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综采工作面液压支架液压系统的预防性维护问题研究

2013-08-03

山东工业技术 2013年15期
关键词:乳化液油液油箱

安 东

(神华宁夏煤业集团 红柳煤矿,宁夏 灵武750411)

0 引言

据统计, 液压支架工作过程中发生的故障,80%左右是液压系统的故障。 有研究显示,液压系统的失效75%左右是由于液压油的污染所引起的。因此,研究液压油污染问题是非常重要的,对液压系统的可靠性、安全性等都有重要的意义。

1 乳化液的被污染

乳化液是支架液压系统的血液,具有传递动力、减少元件间的磨损、隔离磨损表面、悬浮污染物、冷却液压元件等功能。因此,乳化液是否清洁, 直接影响到支架液压系统的工作性能和液压支架的使用寿命。 乳化液中主要含有以下各种污染物:

(l)固体污染物:来自液压系统的管道、液压元件的污染物。 如液压缸、泵、钢管道、阀、液压油箱等,在系统使用前未清理干净,液压支架一旦工作,污染物就进入乳化液;

(2)外界侵入的污染物:外界空气、灰尘、固体颗粒,在液压系统工作过程中,通过液压缸活塞、管接头、液压油箱、空滤等进入乳化液;

(3)内部生成污染物:液压系统组装、调试、运转及乳化液变质产生污染物,直接进入乳化液中,如金属和密封材料的磨损颗粒、吸油和回油滤油器脱落的纤维和颗粒、乳化液温度升高而氧化变质生成的胶状物等;

(4)维护、保养、维修过程中产生的污染物:在更换滤油器滤芯和乳化液、清洗油箱以及维修拆装液压缸、阀时,会使固体颗粒、空气、纤维等进入乳化液。

为了减少因乳化液污染造成的液压支架的故障,通常采取以下两种途径来减少乳化液的污染:

(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 全面主动预防性维护

2.1 液压系统的失效分析

从液压系统及其主要元件的故障分析中可看出,液压系统主要故障是机器零部件由于磨损引起泄漏,进而失效。 其中磨损的主要原因是液压系统中杂质所致,即污染磨损。由此可见,乳化液污染是支架液压系统失效的最主要根源。 支架液压系统故障率高的原因有以下几类:

(1)由于乳化液中颗粒污染物过多,使液压元件的运动副异常磨损而失效;

(2)大量的污染物堵塞阀类零件的孔隙造成运动副卡滞,过滤器堵塞使泵产生吸空或性能下降,动作失灵等;

(3)由于过滤系统设计不当,以及现场存在的管理问题。

2.2 全面主动预防性维护策略

(1)液压支架液压系统油箱体外循环过滤分析

当液压支架在不动作时,可以假设污染物侵入率很小,即R≈0,此时油箱的污染控制方程式为:

式中:n0为油箱内油液的初始污染度,个/L);n 为油箱经过滤后油液的污染度,个/升); βμ为滤油器对大于给定颗粒尺寸μ 的过滤比;Q为滤油机的流量,L/min);V 为油箱内油液体积,L)。

由上式可知,油箱内的乳化液污染度按指数规律变化,随着过滤时间的增加趋于稳定。 可见采用油箱体外循环过滤,可提高乳化液的清洁度。

(2)液压系统的监测诊断

通过对乳化液进行理化性能监测,当其性能劣化到一定程度时液压系统可能出现早期失效。为了判定故障的部位和类型已达到什么程度及发展趋势如何,应该对液压系统进行监测诊断。 较常用的监测诊断方法有油液分析技术(光谱分析、铁谱分析)、振动、噪声诊断技术。

振动、噪声是液压系统在运行过程中所发生的必然现象,特别对泵来说,其壳体振动十分明显。通过对振动信号分析,可得到有关元件的特征信息,帮助我们诊断液压元件的故障原因及其部位。

3 全面主动预防性维护的实施

3.1 污染控制及监测诊断技术措施

液压支架液压系统的污染控制及监测诊断是一项复杂的系统工程,它涉到支架液压系统的设计、各元件的加工、组装、试验、安装、及其使用维护等方面。 在实际使用中,根据污染物侵入情况及污染控制的理论分析结果可采取以下措施:

