淺談BRW630/37.5型高端乳化液泵站在煤礦的應(yīng)用

羅小輝

（陜西彬長孟村礦業(yè)有限公司 陜西咸陽 713600）

乳化液泵站的作用是形成高壓乳化液，利用管道向液壓支架提供高壓乳化液，并控制液壓支架，實(shí)現(xiàn)提升、框架位移、框架調(diào)整、護(hù)壁支持和其他支持行動［1］。液壓支架是綜采工作面高產(chǎn)、高效的重要設(shè)備之一，在不同的動力作用下，支撐液具有不連續(xù)性和流體體積差異大的特點(diǎn)，流體供給壓力和流量直接影響支架的初始支撐力和前端推進(jìn)速度，作為重要的液壓支架供電單元，乳化液泵站采用基于前端流量對應(yīng)的變頻送液方式，控制送液流量和壓力。隨著智能化、機(jī)械化采煤工作面水平的不斷提高，遠(yuǎn)程供液系統(tǒng)在采煤工作面得到了廣泛應(yīng)用。如何更好地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程供液，減少人員和物資的投入，提高供液質(zhì)量，減少保障性維護(hù)，已成為衡量遠(yuǎn)程供液系統(tǒng)的重要指標(biāo)。BRW630/37.5型高端乳化液泵站具有使用壽命長、維護(hù)簡單、供液質(zhì)量高的優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景［2］。

1 乳化液泵站概述

乳化液泵站是煤礦綜采設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備之一，其主要功能是為液壓支架提供動力源，進(jìn)而提升液壓支架的功能提升，其工作性能的穩(wěn)定性直接影響到液壓支架的使用安全。目前，乳化液泵站設(shè)計的總體思路實(shí)現(xiàn)了高端乳化液泵站系統(tǒng)的積極意義，具有大功率泵站、多功能儲液罐、自動控制系統(tǒng)、組合開關(guān)、多級保護(hù)系統(tǒng)等優(yōu)勢，已得到用戶認(rèn)可。通過對乳化液泵總體設(shè)計方案的比較，可以選擇曲軸連桿機(jī)構(gòu)作為傳動方式的結(jié)構(gòu)形式，將曲線運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，根據(jù)流體力學(xué)和流體力學(xué)原理，對傳動端的結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行模擬、分析和選擇。BRW630/37.5 型高端乳化液泵站與常規(guī)泵站設(shè)備參數(shù)功能分析分別見表1和表2［3］。由于乳化液泵站在國產(chǎn)化過程中涉及的零部件種類較多，技術(shù)覆蓋范圍也比較廣，為了縮短國產(chǎn)化周期，提高國產(chǎn)化效率，應(yīng)根據(jù)乳化液泵站的運(yùn)行特點(diǎn)，首先分析其技術(shù)難點(diǎn)，選擇關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計和技術(shù)改造，以突破選址、分區(qū)、試驗的技術(shù)瓶頸；也應(yīng)根據(jù)不同型號乳化泵站的生產(chǎn)要求，將所需的備件和附件系列化，使用時可根據(jù)型號直接選擇相應(yīng)的配件，從而縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率和國產(chǎn)化產(chǎn)量［4］。

