煤礦采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)故障分析及維護(hù)探究

◎王澤

引言

煤礦產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的過(guò)程中需要面臨越來(lái)越多的問(wèn)題，亟待解決問(wèn)題的難度也越來(lái)越大，為了能夠在更短的時(shí)間內(nèi)解決上述問(wèn)題，煤礦行業(yè)工作人員在執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)的時(shí)候需要根據(jù)實(shí)際情況不斷完善煤礦資源開采環(huán)節(jié)中監(jiān)管工作的力度，這樣才能夠讓后續(xù)工作更加順利穩(wěn)妥的進(jìn)行下去。尤其是在地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜的地區(qū)，挖掘工作在實(shí)施的時(shí)候更加需要進(jìn)行多方面的考量，本文對(duì)現(xiàn)階段煤礦挖掘工作的運(yùn)作方式進(jìn)行了分析和總結(jié)，并提出一些切實(shí)可行的施工方案，旨在幫助更多施工人員能夠積極應(yīng)用最為先進(jìn)的技術(shù)執(zhí)行掘進(jìn)工作，讓所有以往采掘工作中存在的問(wèn)題都能夠迎刃而解。

一、采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)

采礦液壓系統(tǒng)由力件、執(zhí)行件、控制件、輔助件和液壓件組成。其中，功率元件用于推動(dòng)機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為液體壓力，油泵為液壓系統(tǒng)提供電源。促動(dòng)器用于推動(dòng)水力壓力轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)荷?？刂撇糠钟糜谡{(diào)整溫度、壓力、流量、方向和控制源的其他部分。如比例控制閥、種植控制閥、開關(guān)控制閥等。輔助元件包括油箱、機(jī)油管路、壓力表、機(jī)油濾清器、密封環(huán)、油溫調(diào)節(jié)器等。液壓元件用作液壓傳動(dòng)裝置。根據(jù)所使用的不同液壓介質(zhì)，液壓元件可分為乳化液壓元件和礦物油液壓元件。

二、采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)故障的類型及原因

1.支架不穩(wěn)定。

在煤礦綜采液壓支架使用過(guò)程中，不穩(wěn)定的情況會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，包括有傾斜、翻轉(zhuǎn)等等都是常見(jiàn)的質(zhì)量故障類型。實(shí)際上，在底座與底梁出現(xiàn)位移變化后，支架會(huì)與煤層的底板出現(xiàn)偏移，此時(shí)發(fā)生支架傾倒的概率會(huì)大幅度的增加。在日常生產(chǎn)活動(dòng)中一旦出現(xiàn)傾倒問(wèn)題，往往會(huì)帶來(lái)多個(gè)支架同時(shí)傾倒，這種情況勢(shì)必會(huì)影響生產(chǎn)安全，同時(shí)也需要支出更高的成本才能夠繼續(xù)生產(chǎn)。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，導(dǎo)致煤礦綜采液壓支架不穩(wěn)定的因素很多：一是支架的底部本身存在煤渣，在搭建之前沒(méi)有進(jìn)行徹底清掃，導(dǎo)致使用過(guò)程中底部的穩(wěn)定性不足，如果遭受應(yīng)力沖擊載荷的影響就容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況；二是煤壁松軟。煤壁松軟，就會(huì)進(jìn)一步增加冒頂?shù)膸茁剩藭r(shí)平板出現(xiàn)破碎會(huì)進(jìn)一步增加煤礦綜采液壓支架的壓力，成為導(dǎo)致煤礦綜采液壓支架不穩(wěn)定的重要原因。這個(gè)問(wèn)題的長(zhǎng)期存在會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全，必須予以解決。三是在使用過(guò)程中沒(méi)有掌握正確的操作方式，導(dǎo)致質(zhì)量故障率增加，這也是煤礦綜采液壓支架穩(wěn)定性下降的重要影響因素，嚴(yán)重耽誤生產(chǎn)的順利開展。