(l)加强对乳化液的管理以降低污染物的侵入率;

(2)严格执行正常的介质化验制度,对乳化液的污染度、粘度、水分等进行定时检验;

(3)定期进行体外循环过滤,以减少油箱内的污染物;

(4)选用性能可靠的精过滤器,以提高对污染物的滤除能力;

(5)加强人员的技术培训,提高管理、维修人员的素质,增强职工责任及故障预防意识和处理能力,避免人为事故而造成机械或部件故障;

(6)对液压系统采用油液分析及振动、噪声诊断技术,及时对系统的故障作出预报、分析及诊断,以便采用相应措施,以免发生更大的故障。

3.2 实施过程

在污染控制实施过程中,通常需要乳化液取样分析来确定液压系统是否换介质。 这样做即可充分利用乳化液,又可及时判断其理化性能是否劣化,以便及时更换或处理。 但这种方法在现场使用和维护时受到生产条件的限制,很不方便,因此在实际生产中,可采用常用的目测法和比色法来判断是否换液。

(1)目测法

乳化液污染后,其油液的颜色、浑浊度等外观质量与同规格的清洁乳化液对比会发生变化。目测法正是根据此变化来确定乳化液的污染程度。

(2)比色法

比色法是把一定体积的乳化液试样中的污染物用滤纸过滤出来,然后根据滤纸干燥后所产生的液迹来判别其污染程度。其具体做法如下:取被测乳化液和同规格清洁乳化液少许,分别滴在240 目滤纸上,滤纸干燥后,比较滤纸所形成的液迹即可判定乳化液的污染程度。

4 乳化液被污染的简易诊断法

4.1 望

(1)看速度。指执行机构运动速度有无变化和异常现象。对液压支架液压系统来说, 也就是观察液压支架在几个动作中运动是否平稳,速度是否在允许范围内。

(2)看压力。 指液压系统中各测压点的压力值大小,压力值波动现象。对于液压支架液压系统来说,一般是观察系统的高压表、低压表、及背压表,看其读数值是否在规定范围内。

(3)看介质。 观察乳化液是否清洁,是否变质,液体表面是否有泡沫,液体量是否在规定的液线范围内。

(4)看泄漏。指的是管路各接头、阀板接合处、液压缸端盖、泵轴端等是否有渗漏、滴漏现象。对于液压支架液压系统主要是看管路接头、阀板接合处等有无滴漏、渗漏。

4.2 闻

(1)听噪声。听泵和液压系统工作时噪声是否过大;各种阀是否有尖叫声;

(2)听气声。 对液压支架液压系统主要检查泵是否进空气;

4.3 问

(1)问液压系统是否正常,泵有无异常现象;

(2)问乳化液更换时间,滤网是否清洁;

(3)问故障前操纵系统是否正常工作,有哪些不正常现象;

(4)问发生故障前后对密封件或液压元件是否更换过;

(5)问发生故障前后液压系统出现过哪些不正常现象;

(6)问过去经常出现哪些故障,是怎样排除的,哪位维修人员对故障原因与排除方法比较了解。

4.4 切

(1)摸温升。 用摸泵、油箱和阀类元件外壳表面上的温度,若接触两秒感觉到烫手,就应该检查温升的原因。

(2)摸振动。用手摸运动件和管路的振动情况,若有高频振动应检查产生的原因。

(3)摸松紧程度。 用手拧管接头、紧固螺丝等的松紧程度。

5 结束语

总之,液压系统的故障,其症状与原因之间存在各种各样的重叠与交叉。 对于一个症状有多种可能原因的情形,应采取有效手段剔除不存在的原因;对于一个故障源产生多个症状的情形,可利用多个症状的组合确定故障源;对于叠加现象,应全面考虑各影响因素,并分清各因素作用的主次轻重。

[1]郑红星.液压系统设计与运行可靠性探讨[J].液压与气动,1997(8):92-96.

[2]赵显新.工程机械液压传动装置原理与检修[M].辽宁:辽宁科学技术出版社,2000.

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