盤道煤礦液壓支架和泵站系統故障研究與應用

李洪彥 徐景凱 林治寶

（1.龍礦集團盤道煤業，山西 忻州 034100；2.龍礦高級技校，山東 龍口 265714）

盤道煤礦3203、3205綜采面相鄰，直接頂為砂質泥巖，厚度1～2.3m，較薄；基本頂為以石英砂巖為主的Ⅰ級Ⅰ類頂板，厚度較大，且不易垮落，有中等沖擊地壓危險。綜采面液壓系統由ZYY4410/23/42型掩護式液壓支架，兩臺型號為BRW315/31.5的乳化液泵和RX-2000的乳化液箱組成，采用高壓膠管，耐壓45MPa以上。乳化液泵站安設在材料巷距離工作面130m的位置，隨工作面推進向外移動。

1 綜采面液壓支架和泵站系統故障的原因

1.1 綜采面概況

3203、3205綜采面內有較大斷層通過且有交匯，3205工作面區域范圍內掘進期間共揭露落差1.0m以上正斷層16條，3203工作面15條，斷層帶頂板破碎，頂板暴露面積較大，附近有空區和陷落區，工作面推進速度較慢，還有沖擊地壓，液壓支架經常出現立柱缸體脹裂、柱頭變形失效等情況。

1.2 設備的因素

ZYY4410/23/42型掩護式支架只有一排立柱，立柱支撐在頂梁下面，立柱向工作面傾斜，為雙伸縮液壓缸，與支撐掩護式液壓支架相比，頂梁短、頂梁比壓大，雙伸縮立柱結構復雜，立柱和頂梁容易損壞。

3203綜采面的材料巷采用預應力砌塊裝配隔離墻沿空留巷，設備多、工序多、速度慢，反過來影響了綜采面的推進速度。3203和3205綜采面雖然相鄰，但是沒有回采間隔期，3203綜采面沿空留巷的材料巷作為3205工作面的運輸巷，為了防止巷道變形，采完3203后，立即回采3205，該沿空留巷技術使綜采面回采期間既要承受本面支承壓力又要受3205等工作面的動壓影響。兼有斷層、沖擊地壓等地質條件影響，綜采面的條件非常惡劣。

1.3 維檢人員技術水平的影響

液壓支架系統維檢工作量大，檢修不方便，近年退休職工較多，補充的操作和維檢人員技術水平有待提高。

2 系統故障的分析處理方法

綜采面液壓支架和泵站液壓系統是由機械、液壓和電氣等裝置組合而成的，它的故障種類多，任何一種故障都可能由多種因素造成，其中液壓故障相對來說難以查找和排除。因此要首先了解設備的結構、性能和原理，然后根據故障現象進行綜合分析推理找到故障的原因和部位。與一般的機械故障和電氣故障相比較，液壓支架液壓系統的故障隱蔽性較強，難以直接觀測，一個故障源也可能引起多處的故障，一個癥狀也可能由多種故障原因共同引起，不同元件的抗磨損、使用壽命存在差異，這些都給故障的查找、分析和處理造成困難。

2.1 分析系統故障

2.1.1 掌握故障現象和發生經過

為準確及時地判斷故障，查找到故障點，必須了解故障現象和發生過程。可以直接觀察了解，也可借助各種儀表，如溫度計、壓力表等進行檢查測試，取得確定的數據資料，以便進行分析研究。同時要憑感官收集液壓支架在運行中的所有表現，歸納起來查找故障主要方法有問、聞、聽、望、觸，必要且可能時對某些狀態要進行專門測量。

2.1.2 分析故障原因

分析故障原因時，要在熟悉液壓支架和泵站各部分的結構和原理的基礎上，結合故障的具體情況分析各種可能的原因，最后再做出判斷。液壓支架的故障可能是機械方面的故障，可能是液壓方面的故障，如密封失效或油缸內壁連通而漏油、串油或進氣，以致壓力上不去，流量不夠或運轉不穩定等。密封失效可能是由于密封件老化或磨損，密封接觸面不平、連接不緊，以致間隙過大等原因造成的；也可能是可調節件方面的故障，如調整位置不準或調整螺釘偏離整定位置等等；也可能是乳化液方面的故障，如液量不足、液溫過高、混入水氣、老化、污染或濃度不合適等等。

根據以上掌握的信息來進行科學的綜合分析，首先用反推法提出指導性的思路，如：液壓支架不降柱故障的指導思路應是：立柱活塞的兩側面不能形成液體壓力差。而后遵循這一思路再分析出造成故障的可疑點。最后把所有的可疑點按照可疑的程度和排除的難易程度依次排列起來作為處理該故障的依據。如果有多種缺陷或多種零件都產生同一種現象時，就要掌握這些零件故障的全部現象，通過分析進行篩選，最后做出判斷。把發現的缺陷與正常標準進行比較，判定或大體判斷它是否已經超過了還是接近了允許的界限，是否需要修理或更換。比較時，可通過實驗或實踐后確定的數值或者憑經驗來進行判斷。排除不可能發生的故障原因，準確地找出故障的原因和故障點，提出可行的處理方案。依照故障分析的結果，運用一定的手段進行查證，在工作中要查完一處再査他處。