2.由于機(jī)械問(wèn)題導(dǎo)致的液壓系統(tǒng)故障。

由于機(jī)械故障導(dǎo)致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況相對(duì)較多，主要分為以下幾個(gè)方面：1）液壓系統(tǒng)壓力異常，主要是由于液壓泵內(nèi)部磨損嚴(yán)重或液壓泵出現(xiàn)了轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤，導(dǎo)致系統(tǒng)中吸油回路對(duì)整個(gè)液壓泵的排油回路造成阻礙。2）液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲，是由于吸油管中吸入了雜質(zhì)，隨著泵洗液高度的不斷增加，導(dǎo)致流動(dòng)阻力增加；或因?yàn)槲凸苊芊庹w較差，在安裝的過(guò)程中出現(xiàn)了契合度相對(duì)較低，導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入吸油管路中。3）液壓系統(tǒng)油溫過(guò)高，其與液壓泵有著較大壓力，零部件之間產(chǎn)生了磨損，各個(gè)零件間隙出現(xiàn)了增加，油液整體黏度不足有著直接關(guān)系。由于掘進(jìn)機(jī)卸荷部件相對(duì)較少，導(dǎo)致高壓油在通過(guò)溢流閥之后，出現(xiàn)溢流，若零部件在使用時(shí)出現(xiàn)動(dòng)作不良問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致功率損失明顯，從而引起油溫升高。

3.壓力原因所致的故障。

液壓系統(tǒng)的水力狀態(tài)是影響采礦機(jī)械壓力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的另一個(gè)重要因素。當(dāng)油壓不穩(wěn)定時(shí)，表明油壓突然升高和下降，或者油壓反復(fù)升高和下降，造成影響油流量和速度的不穩(wěn)定。當(dāng)油流量緩慢時(shí)，節(jié)流閥壁上的雜質(zhì)容易積聚，從而堵塞節(jié)流閥。當(dāng)機(jī)油壓力不足或過(guò)低時(shí)，很難在阻力作用下迅速降低壓力脈動(dòng)，導(dǎo)致急性液壓系統(tǒng)執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)緩慢。相反，當(dāng)壓力增大時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)就會(huì)加速。礦用機(jī)械液壓致動(dòng)器運(yùn)行不穩(wěn)定，不僅提高了礦用機(jī)械的能耗，而且降低了運(yùn)行效率，加快了礦用機(jī)械液壓致動(dòng)器的損壞，縮短了液壓系統(tǒng)的壽命，影響了礦用機(jī)械的安全、可靠、穩(wěn)定和高效生產(chǎn)。

4.由于人為因素導(dǎo)致的液壓系統(tǒng)故障。

由于人為因素導(dǎo)致的掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)故障類型也相對(duì)較多：1）操作人員不能嚴(yán)格的按照規(guī)范操作掘進(jìn)機(jī)，不僅對(duì)掘進(jìn)機(jī)使用壽命會(huì)產(chǎn)生直接的影響，嚴(yán)重情況下，會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)出現(xiàn)報(bào)廢的問(wèn)題。人為因素對(duì)整個(gè)管路帶來(lái)的影響相對(duì)較大。特別是掘進(jìn)機(jī)在使用過(guò)程中受到了較大的外在沖擊載荷時(shí)，整個(gè)液壓系統(tǒng)會(huì)受到較大的沖擊，導(dǎo)致管路出現(xiàn)泄露，甚至?xí)霈F(xiàn)爆管的問(wèn)題。2）在掘進(jìn)機(jī)使用過(guò)程中，相關(guān)的維護(hù)、管理工作不到位，主要表現(xiàn)在液壓油出現(xiàn)了污染，油液受到較大的污染之后，掘進(jìn)機(jī)油液系統(tǒng)中零部件磨損程度隨之增加，必然導(dǎo)致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率增加。此外，在掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)使用的過(guò)程中，需要及時(shí)對(duì)系統(tǒng)是否存在故障進(jìn)行全面的判定，特別是動(dòng)臂故障。

5.流量原因所致的故障。

礦用機(jī)械液壓系統(tǒng)的運(yùn)行速度直接受到石油流動(dòng)的影響。當(dāng)有限的漏油或供油不足導(dǎo)致油泵不能及時(shí)給液壓系統(tǒng)供電時(shí)，機(jī)械液壓系統(tǒng)的功率部件和執(zhí)行部分之間的能量轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定，影響了采礦機(jī)的工作效率?？赡芤鹆髁孔兓墓收宵c(diǎn)主要發(fā)生在主系統(tǒng)、執(zhí)行器、主系統(tǒng)與執(zhí)行器之間的控制和判斷。該系統(tǒng)的主要故障點(diǎn)主要存在于離合器閥第一離合器上的油箱、油泵、敏感壓力閥、Ls供油和Ls濾波器、安全閥和機(jī)油加注開關(guān)中。促動(dòng)器故障主要是由于先導(dǎo)元件供油不足和漏油、逆變閥芯停滯和泄漏、壓力補(bǔ)償彈簧疲勞和促動(dòng)器泄漏造成的。控制系統(tǒng)故障往往是由于設(shè)備參數(shù)設(shè)置不當(dāng)、平衡閥接頭設(shè)置不當(dāng)以及主控制系統(tǒng)控制的執(zhí)行器壓力參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成的，壓力參數(shù)無(wú)法達(dá)到或達(dá)到，但無(wú)法進(jìn)行壓力。