表1 高端泵站設(shè)備參數(shù)功能分析

表2 常規(guī)泵站設(shè)備參數(shù)功能分析

2 BRW630/37.5 型高端乳化液泵站設(shè)計優(yōu)點(diǎn)與特點(diǎn)

2.1 BRW630/37.5型高端乳化液泵站設(shè)計優(yōu)點(diǎn)

BRW630/37.5型高端乳化液泵站主要為英國進(jìn)口的大流量油泵，在使用中，可以對所有運(yùn)動部件都采用強(qiáng)迫潤滑。其設(shè)計中的進(jìn)口鍛造曲軸能夠一次性沖壓成型，進(jìn)口6 個滾子軸承（全部進(jìn)口SKF 軸承）可以保證終身質(zhì)保；進(jìn)口陶瓷柱塞壽命要超過碳鋼材料的5倍，進(jìn)口防彈材料制成的盤根密封圈（保證至少9個月不換），獨(dú)特的柱塞保護(hù)頭，減少后期維護(hù)維修成本；進(jìn)口蒂芬巴赫電磁閥，設(shè)計高性能電磁卸載和機(jī)械卸載相結(jié)合的新型卸載閥，穩(wěn)定性更強(qiáng)，壽命更長；進(jìn)口外置油冷卻散熱裝置，充分保證泵的運(yùn)行溫度控制要求；強(qiáng)迫吸液設(shè)計，并采用進(jìn)口吸液微壓開關(guān)，防止泵站吸空；泵上所有O 形密封、油封、彈簧等易損件采用進(jìn)口產(chǎn)品，使用壽命長；閥芯閥座等液壓部件采用進(jìn)口材料加工，高性能熱處理工藝，使用壽命長［5］。

本文所使用的BRW630/37.5型高端乳化液泵站已經(jīng)在煤礦企業(yè)正式投入使用。在實(shí)際應(yīng)用期間，通過提出變頻控制新理念，可以確保所有乳化液泵均為變頻泵，在運(yùn)行期間，各臺變頻泵同時升頻來滿足速度響應(yīng)要求，與此同時，也可以在一定程度上完成降頻，不僅可以減少供液流量，還可以節(jié)約能耗。簡單來說，乳化液泵自動切換工/變頻運(yùn)行，延長泵的使用壽命30%，節(jié)能50%以上，而整機(jī)實(shí)現(xiàn)智能操作，無人值守，變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)綠色開采。其供液能力：高壓遠(yuǎn)程供液半徑3km，進(jìn)口配件比例占30%以上，平均無故障時間大于9個月，密封、盤根及柱塞易損件更換周期9～12個月，整機(jī)大修壽命3年，使用壽命15年，節(jié)約電能≥20%，噪音低于95dB，具有發(fā)明專利設(shè)計的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，保證泵使用的可靠性和穩(wěn)定性，同時配件更換簡單、維護(hù)方便。

2.2 BRW630/37.5型高端乳化液泵站設(shè)計特點(diǎn)

BRW630/37.5型高端乳化液泵站的柱塞采用優(yōu)質(zhì)氮化鋼制造，并經(jīng)氮化處理后的硬度可達(dá)HV900 以上，既具有很高的耐磨性，又具有優(yōu)良的防腐與防銹性能；其吸排液閥的閥芯與閥座均采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成，并經(jīng)熱處理，因而具有良好的耐磨與防銹能力；曲軸及齒輪均采用高級合金鋼制成，經(jīng)調(diào)質(zhì)、氮化處理，既具有較高的硬度，又具有很高的強(qiáng)度；柱塞密封采用特制的矩形斷面的軟密封結(jié)構(gòu)，為進(jìn)口材料，該種密封既具有壽命長的特點(diǎn)，又具有不損壞柱塞的優(yōu)點(diǎn)。通過采用五柱塞三支承結(jié)構(gòu)，從而改善了曲軸的受力情況，提高了曲軸的承載能力。

3 BRW630/37.5 型高端乳化液泵站與常規(guī)泵站相比的優(yōu)勢

BRW630/37.5型高端乳化液泵站所使用的五柱塞六支承結(jié)構(gòu)設(shè)計可以有效減少曲軸撓度，減輕曲軸上的應(yīng)力和應(yīng)變，提高曲軸的強(qiáng)度和剛度，并減少變形及斷裂，從而提高泵的使用壽命；采用強(qiáng)迫潤滑系統(tǒng)，確保各運(yùn)動部件主動潤滑，減少各運(yùn)動部位的磨損及事故的發(fā)生，提高泵的使用壽命；通過卸載閥采用電液相結(jié)合的新型卸載閥（配進(jìn)口電磁閥），準(zhǔn)確性更高，穩(wěn)定性更高，壽命更長。

