纯水液压传动技术及其在煤矿采煤机中的应用

刘晓勇

（山西焦煤集团有限责任公司官地煤矿， 山西 太原 030022）

1 纯水液压传动技术

在纯水液压传动技术中，其纯水主要指的是不添加任何添加剂的纯天然水，此种技术不但可以避免产生环境污染问题，且还降低了企业的生产成本，图1为纯水液压传动技术的特征及组成[1]。

图1 纯水液压传动技术特征及组成

由图1可知，纯水液压技术主要由材料、介质、控制以及原件等部分组成，且每个部分存在不同的功能与特点。在煤矿采掘机械中应用此项技术不但可以提升煤矿的开采效率，且还可以延长机械设备的使用寿命。

目前，食品加工行业较常使用纯水液压传动技术，但在煤矿采掘机械中还未得到广泛普及。纯水液压传动技术具备较好的散热性与抗燃性，在煤矿采掘机械中使用具备多种有利因素。纯水压缩系数较小，造成的容积损失也较小，可有效减少压缩损失，在一定程度上补偿了泄露的容积损失，从而提升了执行元件运动精确度。同时，相同转速条件下，液压元件的质量较小，体积也较小，因此提高了工作效率。除此之外，相同输出功率下的液压马达体积也较小，使用的冲击式水缸可以产生更大的冲击能量，不必使用油管、水箱等辅助设施，可有效优化工作系统，简化工作程度，为煤矿企业节省运行成本[2]。

2 煤矿采煤机存在的问题

某煤矿采用型号为MXG-500/4.5H的电牵引采煤机，此系统介质来自液压支架的乳化液，且使用两个C型电磁换向阀组成的三位四通换向阀。

在实际采煤工作中，MXG-500/4.5H电牵引采煤机工作效果良好，但也存在一些待改进的问题。一是系统介质虽然使用了高水基的乳化液，但泄露乳化液中的添加剂以及矿物油成分依然可以污染煤矿生产环境。二是MXG-500/4.5H电牵引采煤机的滚筒液压调高系统与喷雾系统属于两个独立的系统，虽然采煤机减小了体积，也增加了外接供液管线，但这样会导致采煤机拖拉管线较多，增大了工作不便性。三是喷嘴系统的喷嘴雾压力较低，且雾粒较大，很容易发生堵塞问题，雾化效果并不理想。同时，喷嘴的压力很容受阻力影响而损失，较低的压力会影响喷雾效果。四是喷雾用水量较大，增大了原煤水分，为此后的煤矿运输工作增大了难度。

3 纯水液压技术在采煤机中的应用

针对上述问题，某煤矿企业决定利用纯水液压传动技术改进MXG-500/4.5H电牵引采煤机，确保调高系统与喷雾系统使用同一供液系统，分享同一压力水源[3]。

首先，应用纯水介质滚筒液压调高系统，实地调查发现，煤矿井下生产设备液压系统会泄露乳化液以及矿物油等液体，严重污染了矿井下的生产环境。为了避免此种问题，企业应考虑采用纯水液压技术。纯水具备廉价、阻燃以及清洁等优势，且随着精密加工技术的不断进步，新液压元件结构也得到了有效改善，解决了以往水压传动泄露大、效率低以及易磨损等问题。MXG-500/4.5H电牵引采煤机的滚筒液压调高系统工作压力为25 MPa。在将介质改为水后，技术人员需要有效解决防锈与泄露问题。且由于液压泵缸柱塞与缸孔密封长度较长，液压缸运动速度较低，因此应在缸孔与柱塞之间采用摩擦系数较小的组合密封结构，并做好防锈处理工作。同时，液控液压锁为密封形式结构，不会发生泄漏问题，技术人员只需做好防锈处理即可。组成换向阀组的球阀可以有效适应纯水介质[4]。由此看出，现有的调高系统液压元件不必进行较大改动，稍微处理后便可以变为纯水介质的液压系统。

其次，改进喷雾系统，喷雾降尘的实质在于将雾滴与悬浮于空气中的固态粉尘进行碰撞，使其湿润后增加沉降，其主要机理则是拦截与捕捉粉尘，从而达到净化效果。雾滴的大小、带电荷能力等将会影响实际的喷雾降尘效果，而这些均与喷嘴结构与压力相关。压力越高，雾滴粒径也就越小，带电雾滴含量越大。雾滴过大与过小均不利于降尘工作，最好的降尘雾滴直径应为100 μm左右，且分析研究发现，西矿Ⅰ型引射喷嘴具备更好的雾化分散功能，且耗水量较少，喷雾效果较佳，具体如图2所示。此种喷嘴可以产生直径在100 μm左右的雾粒，且带点雾粒含量也大，因此在引进纯水液压传动技术时应采用此种喷嘴。

最后，确定喷雾与调高系统的压力源，MXG-500/4.5H电牵引采煤机具备使用纯水介质的条件，为了实现最佳的喷雾效果，应将喷雾与调高系统共用同一个压力泵。对此，应将原有的喷雾泵改造为高压泵，通过计算，高压泵到采煤机的液流压力不小于8 MPa，有效提升了喷雾能力。这样在喷雾系统运行时，可以扣除采煤机中的冷却水，确保每个喷雾喷嘴中含有2 L/min的水量，有效确保了喷雾系统所需水量。且由喷雾泵过来的纯水会被分为两路，一路到达喷雾系统，一路到达调高系统。通过改进使用纯水液压传动技术不但提升了降尘效果，且还实现了采煤机的无油化，实现了绿色生产。

图2 西矿Ⅰ型引射喷嘴