6.液壓傳動(dòng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性不足。

受到煤礦產(chǎn)業(yè)特殊性的影響，煤礦企業(yè)中煤礦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境大多數(shù)情況下都較為惡劣，并且需要承擔(dān)較大的負(fù)荷進(jìn)行日常工作。因此，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)煤礦機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)樨?fù)荷突然加大導(dǎo)致整體出現(xiàn)沖擊振動(dòng)的現(xiàn)象。而在煤礦機(jī)械液壓傳動(dòng)設(shè)備中，大多數(shù)情況下都是中高壓。這也就對(duì)于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的液壓元件提出了更高的要求，要想更好地適應(yīng)實(shí)際的需求，那么液壓元件就必須擁有較為先進(jìn)的加工技術(shù)，并且擁有較強(qiáng)的抗沖擊能力。除此以外，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中涉及到的各個(gè)元件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造都是非常復(fù)雜的，并且對(duì)于在傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的重要傳導(dǎo)介質(zhì)液壓油的物理和化學(xué)性質(zhì)都擁有著非常高的要求。如果液壓油的物理和化學(xué)性質(zhì)無(wú)法達(dá)到實(shí)際使用的標(biāo)準(zhǔn)，那么就很容易會(huì)導(dǎo)致液壓傳動(dòng)系統(tǒng)整體的運(yùn)行無(wú)法達(dá)到預(yù)期水平。除此以外，由于煤礦機(jī)械設(shè)備使用的環(huán)境都非常惡劣，因此煤礦機(jī)械設(shè)備中，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)液壓元件很容易受到自然環(huán)境的影響出現(xiàn)破損的情況。一段液壓元件出現(xiàn)了破損，那么就會(huì)使得液壓通道出現(xiàn)堵塞，嚴(yán)重的情況下還會(huì)導(dǎo)致發(fā)生安全事故。同時(shí)，由于煤礦開采自然環(huán)境較為惡劣，一旦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)了破損也很難得到及時(shí)的維修。因此，在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備，都必須要擁有足夠的可靠性。不過(guò)從我國(guó)當(dāng)前的煤礦企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況來(lái)看，部分重要的液壓元件的可靠性仍然存在著一定的不足，這就要求了有關(guān)企業(yè)必須加大對(duì)于液壓元件加工精度以及加工技術(shù)的研究，從而有效地提高液壓元件的制作技術(shù)水平，增強(qiáng)液壓傳動(dòng)設(shè)備的可靠性。

三、采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)維護(hù)措施

1.制定完善的設(shè)備控制與管理標(biāo)準(zhǔn)。

制定更為完善高效的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于更好的發(fā)揮煤礦綜采液壓支架作用具有重要意義。如果無(wú)法建立完善、可靠的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，那么在具體的任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中可能需要面對(duì)隨意操作與設(shè)備質(zhì)量故障等風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。為了避免這些問(wèn)題，就要綜合考慮到井下的生產(chǎn)環(huán)境與生產(chǎn)條件，同時(shí)結(jié)合煤礦綜采液壓支架的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制定設(shè)備控制操作管理標(biāo)準(zhǔn)，做到可量化要求，這樣才能夠確保設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)化的效果得到體現(xiàn)。

2.加強(qiáng)液壓油溫的控制。

對(duì)于液壓系統(tǒng)的運(yùn)行，液壓油溫度保持在相對(duì)穩(wěn)定合理的溫度。液壓油溫必須始終保持在60°C以下。在維護(hù)過(guò)程中，我們可以通過(guò)監(jiān)測(cè)油溫并采用冷卻狀態(tài)來(lái)了解油溫狀況。此外，應(yīng)及時(shí)清除液壓設(shè)備上附著的污染物，以提高散熱效果。也可以通過(guò)在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中添加冷卻裝置來(lái)避免油溫過(guò)快上升的問(wèn)題，更好地控制油溫。

