綜采工作面液壓支架液壓系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)問(wèn)題研究

安 東

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán) 紅柳煤礦，寧夏 靈武750411）

0 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)， 液壓支架工作過(guò)程中發(fā)生的故障，80%左右是液壓系統(tǒng)的故障。 有研究顯示，液壓系統(tǒng)的失效75%左右是由于液壓油的污染所引起的。因此，研究液壓油污染問(wèn)題是非常重要的，對(duì)液壓系統(tǒng)的可靠性、安全性等都有重要的意義。

1 乳化液的被污染

乳化液是支架液壓系統(tǒng)的血液，具有傳遞動(dòng)力、減少元件間的磨損、隔離磨損表面、懸浮污染物、冷卻液壓元件等功能。因此，乳化液是否清潔， 直接影響到支架液壓系統(tǒng)的工作性能和液壓支架的使用壽命。 乳化液中主要含有以下各種污染物：

（l）固體污染物：來(lái)自液壓系統(tǒng)的管道、液壓元件的污染物。 如液壓缸、泵、鋼管道、閥、液壓油箱等，在系統(tǒng)使用前未清理干凈，液壓支架一旦工作，污染物就進(jìn)入乳化液；

（2）外界侵入的污染物：外界空氣、灰塵、固體顆粒，在液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中，通過(guò)液壓缸活塞、管接頭、液壓油箱、空濾等進(jìn)入乳化液；

（3）內(nèi)部生成污染物：液壓系統(tǒng)組裝、調(diào)試、運(yùn)轉(zhuǎn)及乳化液變質(zhì)產(chǎn)生污染物，直接進(jìn)入乳化液中，如金屬和密封材料的磨損顆粒、吸油和回油濾油器脫落的纖維和顆粒、乳化液溫度升高而氧化變質(zhì)生成的膠狀物等；

（4）維護(hù)、保養(yǎng)、維修過(guò)程中產(chǎn)生的污染物：在更換濾油器濾芯和乳化液、清洗油箱以及維修拆裝液壓缸、閥時(shí)，會(huì)使固體顆粒、空氣、纖維等進(jìn)入乳化液。

為了減少因乳化液污染造成的液壓支架的故障，通常采取以下兩種途徑來(lái)減少乳化液的污染：

（1）采取有效的污染控制措施，降低乳化液的污染度；

（2）提高元件的污染耐受度。

2 全面主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)

2.1 液壓系統(tǒng)的失效分析

從液壓系統(tǒng)及其主要元件的故障分析中可看出，液壓系統(tǒng)主要故障是機(jī)器零部件由于磨損引起泄漏，進(jìn)而失效。 其中磨損的主要原因是液壓系統(tǒng)中雜質(zhì)所致，即污染磨損。由此可見(jiàn)，乳化液污染是支架液壓系統(tǒng)失效的最主要根源。 支架液壓系統(tǒng)故障率高的原因有以下幾類：

（1）由于乳化液中顆粒污染物過(guò)多，使液壓元件的運(yùn)動(dòng)副異常磨損而失效；

（2）大量的污染物堵塞閥類零件的孔隙造成運(yùn)動(dòng)副卡滯，過(guò)濾器堵塞使泵產(chǎn)生吸空或性能下降，動(dòng)作失靈等；

（3）由于過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，以及現(xiàn)場(chǎng)存在的管理問(wèn)題。

2.2 全面主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)策略

（1）液壓支架液壓系統(tǒng)油箱體外循環(huán)過(guò)濾分析

當(dāng)液壓支架在不動(dòng)作時(shí)，可以假設(shè)污染物侵入率很小，即R≈0，此時(shí)油箱的污染控制方程式為：

式中：n0為油箱內(nèi)油液的初始污染度，個(gè)/L）；n 為油箱經(jīng)過(guò)濾后油液的污染度，個(gè)/升）； βμ為濾油器對(duì)大于給定顆粒尺寸μ 的過(guò)濾比；Q為濾油機(jī)的流量，L/min）；V 為油箱內(nèi)油液體積，L）。

由上式可知，油箱內(nèi)的乳化液污染度按指數(shù)規(guī)律變化，隨著過(guò)濾時(shí)間的增加趨于穩(wěn)定。 可見(jiàn)采用油箱體外循環(huán)過(guò)濾，可提高乳化液的清潔度。

（2）液壓系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)診斷

通過(guò)對(duì)乳化液進(jìn)行理化性能監(jiān)測(cè)，當(dāng)其性能劣化到一定程度時(shí)液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)早期失效。為了判定故障的部位和類型已達(dá)到什么程度及發(fā)展趨勢(shì)如何，應(yīng)該對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)診斷。 較常用的監(jiān)測(cè)診斷方法有油液分析技術(shù)（光譜分析、鐵譜分析）、振動(dòng)、噪聲診斷技術(shù)。

振動(dòng)、噪聲是液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中所發(fā)生的必然現(xiàn)象，特別對(duì)泵來(lái)說(shuō)，其殼體振動(dòng)十分明顯。通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)分析，可得到有關(guān)元件的特征信息，幫助我們?cè)\斷液壓元件的故障原因及其部位。

3 全面主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)的實(shí)施

3.1 污染控制及監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)措施

液壓支架液壓系統(tǒng)的污染控制及監(jiān)測(cè)診斷是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉到支架液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、各元件的加工、組裝、試驗(yàn)、安裝、及其使用維護(hù)等方面。 在實(shí)際使用中，根據(jù)污染物侵入情況及污染控制的理論分析結(jié)果可采取以下措施：

