掘進機缺油報警及風動注油裝置的研發

劉 勇， 申水旺

（潞安化工集團王莊煤礦， 山西 長治 046000）

1 研發背景

掘進機在運行過程中漏油是難以避免的情況，如果有油位過低，會導致油溫異常，會加速油管的老化，加速液壓元件的磨損，增加掘進機運行成本。如果掘進機缺少油位保護，現場職工要想及時停機和注油，必須時刻查看油位表。否則一旦油箱缺油，不但會加大掘進機液壓系統的損耗，而且還不能及時察覺和處理油液滲漏故障。此外油桶非常笨重，注油時需要人力抬升給掘進機注油，特別費力，如果能在注油過程中采用風力，將極大地減輕工人的勞動強度。

目前，王莊煤礦四個掘進隊現使用的功率較小的EBZ 型掘進機均沒有油位保護，如果讓廠家改造掘進機控制電路、加裝油位保護和風動注油裝置，材料和改造費用會比較昂貴，而且需經歷多個程序審批步驟，特別耽誤時間，經過反復研究和慎重考慮，王莊礦決定利用礦上的廢舊和閑置材料，采用本礦職工自行改造的方式在掘進機上加裝油位保護和風動注油裝置，不僅節省了大額費用，而且還能短時間內投入使用，減少不利因素造成的損失。

2 掘進機缺油報警及風動注油裝置的設計

2.1 缺油報警電路的設計

在油箱外面固定三個非接觸式液位開關，分別固定在三個不同的位置，如下頁圖3 所示，從上往下依次為 YM1、YM2、YM3。如圖 1 所示[1]，在掘進機電控箱中的控制回路中先接入一個非接觸式液位開關的常開觸點YM2，再將一個中間繼電器KA1 和一個延時繼電器KT 并聯，將此并聯的兩個繼電器與YM2 串接。加設一支路，在此支路中，電鈴與KT 的延時斷開觸點串聯，然后再與黃燈并聯，最后串接在KA1 的常開觸點上。再加設一個中間繼電器KA2，其常開觸點與另一個非接觸式液位開關的常開觸點YM3 并聯，此并聯回路再與KA1 常開觸點串接。KA2 與紅燈并聯后串接在KA1 的常開觸點上。在油泵的控制回路中，KA2 的常開觸點串接到控制油泵的接觸器KM 線圈上，用于切斷和重啟油泵。

圖1 油箱缺油報警及抽油泵控制電路原理圖

如圖1 所示，當油位降到圖2 中“黃色”位置時，常開觸點YM2 吸合，KA1 和 KT 的線圈得電，KA1的兩個常開觸點閉合，其中一個閉合后使黃色指示燈亮。同時電鈴得電后報警，這是為了及時提醒工人油位偏低，應補充油量或停機檢修。如果是油液滲漏導致的下降異常，還能及時停機進行處理，避免油液的進一步浪費。電鈴在響動一定時間后，KT 的延時斷開觸點斷開，電鈴聲消失，省去人工關閉電鈴的麻煩。當油位降到最低允許油位（圖2 中“紅色”位置）的時候，常開觸點YM3 吸合，由于KA1 的另一個常開觸點已經提前閉合，因而KA2 得電，其常開觸點閉合，并且自保。這時紅色指示燈亮。KA2 常閉觸點斷開，導致控制油泵電機的接觸器KM 的線圈失電，油泵電機斷電停機。這時即使油位上升，YM3 的常開觸點雖然斷開，但這時KA1 的常開觸點仍然閉合，KA2 仍然通電，KA2 常開觸點仍然處于斷開狀態，油泵仍然不能恢復運轉。

再如圖1 所示，當油箱中的油位升高到圖2 中“黃色”位置時，常開觸點YM2 斷開，中間繼電器KA1 失電，KA1 的常開觸點斷開，KA2 線圈所在的支路斷開，自保狀態解除，KA2 線圈失電，KA2 的常閉觸點閉合。這時紅色指示燈和黃色指示燈一塊熄滅，同時油泵電機的控制回路接通，接觸器KM 線圈得電，KM 的主觸點閉合，油泵恢復運轉。這樣避免了油泵在油位較低，油量較少情況下運轉對掘進機所造成的損害，也是為了延長油泵的冷卻時間。同時，在黃燈和電鈴所在支路上由于KA1 的另一常開觸點斷開，黃燈熄滅。

