煤矿液压传动介质配液方式研究及使用建议

王守利（煤炭科学技术研究院有限公司 矿用油品分院，北京 10013）

煤矿液压传动介质配液方式研究及使用建议

王守利（煤炭科学技术研究院有限公司 矿用油品分院，北京 10013）

随着综采设备的大面积普及，煤炭开采已逐渐转变成高效率生产行业。液压支架作为综采工作面的核心设备之一，乳化油、浓缩液等液压传动介质作为液压支架的“血液”，其应用也越来越受到重视。但只有均一，稳定，浓度达标的配液才能最大限度的发挥它的防锈、防腐和润滑作用。本文根据目前井下主要选用的一些配液方式，分析其各自的优缺点。通过这些配液方式的在实际中的应用效果，提出一些改善配液质量的措施，能达到优化液压传动介质使用效果，延长支架使用寿命的目的。

乳化油，浓缩液，配液，析油析皂，浓度差

井下液压支架用传动介质，根据不同的产品型号，一般按3-5%浓度与水进行配比，目前井下此类高含水液压液主要使用乳化油及浓缩液［1］两种体系产品。

乳化油：可以在水中均匀分散，形成水包油型乳化液的“油”，一般由矿物油和水，乳化剂，防锈剂，润滑剂等添加剂组成，由于主要成分为基础油，密度在0.9kg/L左右。

浓缩液：可以在水中溶解，形成溶液型稀释液的液态物质。一般由水，水溶性防锈剂，防腐蚀剂，润滑剂等添加剂组成。

煤矿井下的配液方式分为手动人工加液及自动配液两种，本文通过比较两种配液方式的配液效果，从实际应用及综合性价比上对其进行分析，并提出改进方法，改善配液质量。

图1：空吸式配液装置

1 配液方式

①手动配液：通过人工控制液压传动介质原液加入量，一般是直接将原液桶向液箱中倾倒或通过风泵向液箱中加液。手动配液方式适用于一些自动化程度不高的老矿区工作面。

②自动配液：自动配液是液压传动介质配液方式的发展趋势，一般分为空吸式自动配液装置［2］及单片机自动配液装置［2］，见图1。

空吸式配液装置原理是利用高速水流在通过渐缩管时流速增加产生负压［3］，从而将原液吸入，通过控制原液进液流量，达到自动配液的效果。

而单片机式自动配液装置则是通过液箱中设置浓度传感器，浓度不足时将信号传输给系统，通过打开注液口加注原液提高配液浓度，完成自动配液过程。

2 优缺点对比

手动加液：特点就是可以根据不同情况及时调整配液浓度，相对比较节省用液。其缺点是必须专人看守，劳动强度大，配液浓度不稳定。通过井下实际试验做出如下统计：

现场选取两个相同规格液箱按3%浓度配液，一边从顶部倾倒，一边用风泵泵液，不经搅拌，查看每段时间不同液位处浓度。对比浓缩液和乳化油两种配液的浓度数据，见表1：

由表1数据可以看出两种配液不同液位处存在较大的浓度差，浓缩液体系密度大于水在1.1kg/L左右，因此原液大部分沉入液底。而乳化油体系主要成分为基础油，密度在0.9kg/L左右，因此主要浮在液箱上部。同时还可以看出由于风泵加注具备一定的冲击力，能加快原液的分散度，因此优于顶部直接倾倒的加液方式，但在1h时间内还是存在较大浓度差。

表1：不同手动加注方式下两种传动介质浓度

由于工作面进液管位于液箱下部，而手动配液不能及时补充浓度，这样的配液会造成支架内部浓度不稳定，极端情况下端头架和端尾架内配液浓度会相差3%以上。

自动配液：优点是自动化程度高，配液浓度有保障。但其也存在一些缺点，空吸式自动配液装置由于加液动力来源于清水管，因此配液浓度稳定均匀，但配液速度受到管路直径和压力的影响，工作面在动支架频繁，用液量大的情况下，会出现供液不足的问题。为了提高配液速度，只能通过加大出液压力的方式提高配液量，但带来的另一个问题是配液强力冲击液面及液箱壁，导致乳化油破乳析皂，浓缩液体系泡沫高，甚至消泡剂析出的问题。

单片机式自动配液由于加原液是单独一套系统，因此清水管路可以独立运行，能及时保证液箱液位。但是，目前国内的单片机式自动配液装置其浓度传感器一般位于液箱底部，而注油口也设置在液箱底部，其浓度准确性难以保证，一般在加入少量原液后浓度传感器即显示较高数值，实际液箱中综合浓度未达到配比要求。

实际应用中对比过此类自动配液装置的准确性，以浓缩液体系为例，当配液过程中浓度传感器显示4%时：

取样位置浓度液箱底部4%液箱中部2%液箱顶部1%

可以看出，单片机式自动配液装置也存在较高浓度差，影响配液质量。

而且浓度传感器造价高，需要定期校准，其系统一般工人难以操作和维护，需专业技术工程师来调试，无形中增大了运营成本。

3 配液方式改进

针对上述这些井下常用配液方式的缺点，提出以下改进措施：

3.1 增加搅拌设备加快配液分散到水中，可选用带叶轮的搅拌泵，在原液加注过程中，开启搅拌泵可明显加快配液扩散，一般在0.5h内即可实现配液均匀分散，液箱上部配液与底部配液浓度差不超过1%。实际应用中，浓缩液体系增加搅拌泵的效果要优于乳化油体系，原因是浓缩液溶解性更好一些，搅拌泵在运行过程中能更迅速的分散到液箱各处。

3.2 针对空吸式自动配液装置冲击力过大的问题，可以通过延长出液口，将出液口位置设于液箱中下部，使配液过程大部分时间在液面下进行，可以明显减少配液冲击产生的泡沫问题及有效成分析出问题，而增加搅拌装置则可以进一步增强配液浓度均匀。

图3：出液口下调带搅拌装置的自动配液

4 结语

不同的配液方式各具优缺点，但目的都是为了调配出均匀稳定的配液，在浓度达标的基础上控制住成本也是生产中追求的目标之一，增加搅拌泵和将配液装置出液口位置下调的方法通过简单的加工即可实现，能有效提高配液质量，充分发挥液压传动介质的防锈润滑作用。

［1］MT76-2011，液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液［S］.

［2］张庆林.煤矿用乳化液高精度自动配比装置的研究［D］.太原理工大学，2009，2-6.

［3］张龙涛.2种常用乳化液自动配比装置的分析研究［J］.煤矿机械，2010，31卷（10）：1-2.

王守利（1987-），男，北京市人，助理工程师，2009年毕业于北京化工大学应用化学专业，现主要从事矿用油品的研发、技术服务等工作。