3.對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

分切機(jī)液壓系統(tǒng)故障后，最直接的性能是執(zhí)行部件功能不完整。對(duì)于子切割機(jī)來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)和油缸是其執(zhí)行部件。位移傳感器可添加到油缸中，以監(jiān)控油缸的總?cè)莘e和轉(zhuǎn)速。當(dāng)升降臺(tái)參數(shù)和油缸轉(zhuǎn)速發(fā)生重大變化時(shí)，表明整個(gè)液壓系統(tǒng)的油缸出現(xiàn)較大故障或處于故障的早期階段。向發(fā)動(dòng)機(jī)泄漏回路添加流量傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)泄漏情況。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)泄漏量急劇增加時(shí)，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部磨損嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)修理或更換。

4.加強(qiáng)油液污染防護(hù)。

為保證機(jī)械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，首先應(yīng)保證添加優(yōu)質(zhì)油。在此基礎(chǔ)上，將加強(qiáng)對(duì)石油污染的保護(hù)。日常維護(hù)時(shí)應(yīng)進(jìn)行油庫(kù)保護(hù)，防止雜質(zhì)或其他油與優(yōu)質(zhì)油混合。對(duì)于可能造成石油污染的化合物，應(yīng)加強(qiáng)控制和管理。此外，還可以在多液壓系統(tǒng)運(yùn)行期間通過(guò)添加機(jī)油濾清器對(duì)油箱中的油進(jìn)行過(guò)濾和清洗。清洗過(guò)濾裝置時(shí)應(yīng)認(rèn)真工作，防止油與水混合或不完全清洗，以確保油的清洗可靠性。

5.做好設(shè)備定期維修與檢查。

針對(duì)煤礦綜采液壓支架發(fā)生質(zhì)量故障的原因分析結(jié)果來(lái)看，設(shè)備日常維修養(yǎng)護(hù)不足成為嚴(yán)重限制設(shè)備使用效果的重要因素。煤礦綜采液壓支架長(zhǎng)時(shí)間使用很容易出現(xiàn)質(zhì)量故障，同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致設(shè)備使用壽命縮短。除此之外，還需要進(jìn)一步做好設(shè)備的定期維修與檢查工作，在出現(xiàn)質(zhì)量故障問(wèn)題后需要第一時(shí)間予以解決修復(fù)，以此來(lái)降低質(zhì)量故障帶來(lái)的不良影響，促進(jìn)生產(chǎn)的可靠性與延續(xù)性。

6.使用性能優(yōu)良的挖掘機(jī)設(shè)備。

為了能夠從根本上提升機(jī)械化挖掘技術(shù)的質(zhì)量，在煤礦開采工作不斷運(yùn)作的過(guò)程中，使用性能更為優(yōu)質(zhì)的機(jī)械設(shè)備是至關(guān)重要的，這樣才能夠讓復(fù)雜的挖掘工作在有限的時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量完成。其中，掘進(jìn)機(jī)是挖掘工作中高效利用的機(jī)械設(shè)備，其本身的性能和型號(hào)能夠直接影響到巷道掘進(jìn)工作的實(shí)際速度，高質(zhì)量的掘進(jìn)設(shè)備也能夠保證相關(guān)工作在安全穩(wěn)定的環(huán)境中順利開展，切實(shí)維護(hù)了整個(gè)挖掘工作的進(jìn)程，也能夠保證工作人員的人身安全。在井下作業(yè)環(huán)境中，掘進(jìn)機(jī)能夠起到破開巖層的作用，但是，由于每項(xiàng)工程的掘進(jìn)環(huán)境都存在明顯的差異性，地質(zhì)結(jié)構(gòu)是極為復(fù)雜的，不同地質(zhì)環(huán)境中的巖層硬度表現(xiàn)不同，所選擇的掘進(jìn)機(jī)功率也會(huì)因此進(jìn)行更加細(xì)致的考量。在執(zhí)行井下作業(yè)的時(shí)候，如果出現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)功率不足的情況，如果遇到較硬的巖層則無(wú)法將其順利切割，此時(shí)就需要應(yīng)用到爆破技術(shù)對(duì)巖層進(jìn)行進(jìn)一步破壞，但是爆破技術(shù)的實(shí)施必然會(huì)導(dǎo)致工期的延后，如果存在使用不當(dāng)?shù)那闆r會(huì)造成巖體結(jié)構(gòu)松動(dòng)，進(jìn)而造成嚴(yán)重的施工事故。掘錨一體機(jī)的使用也是極為重要的，這種設(shè)備所具有的優(yōu)勢(shì)是多種形式的，并且適用于多種巷道，割煤效率也會(huì)得到顯著提升，并且可以避免邊角料的浪費(fèi)，讓作業(yè)流程可以更為流暢。另外，由于井下作業(yè)的環(huán)境本身就比較惡劣，支護(hù)巷道工作在實(shí)施的時(shí)候也會(huì)面臨著頂板附近出現(xiàn)大量危巖活石，所以，在選擇支護(hù)設(shè)備的時(shí)候也需要選擇具有較強(qiáng)穩(wěn)定性能的型號(hào)，這樣才能夠更好地配合掘進(jìn)機(jī)執(zhí)行相關(guān)工作任務(wù)。