2.2 風動注油裝置的設計

如圖2 所示，在掘進機上安裝一臺氣動隔膜泵（抽油泵）。取兩根油管，將一根油管接到氣動隔膜泵的壓油口上，另一根油管一端接在吸油口上，另一端接在過濾器上。過濾器用于過濾油液中的雜質。氣動隔膜泵的動力來自壓風管，從壓風管引出一根氣管，接到電磁閥的進氣口上。電磁閥的排氣口與隔膜泵的進氣口連接[2]。

如圖3 所示，當油位在“停止注油”位置以下時，YM1 吸合，下降到圖 2 中“紅色”位置時，KA2 得電，KA2 的常開觸點吸合，線圈KM1 通電，由于電磁閥線圈與KM1 主觸點連接，電磁閥打開，氣管開啟，氣動隔膜泵工作，油箱開始注油，而且該電路自保，使注油持續進行，即使過了“紅色”和“黃色”位置。當一桶油抽完后，油箱仍沒有注滿，我們可以將油管放進下一桶油中，繼續注油，如此重復，直到油桶中的油足夠注到油箱中的“停止注油”（見圖2）位置。當油箱中油位到達“停止注油”位置時，YM1 斷開，電磁閥閉合，氣管堵住，氣動隔膜泵停止工作，注油過程停止。限位開關的YM1 接點與油箱上蓋板須有一定距離，以防止油量過多或溢出來。電磁閥所在的電路中，KM1 常開觸點和KA2 常開觸點并聯后又并聯了一個按鈕SB1，這是為了工人根據需要可以隨時往油箱中注油。又在該回路中串聯了一個旋鈕，是為了隨時讓電磁閥關合。

3 掘進機缺油報警及風動注油裝置的技術特點

1）該裝置實現了油箱注油、油泵電源切斷和接通的自動化控制。

2）可以通過燈光和報警提醒工人油位過低情況，使工人可以及時注油或停機檢修，更換密封以減少油液的浪費。

3）該裝置具有先報警后停機的特點，先是鳴笛提醒工人缺油，如果沒有及時停機，待油位降到最低允許位置時，就會自動切斷油泵電機，避免液壓系統在低油量狀態運行下所遭受的損害。

圖2 利用電磁閥控制的風動注油裝置示意圖

圖3 電磁閥電路原理圖

4）該裝置在油位下降時，在“黃色”和“紅色”位置不會切斷油泵電源，但在上升時，卻在“黃色”和“紅色”位置之間不能恢復油泵啟動，此特點能延長油液和油泵冷卻的時間，充分兼顧生產和設備保養。

5）該裝置結構簡單、部件較少、成本和安裝費用低廉，不改變掘進機的電氣結構，不影響掘進機的性能。

4 應用效果分析

掘進機缺油報警及風動注油裝置提高了設備的自動化程度，完善了掘進機的保護功能。該裝置在王莊煤礦8107 運巷、8107 高抽巷、9106 里風巷三個掘進面投入使用后，經隊組反饋，該裝置確實實現了掘進機在油箱油位較低情況下報警和自動中斷油液做功過程，消除了工人時刻查看掘進機油位的緊張感，避免了掘進機液壓系統在缺油運行狀態下造成的損傷，降低了設備的運行和維護成本。僅8107 運巷，每月少更換的液壓元件費用就達2 000 多元。因為實現了風動注油，以往需要至少四人，才能將100 kg左右的油桶抬高，給掘進機油箱注油。該裝置投入使用后，只需兩人輕松完成，真正將工人從繁重的注油工作解脫出來，有效地減輕了工人的工作強度。我們還可以將該裝置的電路部分改成集成電路或PLC，變得更加輕巧和耐用，以便更好地推廣應用。