（l）加強(qiáng)對(duì)乳化液的管理以降低污染物的侵入率；

（2）嚴(yán)格執(zhí)行正常的介質(zhì)化驗(yàn)制度，對(duì)乳化液的污染度、粘度、水分等進(jìn)行定時(shí)檢驗(yàn)；

（3）定期進(jìn)行體外循環(huán)過(guò)濾，以減少油箱內(nèi)的污染物；

（4）選用性能可靠的精過(guò)濾器，以提高對(duì)污染物的濾除能力；

（5）加強(qiáng)人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高管理、維修人員的素質(zhì)，增強(qiáng)職工責(zé)任及故障預(yù)防意識(shí)和處理能力，避免人為事故而造成機(jī)械或部件故障；

（6）對(duì)液壓系統(tǒng)采用油液分析及振動(dòng)、噪聲診斷技術(shù)，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)的故障作出預(yù)報(bào)、分析及診斷，以便采用相應(yīng)措施，以免發(fā)生更大的故障。

3.2 實(shí)施過(guò)程

在污染控制實(shí)施過(guò)程中，通常需要乳化液取樣分析來(lái)確定液壓系統(tǒng)是否換介質(zhì)。 這樣做即可充分利用乳化液，又可及時(shí)判斷其理化性能是否劣化，以便及時(shí)更換或處理。 但這種方法在現(xiàn)場(chǎng)使用和維護(hù)時(shí)受到生產(chǎn)條件的限制，很不方便，因此在實(shí)際生產(chǎn)中，可采用常用的目測(cè)法和比色法來(lái)判斷是否換液。

（1）目測(cè)法

乳化液污染后，其油液的顏色、渾濁度等外觀質(zhì)量與同規(guī)格的清潔乳化液對(duì)比會(huì)發(fā)生變化。目測(cè)法正是根據(jù)此變化來(lái)確定乳化液的污染程度。

（2）比色法

比色法是把一定體積的乳化液試樣中的污染物用濾紙過(guò)濾出來(lái)，然后根據(jù)濾紙干燥后所產(chǎn)生的液跡來(lái)判別其污染程度。其具體做法如下：取被測(cè)乳化液和同規(guī)格清潔乳化液少許，分別滴在240 目濾紙上，濾紙干燥后，比較濾紙所形成的液跡即可判定乳化液的污染程度。

4 乳化液被污染的簡(jiǎn)易診斷法

4.1 望

（1）看速度。指執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度有無(wú)變化和異常現(xiàn)象。對(duì)液壓支架液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， 也就是觀察液壓支架在幾個(gè)動(dòng)作中運(yùn)動(dòng)是否平穩(wěn)，速度是否在允許范圍內(nèi)。

（2）看壓力。 指液壓系統(tǒng)中各測(cè)壓點(diǎn)的壓力值大小，壓力值波動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)于液壓支架液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般是觀察系統(tǒng)的高壓表、低壓表、及背壓表，看其讀數(shù)值是否在規(guī)定范圍內(nèi)。

（3）看介質(zhì)。 觀察乳化液是否清潔，是否變質(zhì)，液體表面是否有泡沫，液體量是否在規(guī)定的液線范圍內(nèi)。

（4）看泄漏。指的是管路各接頭、閥板接合處、液壓缸端蓋、泵軸端等是否有滲漏、滴漏現(xiàn)象。對(duì)于液壓支架液壓系統(tǒng)主要是看管路接頭、閥板接合處等有無(wú)滴漏、滲漏。

4.2 聞

（1）聽(tīng)噪聲。聽(tīng)泵和液壓系統(tǒng)工作時(shí)噪聲是否過(guò)大；各種閥是否有尖叫聲；

（2）聽(tīng)氣聲。 對(duì)液壓支架液壓系統(tǒng)主要檢查泵是否進(jìn)空氣；

4.3 問(wèn)

（1）問(wèn)液壓系統(tǒng)是否正常，泵有無(wú)異常現(xiàn)象；

（2）問(wèn)乳化液更換時(shí)間，濾網(wǎng)是否清潔；

（3）問(wèn)故障前操縱系統(tǒng)是否正常工作，有哪些不正?，F(xiàn)象；

（4）問(wèn)發(fā)生故障前后對(duì)密封件或液壓元件是否更換過(guò)；

（5）問(wèn)發(fā)生故障前后液壓系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)哪些不正常現(xiàn)象；

（6）問(wèn)過(guò)去經(jīng)常出現(xiàn)哪些故障，是怎樣排除的，哪位維修人員對(duì)故障原因與排除方法比較了解。

4.4 切

（1）摸溫升。 用摸泵、油箱和閥類元件外殼表面上的溫度，若接觸兩秒感覺(jué)到燙手，就應(yīng)該檢查溫升的原因。

（2）摸振動(dòng)。用手摸運(yùn)動(dòng)件和管路的振動(dòng)情況，若有高頻振動(dòng)應(yīng)檢查產(chǎn)生的原因。

（3）摸松緊程度。 用手?jǐn)Q管接頭、緊固螺絲等的松緊程度。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，液壓系統(tǒng)的故障，其癥狀與原因之間存在各種各樣的重疊與交叉。 對(duì)于一個(gè)癥狀有多種可能原因的情形，應(yīng)采取有效手段剔除不存在的原因；對(duì)于一個(gè)故障源產(chǎn)生多個(gè)癥狀的情形，可利用多個(gè)癥狀的組合確定故障源；對(duì)于疊加現(xiàn)象，應(yīng)全面考慮各影響因素，并分清各因素作用的主次輕重。

［1］鄭紅星.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行可靠性探討[J].液壓與氣動(dòng),1997(8)：92-96.

［2］趙顯新.工程機(jī)械液壓傳動(dòng)裝置原理與檢修[M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2000.