高配液量，但帶來的另一個問題是配液強力沖擊液面及液箱壁，導致乳化油破乳析皂，濃縮液體系泡沫高，甚至消泡劑析出的問題。

單片機式自動配液由于加原液是單獨一套系統，因此清水管路可以獨立運行，能及時保證液箱液位。但是，目前國內的單片機式自動配液裝置其濃度傳感器一般位于液箱底部，而注油口也設置在液箱底部，其濃度準確性難以保證，一般在加入少量原液后濃度傳感器即顯示較高數值，實際液箱中綜合濃度未達到配比要求。

實際應用中對比過此類自動配液裝置的準確性，以濃縮液體系為例，當配液過程中濃度傳感器顯示4%時：

取樣位置濃度液箱底部4%液箱中部2%液箱頂部1%

可以看出，單片機式自動配液裝置也存在較高濃度差，影響配液質量。

而且濃度傳感器造價高，需要定期校準，其系統一般工人難以操作和維護，需專業技術工程師來調試，無形中增大了運營成本。

3 配液方式改進

針對上述這些井下常用配液方式的缺點，提出以下改進措施：

3.1 增加攪拌設備加快配液分散到水中，可選用帶葉輪的攪拌泵，在原液加注過程中，開啟攪拌泵可明顯加快配液擴散，一般在0.5h內即可實現配液均勻分散，液箱上部配液與底部配液濃度差不超過1%。實際應用中，濃縮液體系增加攪拌泵的效果要優于乳化油體系，原因是濃縮液溶解性更好一些，攪拌泵在運行過程中能更迅速的分散到液箱各處。

3.2 針對空吸式自動配液裝置沖擊力過大的問題，可以通過延長出液口，將出液口位置設于液箱中下部，使配液過程大部分時間在液面下進行，可以明顯減少配液沖擊產生的泡沫問題及有效成分析出問題，而增加攪拌裝置則可以進一步增強配液濃度均勻。

圖3：出液口下調帶攪拌裝置的自動配液

4 結語

不同的配液方式各具優缺點，但目的都是為了調配出均勻穩定的配液，在濃度達標的基礎上控制住成本也是生產中追求的目標之一，增加攪拌泵和將配液裝置出液口位置下調的方法通過簡單的加工即可實現，能有效提高配液質量，充分發揮液壓傳動介質的防銹潤滑作用。

［1］MT76-2011，液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液［S］.

［2］張慶林.煤礦用乳化液高精度自動配比裝置的研究［D］.太原理工大學，2009，2-6.

［3］張龍濤.2種常用乳化液自動配比裝置的分析研究［J］.煤礦機械，2010，31卷（10）：1-2.

王守利（1987-），男，北京市人，助理工程師，2009年畢業于北京化工大學應用化學專業，現主要從事礦用油品的研發、技術服務等工作。