2.2 查找和處理故障的先后順序

查找和處理故障的先后順序是：先外部后內部，先機械后液壓，先部件后元件，先調后拆，先洗后修。

弄清故障部位與其他部位之間的關系,從部件到元件，確定部件后，再根據故障的現象和前述的程序查找到具體元件，即故障點。

2.3 排除故障

處理系統故障時，應先關閉進、回液斷路閥，將系統中的高壓液體釋放，再進行處理，處理完畢后，再將斷路閥打開，恢復供液。如果主管路發生故障需要處理時必須與泵站司機取得聯系，待停泵后才可進行。

2.3.1 準備工作

（1）保證工作地點安全，包括支護、通風、照明、防塵等，并保證環境整潔，過道暢通。

（2）保證設備本身不受其他工作和安全影響的措施。

（3）準備好所使用的工具、材料，必要的備件等。

2.3.2 排除原則

排除故障前清點工具種類和數量，按照先分析后處理，先簡單后復雜，先外部后內部，先機械故障后液壓故障的順序展開，拆下的零部件按順序擺放，關鍵重要的零部件要輕拿輕放，精密元件要放在干凈的地方，小而多且通用的元件可視現場情況裝在箱子里。裝配時按照相反的順序進行，對一些易損元件，如液壓系統的密封圈，無論是否損壞都要全部重新進行更換。由于井下空間有限和受維修時間限制，對于故障部位能進行模塊化更換的就可拆下故障模塊更換新模塊，然后將故障模塊升井維修，這樣可以節省時間，如更換立柱和換向閥。結束時要重新核對所用工具種類和數量，數量一致時才能收工。

2.4 故障處理質量檢驗

每項故障排除后，必須經過實際的檢驗或試運轉，各項指標均合格后，本項工作才告結束。

3 故障分析處理案例

3.1 液壓支架案例

（1）2016年6月23日夜班，3203綜采面37號液壓支架管路系統無液壓，操作無動作。

首先巡查支架管路系統，軟管接頭無脫落或扣壓不緊；接頭密封件無損壞；軟管無被砸擠破而漏液；斷路閥確保已經打開，進液側過濾器無堵死；經鄰架控制發現操縱閥損壞，其內密封環失效導致高低壓腔竄通。現場立即更換操縱閥。

（2）2016年9月27日夜班，3203綜采面37號液壓支架前梁千斤頂供液后液壓缸活塞桿伸出太慢。

首先巡查供液軟管、回液管無打折、堵死；前梁千斤頂缸體無變形，上下腔無竄液；活塞桿無彎曲變形卡死現象；管路中壓力正常；乳化液泵的流量正常；操縱閥無漏液，動作靈活可靠；最后發現液控單向閥頂桿密封損壞造成泄漏。現場立即更換液控單向閥。

（3）2017年5月中班，3203綜采面65號液壓支架有一立柱千斤頂支升起后自動下降。

觀察立柱缸體沒有變形，活柱沒有彎曲；再觀察立柱液壓鎖以及立柱缸體也沒有泄漏現象；管路和管接頭無漏液；檢查液壓鎖高壓安全閥調定值也合理；操縱閥動作靈活，無卡死；最后確定是立柱缸體內部活塞密封失效，導致高低壓腔之間串液是該事故的原因，因此立即更換。

3.2 泵站故障案例

（1）2016年9月5日中班，3203綜采面乳化液泵運轉噪聲大，撞擊聲嚴重。

首先觀察連桿無螺釘松動；泵內無雜物；連桿襯套與滑塊磨損不超標；聯軸器安裝正對中心；吸液正常；曲軸、曲拐與軸瓦磨損正常，間隙合理；柱塞端部與承壓塊間隙合理；最后確定是泵體上軸承精度差，間隙不合理，因為磨損而失效。更換泵體軸承。更換軸承時要用銅套、銅錘或銅棒，以免用鐵錘造成機械損傷和引起火花，并保證與軸同心。

（2）2017年6月夜班，3205綜采面乳化液泵潤滑油油溫升高，發熱異常。

首先觀察曲拐和軸瓦無拉毛、軸瓦受壓面良好，配合間隙合理；潤滑油量合適、油質合格；連桿大頭側面與曲軸限板沒有阻卡現象；兩半聯軸器間隔距離合理；最后確定是綜采面壓力過大造成管路和閥組損壞泄漏，用液量增加，液壓泵超負荷運行時間過長造成的。因此除了啟動備用泵外，及時更換損壞的管路和閥組并采取強制放頂措施處理頂板。

4 結語

要在生產實踐中不斷總結經驗，多動腦思考找出故障的原因和分析處理的規律性。實踐證實上述方法實用可靠，確保了沿空留巷綜采面在惡劣條件下的安全生產。