BRW630/37.5型高端乳化液泵站的主要進(jìn)口零部件如下：曲軸采用鍛造工藝加工處理，保持原來的金屬纖維組織，提高了強(qiáng)度和剛度；連桿采用鑄鋼，強(qiáng)度高，柔性好，不易折斷；軸瓦采用耐磨材料，承載能力大，耐磨性高，壽命長；齒輪作硬化處理，研磨達(dá)到高精度，傳動效果可靠，噪音低；泵頭設(shè)計更加合理，無需使用起重裝置就能快速對各種密封圈、閥和彈簧進(jìn)行檢查及維修，延長柱塞壽命；柱塞采用進(jìn)口陶瓷柱塞，耐磨損、耐高溫及耐腐蝕性能好，壽命是碳鋼材料的5倍以上；柱塞密封采用進(jìn)口防彈材料制成的盤根密封圈，耐磨性好，壽命長，密封效果更佳，整體上又增加了柱塞保護(hù)頭，經(jīng)多年使用后，只需要更換柱塞保護(hù)頭即可，改變了傳統(tǒng)整體式換柱塞維護(hù)維修成本高、不方便的問題［6］。

4 BRW630/37.5 型高端乳化液泵站在煤礦的應(yīng)用

4.1 乳化液泵在煤礦應(yīng)用中的社會效益

BRW630/37.5型高端乳化液泵站在煤礦中可以確保工作面壓力，提高安全生產(chǎn)水平。在生產(chǎn)過程中，通常由于工作面用液量不確定，泵站壓力不足，導(dǎo)致頂板事故，支護(hù)動作緩慢，影響工作面安全生產(chǎn)。而使用該控制系統(tǒng)后，上述問題得以解決。與普通乳化液泵站相比，BRW630/37.5 型高端乳化液泵站主要根據(jù)支架下降、提升和移動過程中支架載荷的動態(tài)變化，提供連續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)液壓力，可將事故率降低20%以上。在節(jié)能方面，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。

4.2 乳化液泵在煤礦應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)效益

BRW630/37.5型高端乳化液泵站在煤礦中可以有效減少泵站司機(jī)的數(shù)量，集中供液泵站可同時向3 個工作面供液，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、無人值守。對比現(xiàn)在每班減少3 名泵站司機(jī)，泵站司機(jī)工資和管理費(fèi)每人每月按8000元、集中供液泵站服務(wù)8年計算，節(jié)省泵站司機(jī)費(fèi)用：3×3×8000×12×8=691.2 萬元。同時也可以減少泵站安裝、拆除工作量，因為集中供液安裝在集中供液硐室，服務(wù)時間8年，可服務(wù)大煤工作面13 個，其余工作面6 個，合計19 個，對比每個工作面安裝、拆除一套泵站，可減少泵站安裝、拆除18 次，每次泵站安裝、拆除各用工15個，每個工按300元計算，則節(jié)省泵站安裝、拆除費(fèi)用：15×2×300×18=16.2 萬元［7］。此外，采用水凈化處理設(shè)備后，工作面液壓支架維護(hù)材料費(fèi)對比14 471 工作面減少50 萬元，早班支架檢修工由3 人減少為1 人。由此看出，集中泵站使用最新型高端乳化泵，可靠性高，設(shè)備維護(hù)工作量小，后期維護(hù)投入少，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用將大幅減少。

5 結(jié)語

總之，液壓支架的動力源是乳化液泵站，隨著乳化液泵結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的不斷提高、工藝的不斷改進(jìn)，乳化液自動泵站將得到充分的發(fā)展，這也是現(xiàn)代礦山自動化發(fā)展的需要。目前，BRW630/37.5 型高端乳化液泵站采用先進(jìn)的微機(jī)系統(tǒng)，通過多個傳感器，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的控制。在實(shí)際煤礦工作中，BRW630/37.5 型高端乳化液泵站可以實(shí)現(xiàn)大功率泵站、控制系統(tǒng)、組合開關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)使用后，已得到用戶認(rèn)可。