纯水液压传动技术在煤矿采掘中的应用

2018-02-16陈孝

机械管理开发 2018年2期

陈　孝

（山西南煤集团南庄公司，山西　阳泉　045000）

引言

传统的煤矿采掘机械在实际应用中存在着很大的不足，不仅工作效率低下，而且存在着较大的安全隐患。在新的发展时期，科技的高速发展带动了各行各业技术的改革，人们对于生产中的安全要求越来越高，在纯水液压传动技术出现之后，在煤矿采掘行业中出现了一场技术革命。这一技术的出现和应用，所带来的不仅是生产效率的提高，还在一定程度上推动了煤矿产业的结构调整与产业链的拓展，节约了生产成本，从而进一步推动了企业生产机械化和自动化的发展。

1　液压传动技术的概念

对于流体传动的过程来说，液压传动技术是这一传动过程的关键内容，其控制的工作以及能量传递的形式都是通过采用液体介质来进行的，具有十分科学的工作原理。其原理是在液压泵的助力下，使得原动力机的机械性能与液体压力之间可以相互进行转换，进而使液体压力所产生的能量在每个管路与控制阀的作用下进行转换，并最终通过液压当中的执行单元实现机械能的产生，使工作机构得以运行，使直线的往复运动以及回转运动得以持续进行。

2　纯水液压传动技术的优势以及分类

2.1　纯水液压传动技术的主要优势

目前，纯水液压技术的应用主要集中于食品加工的生产流程中，较少在煤矿开采中应用，它具有安全性较高、抗燃性较好以及散热性较强等一些特征。纯水较小的压缩系数是造就容积损失比较小的原因，与石油型的液压传动技术相比，其压缩中的损失率可以降低25%左右，使损失的容积得到有效补偿，这样可以在很大程度上保障执行元件的精确度。同时，由于液压的元器件具有质量轻、体积小的特点，在转速相同的情况下，液压泵的质量仅为电机的1/10左右，当传输功率相同时，其马达的体积也仅为电动机的1/10左右。

2.2　纯水介质的分类

在液压技术当中，通常情况下，那些不含有任何添加剂成分并且天然形成的水，会被称作纯水。对于纯水，按其使用的方式，主要可以分为两大类，分别是经过处理的和没有经过处理的。与经过处理的相比，没有经过处理的所受到的污染会比较小，一般情况下只含有微生物，该介质可以满足液压系统运作的条件，这也是目前纯水液压传动技术最主要的发展趋势。

3　纯水液压传动技术在煤矿采掘中的应用

当前在煤矿机械中的液压系统里，通常采用的是乳化液。然而因为乳化液的价格比较昂贵，并且不容易运输及存储，乳化液在进行使用时，需要经过一些要求比较高的工序。比如说在进行配置的时候，应采用专门的器械进行装置，这是因为人工进行搅拌会导致乳化液混合不够均匀，经常会使液压支架中的机械发生不正常的损坏，为此需要采用专门的设备对配置完的乳化液进行储存，以免细菌的产生导致其对质量产生一定的影响。同时还应将其运输到井下才可以进行使用，操作起来比较费时，质量不容易控制，而且排放时对环境污染比较大[1]。

然而，如果通过采用纯水的液压传动时，就不会出现使用中的任何问题，相比而言只需要对水质进行控制就可以。但是由于纯水介质的使用，对材料的甄选及其设计必然会出现一些问题。为此可见，将纯水代替乳化液在煤矿机械当中具有非常大的应用价值。

3.1　在煤矿液压凿岩机械设备上的应用

对于气动凿岩机而言，常常被能力消耗高、粉尘污染以及凿岩速度低一些问题所困扰，为此在20世纪70年代就产生了以高压液体充当动力介质的凿岩机，并且很快投入到了煤矿挖掘中，获得了广泛推广。随着我国纯水液压技术不断地发展，各个煤矿企业也将纯水液压技术使用到采矿当中。在90年代，纯水传动的手持式凿岩机被南非矿山机构研制出来，该设备在进行工作时没有油雾以及废气排放，并且使得煤矿作业环境得到了极大的改善，噪声相比气动凿岩机减少了近20 dB，冷却效果增强了很多，且成本降至40%左右[2]。

3.2　在煤矿液压锚杆的支护钻设备上的应用

曾经被广泛使用的煤矿液压描杆支护钻设备主要有掘锚机及单体式的液压锚杆钻机，由于该设备的系统比较容易发热，而且油液污染比较大，使其可靠性比较低，为此在近几年来被抛弃。然而通过利用纯水锚杆钻机，由于其导热性比较好，可以降低系统的过热性，并且不会造成任何的污染，故可以将纯水的优点应用到支护设备当中。

3.3　在煤矿液压煤层钻设备上的应用

尽管如今我国采煤设备发展的比较迅速，但依旧存在较多的炮采工作面，在今后的时间里，由于人员以及地质条件的影响，其炮采工作面中的数量将不会减少很多。在当前，炮采工作面经常采用煤电钻设备进行煤壁钻孔，它存在的主要缺点是其在实现湿式钻孔时，需要外加一个供水的装置，然而这种装置因为结构较为复杂和故障多，在煤矿现场当中很少得到使用。另一方面，煤电钻当中的电缆因机械设备与矸石之间的碰撞使其容易发生破裂，这是产生煤尘瓦斯爆炸的主要原因。为了解决这一问题，可以考虑使用纯水煤层电钻。由于该设备工况不是很恶劣，系统要求也不高，为此可以得到广泛使用。

4　纯水液压传动技术研究现状以及发展趋势

目前，在纯水液压传动技术的实际应用中，尚存在一定的技术难点，所以在技术难点较大的煤矿采掘领域中对该技术的应用较少，而现阶段应用较多的是技术规模较小的食品加工领域。该技术的理论仍处于起步阶段，研究尚未成熟，目前对该理论的研究主要集中于纯水液压传动技术中传动中的控制、元件、材料以及介质。

由于煤矿采掘现场的生态环境太过恶劣，再加上传统的液压传动技术中所使用的石油型、乳化型材料，给煤矿采掘现场的生态环境造成了严重的破坏，这与现在的绿色生产观念极为不符。除此之外，在煤矿中一般会含有大量的易燃易爆的气体，而且传统的煤矿采掘方式需要很高的生产成本，这对煤矿采掘以及煤矿产业的发展造成了严重的阻碍。但纯水液压技术的出现与发展，很好地弥补了传统机械的不足，该技术采用了耐磨损以及防腐蚀的材料，而且纯水的抗燃性以及高散热性得到了充分发挥，极大地节约了生产的成本，改变了该技术中因磨损等因素造成的技术难题，有力地促进了煤炭行业的发展[3]。