純水液壓傳動技術(shù)及其在煤礦采煤機中的應(yīng)用

劉曉勇

（山西焦煤集團有限責(zé)任公司官地煤礦， 山西 太原 030022）

1 純水液壓傳動技術(shù)

在純水液壓傳動技術(shù)中，其純水主要指的是不添加任何添加劑的純天然水，此種技術(shù)不但可以避免產(chǎn)生環(huán)境污染問題，且還降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，圖1為純水液壓傳動技術(shù)的特征及組成[1]。

圖1 純水液壓傳動技術(shù)特征及組成

由圖1可知，純水液壓技術(shù)主要由材料、介質(zhì)、控制以及原件等部分組成，且每個部分存在不同的功能與特點。在煤礦采掘機械中應(yīng)用此項技術(shù)不但可以提升煤礦的開采效率，且還可以延長機械設(shè)備的使用壽命。

目前，食品加工行業(yè)較常使用純水液壓傳動技術(shù)，但在煤礦采掘機械中還未得到廣泛普及。純水液壓傳動技術(shù)具備較好的散熱性與抗燃性，在煤礦采掘機械中使用具備多種有利因素。純水壓縮系數(shù)較小，造成的容積損失也較小，可有效減少壓縮損失，在一定程度上補償了泄露的容積損失，從而提升了執(zhí)行元件運動精確度。同時，相同轉(zhuǎn)速條件下，液壓元件的質(zhì)量較小，體積也較小，因此提高了工作效率。除此之外，相同輸出功率下的液壓馬達體積也較小，使用的沖擊式水缸可以產(chǎn)生更大的沖擊能量，不必使用油管、水箱等輔助設(shè)施，可有效優(yōu)化工作系統(tǒng)，簡化工作程度，為煤礦企業(yè)節(jié)省運行成本[2]。

2 煤礦采煤機存在的問題

某煤礦采用型號為MXG-500/4.5H的電牽引采煤機，此系統(tǒng)介質(zhì)來自液壓支架的乳化液，且使用兩個C型電磁換向閥組成的三位四通換向閥。

在實際采煤工作中，MXG-500/4.5H電牽引采煤機工作效果良好，但也存在一些待改進的問題。一是系統(tǒng)介質(zhì)雖然使用了高水基的乳化液，但泄露乳化液中的添加劑以及礦物油成分依然可以污染煤礦生產(chǎn)環(huán)境。二是MXG-500/4.5H電牽引采煤機的滾筒液壓調(diào)高系統(tǒng)與噴霧系統(tǒng)屬于兩個獨立的系統(tǒng)，雖然采煤機減小了體積，也增加了外接供液管線，但這樣會導(dǎo)致采煤機拖拉管線較多，增大了工作不便性。三是噴嘴系統(tǒng)的噴嘴霧壓力較低，且霧粒較大，很容易發(fā)生堵塞問題，霧化效果并不理想。同時，噴嘴的壓力很容受阻力影響而損失，較低的壓力會影響噴霧效果。四是噴霧用水量較大，增大了原煤水分，為此后的煤礦運輸工作增大了難度。

3 純水液壓技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用

針對上述問題，某煤礦企業(yè)決定利用純水液壓傳動技術(shù)改進MXG-500/4.5H電牽引采煤機，確保調(diào)高系統(tǒng)與噴霧系統(tǒng)使用同一供液系統(tǒng)，分享同一壓力水源[3]。

首先，應(yīng)用純水介質(zhì)滾筒液壓調(diào)高系統(tǒng)，實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，煤礦井下生產(chǎn)設(shè)備液壓系統(tǒng)會泄露乳化液以及礦物油等液體，嚴重污染了礦井下的生產(chǎn)環(huán)境。為了避免此種問題，企業(yè)應(yīng)考慮采用純水液壓技術(shù)。純水具備廉價、阻燃以及清潔等優(yōu)勢，且隨著精密加工技術(shù)的不斷進步，新液壓元件結(jié)構(gòu)也得到了有效改善，解決了以往水壓傳動泄露大、效率低以及易磨損等問題。MXG-500/4.5H電牽引采煤機的滾筒液壓調(diào)高系統(tǒng)工作壓力為25 MPa。在將介質(zhì)改為水后，技術(shù)人員需要有效解決防銹與泄露問題。且由于液壓泵缸柱塞與缸孔密封長度較長，液壓缸運動速度較低，因此應(yīng)在缸孔與柱塞之間采用摩擦系數(shù)較小的組合密封結(jié)構(gòu)，并做好防銹處理工作。同時，液控液壓鎖為密封形式結(jié)構(gòu)，不會發(fā)生泄漏問題，技術(shù)人員只需做好防銹處理即可。組成換向閥組的球閥可以有效適應(yīng)純水介質(zhì)[4]。由此看出，現(xiàn)有的調(diào)高系統(tǒng)液壓元件不必進行較大改動，稍微處理后便可以變?yōu)榧兯橘|(zhì)的液壓系統(tǒng)。

其次，改進噴霧系統(tǒng)，噴霧降塵的實質(zhì)在于將霧滴與懸浮于空氣中的固態(tài)粉塵進行碰撞，使其濕潤后增加沉降，其主要機理則是攔截與捕捉粉塵，從而達到凈化效果。霧滴的大小、帶電荷能力等將會影響實際的噴霧降塵效果，而這些均與噴嘴結(jié)構(gòu)與壓力相關(guān)。壓力越高，霧滴粒徑也就越小，帶電霧滴含量越大。霧滴過大與過小均不利于降塵工作，最好的降塵霧滴直徑應(yīng)為100 μm左右，且分析研究發(fā)現(xiàn)，西礦Ⅰ型引射噴嘴具備更好的霧化分散功能，且耗水量較少，噴霧效果較佳，具體如圖2所示。此種噴嘴可以產(chǎn)生直徑在100 μm左右的霧粒，且?guī)c霧粒含量也大，因此在引進純水液壓傳動技術(shù)時應(yīng)采用此種噴嘴。

最后，確定噴霧與調(diào)高系統(tǒng)的壓力源，MXG-500/4.5H電牽引采煤機具備使用純水介質(zhì)的條件，為了實現(xiàn)最佳的噴霧效果，應(yīng)將噴霧與調(diào)高系統(tǒng)共用同一個壓力泵。對此，應(yīng)將原有的噴霧泵改造為高壓泵，通過計算，高壓泵到采煤機的液流壓力不小于8 MPa，有效提升了噴霧能力。這樣在噴霧系統(tǒng)運行時，可以扣除采煤機中的冷卻水，確保每個噴霧噴嘴中含有2 L/min的水量，有效確保了噴霧系統(tǒng)所需水量。且由噴霧泵過來的純水會被分為兩路，一路到達噴霧系統(tǒng)，一路到達調(diào)高系統(tǒng)。通過改進使用純水液壓傳動技術(shù)不但提升了降塵效果，且還實現(xiàn)了采煤機的無油化，實現(xiàn)了綠色生產(chǎn)。

圖2 西礦Ⅰ型引射噴嘴