一种新型掘进机液压油旁路净化系统设计

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掘进是煤矿生产的重要环节，采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全 。目前我国煤炭企业采用的巷道掘进设备基本都是液压传动，液压油是液压设备的关键，采掘机械液压系统的可靠性和寿命 ，在很大程度上撒于液压油和液压元件的清洁度。实践证明，污染是导致液压系统故障的主要原因，据统计掘进机液压系统的故障约有 70%是由于液压油污染引起的。因此，严格控制掘进机液压系统的污染，保持液压系统的清洁，对于保证掘进机正常运转，发挥掘进机效能有重要意义 J。

煤矿井下工作环境十分恶劣。在煤矿生产各作业环节中 ，都会产生大量煤尘和岩尘，统称为粉尘 。掘进机在工作过程中经常遭受煤尘、岩粉、水等杂质的侵蚀。因此，侵入污染是造成掘进机液压系统污染的主要形式之-。液压系统在工作过程中，液压油箱通气孔、油箱盖、油缸、活塞杆、各类阀芯、油泵和油马达等处的密封都是环境污染物侵人系统的通道。在液压系统检修过程中，如措施不当，环境污染物也容易侵入系统。掘进机液压系统的潜在污染是由系统中的元件、管路及油液在加工、装配、储藏、运输过程中产生的。注入系统的新油也是-个不可忽视的污染源。在丁 作过程中液压系统本身也不断产生新的污染 ，不同程度地产生微粒，也能引起各相对运动元件的磨损而产生新的更多微粒 。 。这种颗粒磨损污染的产生在系统运行过程中不断进行。

液压油的污染对矿山机械液压系统的危害是十分严重的。例如，煤矿采煤工作面的液压支架的立柱、千斤顶的活塞杆等，由于长期暴露在煤尘弥漫的工作环境中，随着活塞杆的每次运动，煤尘颗粒就会对液压元件表面进行磨损，缩短元件寿命，另外粉尘等污染颗粒会侵入到液压阀淤积在阀芯间隙，使阀芯移动阻力增大，甚至卡死；若过滤器的滤孑L被堵塞，还会造成泵吸油困难，产生气蚀、振动和噪声，导致故障。水、空气和化学试剂则可导致液压油的防腐和润滑性能降低，加速氧化变质，产生气蚀 。从而可知，液压油的污染势必导致整个掘进机液压系统的故障，最终造成设备的瘫痪。随着液压油污染程度加深，液压油内杂质将会增多，这些杂质会引起相对运动的零部件表面划伤、磨损，甚至发生卡死和堵塞阻尼孔以及节流孔等问题。由于整个液压系统结构复杂，且具有-定的密闭性，不便于拆装检查维护。

由此可见，由于掘进机的很多机械运动均由液压系统支撑，液压油的清洁度是关系到设备使用寿命和正常生产的大事。加之掘进设备的特殊性，有必要进行掘进机使用过程中的实时净化液压油工作。

2 液压油旁路净化系统原理影响液压油清洁度的污染源主要有两种：固体颗粒和水。固体颗粒污染可加速液压元件的磨损，导致元件性能下降；堵塞阀的间隙和孔口；引起阀出现故收稿日期：2013-06-18作者简介：李 振(1984-)，男，山东济宁人，助理上程师，主要从事煤矿采拙机械的研发设 1.作· 152·· 机械研究与应用 ·2013年第4期(第26卷，总第126期) 经验交流障∨粒在液压系统中随着液压油的流动而遍布整个系统。当液压油通过各类阀、泵、马达和油缸等液压元件时，会加剧各摩擦副的磨损，产生新的污染颗粒，造成恶性循环，严重地威胁着液压系统的正常工作。水对液压系统最大的危害作用是腐蚀金属表面，此外，水会加速油的氧化变质，使油液发生乳化、分层沉淀等，引起阀芯粘滞和滤油器滤芯堵塞等事故。

为保证液压油的清洁度，采用适合掘进机的液压油旁路净化系统。该系统在不影响正唱机率的情况下，可对掘进机液压油进行净化和分水，全面降低油中杂质和水分的含量，基本杜绝了液压油的乳化现象，实现液压油在线康复，为掘进机的液压系统，尤其是配置了进口液压元件的系统提供了良好工作环境。

图1 旁路净化系统原理图1.油箱 2.进油管 3.球阀 A 4.球阀 B 5.负压表6.分水过滤器 7.粗滤器 8.电机 9.油泵 10正压表l1.精滤器 12.溢流阀 13.回油管该系统通过进油管2从油箱底部吸取油液，经过球阀3(这时球阀4处于关闭状态)进入分水过滤器6，油液经分水过虑器将油中水分滤掉，粗滤器 7对油进行粗过滤后，油泵 9把液压油打人精滤器 11中再次过滤，最终油液通过回油管回到油箱顶部，完成净化。当精过滤器 11滤芯堵塞时，压力表 10反应压差(新机开始工作时，压力表 10显示值约为0.1～0.25MPa，经过-段时间工作滤芯堵塞，压力上升，把压力上升值叫压差)达到-定数值，由溢流阀 12把部分油溢流回油箱底部，使系统受到安全保护。当油箱需要补油时，关闭球阀 A，打开球阀 B，再启动泵，则可从油桶中抽油并通过净化系统给油箱补油。

3 实例应用本套掘进机液压油旁路净化系统，是由兖矿集团和辽宁天力滤膜器材公司共同开发研制。由天力公司进行系统设计和配置核心技术元件(分水过滤材料)。由兖矿集团负责外形设计并将该装置同兖矿掘进机有机的连接起来，进行实际应用。图2为其装置实物照片，该装置主要有防爆电机、油泵、磁滤器、粗滤罐(分水器)、精滤罐、溢流阀、多通块、截止阀等组成。粗滤罐和精滤罐实现两级过滤，最终保证颗粒度小于 10 m，溢流阀防止杂质堵塞造成的压差过大，造成对精滤器的损坏，多通块配合截止阀实现正常过滤和补油切换，整个实物装置安全紧凑，可维护性强。

图2 净化系统实物图兖矿掘进机配置了进口液压泵、阀和马达的高端型掘进机。通过应用本装置，掘进机液压油的清洁度有明显的提高，降低了进口液压元件的故障率，并减少了维修费用。所以掘进机安装液压油旁路净化装置，能使掘进机的液压系统始终在高清洁度液压油情况下工作，对节油减排防止液压元件磨损，减少设备维修，保证生产安全是十分有利的。

4 结 论通过实际应用表明，掘进机液压油旁路净化系统主要实现了以下功能：(1)在不影响主机系统正常工作的情况下，对液压油进行实时净化，实现了掘进机液压油的在线康复。

近几年随着国内掘进机的不断出现，为降低设备故障率，增强市澈争力，主要生产厂家普遍采用进口液压元件的配置。掘进机液压油旁路净化系统的应用，保证了液压油的清洁度，为进口液压元件提供了良好的工作环境，提高了设备可靠性。同时在国内同行业中，对进口液压元件的应用起到了标杆作用。