7.對(duì)整個(gè)液壓油品質(zhì)進(jìn)行全面的監(jiān)控。

從當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障來(lái)看，導(dǎo)致故障發(fā)生的原因超過(guò)85%與液壓油出現(xiàn)了污染有著直接的關(guān)系。因此，對(duì)油液品質(zhì)進(jìn)行全面的監(jiān)控非常關(guān)鍵，在具體監(jiān)控時(shí)，可以在液壓系統(tǒng)回油回路中加入流體監(jiān)控模塊，對(duì)液壓油中水分含量、固體污染物含量等進(jìn)行全面實(shí)時(shí)監(jiān)控。此外，在液壓系統(tǒng)的油箱中應(yīng)當(dāng)加入油溫監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)油位、油溫等進(jìn)行全面的監(jiān)控。

8.提升設(shè)備的綜合配套能力。

由于巷道施工環(huán)節(jié)中所使用到的機(jī)械設(shè)備在很多情況下并不出自于同一個(gè)廠家，再加上參與掘進(jìn)工作人員的綜合素養(yǎng)也呈現(xiàn)出參差不齊的情況。因此，采煤企業(yè)在運(yùn)作的時(shí)候需要提升機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量。最好選用同一廠家所生產(chǎn)的設(shè)備，這樣才能夠保證所有工作在實(shí)施的時(shí)候都能夠具備較高的契合度，讓工作效率可以借此機(jī)會(huì)得到進(jìn)一步的提升。當(dāng)然，在選擇設(shè)備類型和供應(yīng)廠商的時(shí)候需要進(jìn)行多方面的考量，這樣才能夠使用最為適合的施工技術(shù)和設(shè)備。不僅如此，提高工作人員的綜合素養(yǎng)也是亟待解決的問(wèn)題，只有讓所有基層施工人員時(shí)刻保持較好的工作狀態(tài)才能夠?qū)⑺泄ぷ骷?xì)節(jié)進(jìn)行多角度的完善，讓人員的力量發(fā)揮出最大的價(jià)值，讓所有工作都能夠保持較高的工作水準(zhǔn)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦開采技術(shù)的實(shí)施需要考慮多種因素，積極運(yùn)用最合適的隧道施工技術(shù)，確保所有工程都能在有限的時(shí)間內(nèi)保持高質(zhì)量，保證工作環(huán)境的安全穩(wěn)定。采煤工作中的液壓系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中面臨著較高的故障風(fēng)險(xiǎn)。這種風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)自石油、流量和壓力。石油污染、流量變化和壓力變化的原因很多。根據(jù)原因，在采礦機(jī)械運(yùn)行的整個(gè)生命周期內(nèi)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)液壓系統(tǒng)油、流速、壓力等因素的控制。通過(guò)監(jiān)測(cè)和定期檢查，可以及時(shí)了解油質(zhì)，了解采礦機(jī)械液壓系統(tǒng)其他部分的使用和壽命，及時(shí)更換老化零件和質(zhì)量低劣的油，為采礦機(jī)械液壓系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供良好的基礎(chǔ)。使煤炭開采企業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展，獲得更廣闊的發(fā)展前景。