采煤機液壓系統油液污染防治技術研究

焦潞平

（山西長治郊區三元南耀吉安煤業有限公司， 山西 長治 046031）

引言

采煤機液壓系統油液是能量承受和傳輸的介質，如果油液被污染，如混入煤塵、巖塵等固體雜質，液壓馬達、主油泵、齒輪、管路、各類閥組等元件等均可能受污染而受損，導致液壓牽引系統失效。據美國麻省理工學院R博士的統計數據，采煤機的液壓牽引系統故障率高達七成來自于油液污染；而據日本Nippon公司實驗驗證，如果對液壓系統的油液污染進行主動防治，可減少液壓接觸元件磨損率達九成，主油泵使用壽命延長八成，其他各部元件壽命均可延長五倍以上[1-3]。

1 油液污染的來源

按照污染形態來分油液污染主要包括固體類、液體類和氣體類等類型，固體類如煤塵巖塵顆粒、元件磨損碎屑等，液體類如水、油路中各類化學污染物等，氣體類則主要是油液化學反應生成的各類有害氣體等。

按照油液污染的來源分析，則主要包括原生污染物、生成污染物和外界污染物三種。第一，原生污染物。主要是液壓元件等在生產及使用過程中因為工藝等原因產生的焊渣、碎屑、灰塵等雜質，因使用前或使用過程中未及時清理，導致這些雜質在油液系統中持續作用，損毀液壓元件等，因此液壓元件在生產及使用過程中應及時注意清理，防止使用前被污染等。第二，生成污染物。主要是由于齒輪等液壓元件在使用過程中因為磨損、撞擊、銹蝕等原因產生或脫落出金屬顆粒、碎屑等，對元件運行造成損害，因此，要在液壓系統中安裝過濾器，并對其進行定期維護，并通過檢測手段對油液的清潔度進行定期檢查，并進行定期過濾及清理處理，除去油液中的雜質。第三，外界污染物。主要是在現場作業過程中混入油液系統的雜質，包括井下加油時注入的油液混有雜質、注油口煤塵顆粒混入等，應加強現場管理，避免雜質混入。

2 油液污染控制的小油箱理論

采煤機液壓系統中均存在一個儲存油液的裝置即油箱，除了最基本的儲存功能，其還能夠使油液得到過濾和散熱。理論分析認為，油箱體積V對液壓系統的凈化效率有一定影響，從而成為油液污染控制的重要因素。對于油箱的體積V，設計時尺寸一般為高壓主油泵流量的6倍左右，或低壓主油泵的3倍左右，此為傳統的油箱尺寸取值方法[4]。

但是傳統方法為了達到儲存量及流量保證，取得的油箱尺寸往往較大，留有較大富余系數，造成液壓系統的自重過大，效率較低。液壓系統工作時，油箱內油液量隨時變化，正負氣壓效應會使外界煤塵顆粒等有進入系統的可能，從而形成油液污染。根據圖1所示，油箱自帶的過濾及清洗功能會對進入液壓系統的雜質顆粒進行處理，M為進入油液系統的雜質顆粒，t為處理時間，對于相同數量的M0雜質顆粒，若要處理到標準穩定值M0，當油箱體積為V時，耗時為t3，體積為V/2時，耗時為t2，體積為V/4時，耗時為 t1，顯然 t1＜t2＜t3，故可得出油箱體積越小，越有利于油液污染控制的結果。因此，應加強對小油箱理論[5]的研究及應用，改變傳統的油箱設計理念，提高液壓系統自身清潔能力。

3 油液污染防治措施

圖1 油箱體積對油液雜質控制的影響

1）加強液壓油脂管理。應加強成品油脂的采購合格管理，加強源頭控制；加強油脂沾染工具的清潔管理，如吸油泵、油桶、油斗等，使用前清洗，使用后妥善保存，不可混用亂用；加強使用管理，現場作業人員在提油、運油、注油等各個環節必須加強清潔管理，杜絕污染顆粒隨油脂進入液壓系統。

2）加強液壓元件管理。應加強液壓元配件的采購合格管理，杜絕殘次品元件，加強源頭控制；加強液壓元件的運輸、儲存、保養管理，防止元件人為碰撞、損傷、銹蝕、污染等；加強液壓元配件的使用管理，各類元配件進入液壓系統使用前，必須使用專用清潔劑及清潔工具徹底清洗，除去鐵屑、毛刺、油污等雜質，并加強裝配期間的污染管理及清潔環節管理，搭設合格防塵棚，作業人員應高度負責，杜絕使用沾染污染物的元件。

3）加強采煤機的日常維護。生產班作業人員使用采煤機時應注重保持采煤機衛生，尤其是作業完畢后加強對采煤機機身的衛生清理，防止煤塵顆粒堆積；檢修班作業人員應加強對采煤機液壓系統的日常監測及清理，定期進行污染程度監測分析、油質分析、元配件損傷分析、油脂泄漏分析，并進行針對性處理，防止采煤機帶病作業。

4）加強采煤機自身系統的污染控制。首先從采煤機設計角度，應重視小油箱理論對污染雜質的處理效率的提高作用，并不斷應用于研究及實踐應用；同時，對于采煤機自身清潔過濾器等元件的選擇應結合液壓系統的具體工作參數確定，既能保證合格的過濾性能，又要防止浪費，并需加強過濾性能的監測及維護。

4 結語

采煤機液壓系統的可靠運行對整個采煤機系統至關重要，而加強液壓系統油液污染的防治更是重中之重，科技工作者應不斷加強科研技術攻關，研發自清潔能力更強的液壓系統元件及采煤機，煤礦企業管理人員應注重科學管理，制定完善可行的污染防控及治理措施，基層使用及維護人員更應加強責任心，加強采煤機檢修維護，重視液壓系統的污染控制，以提高采煤機的整體運行可靠性。

[1] 謝俊芬，龐新宇.采煤機液壓系統常見故障分析與處理[J].煤炭技術，2015，34（6）：214-216.

[2] 孟鋒，張鋒，劉文東，等.采煤機液壓油的污染控制及改進方法[J].煤礦機械，2011，32（12）：202-204.

[3] 周海強，周志強.行走機械液壓全系統過濾方法[J].流體傳動與控制，2013（5）：46-50；52.

[4] 雷天覺.液壓工程手冊[M].北京：機械工業出版社，1990：1 791-1 794.

[5] 張文龍.煤機裝備液壓系統可靠性及其油液污染控制技術研究[D].太原：太原理工大學，2017.