掘进机液压系统的故障分析与排除

摘要：以掘进机液压系统油温过高、噪声过大、元件卡紧等故障为立足点，探讨相适应的应对策略，涉及控制油温、缓解噪声污染、基于既有元件加以优化等多个方面，从而给掘进机液压系统的稳定运行提供了保障，有利于充分发挥出该类机械设备的作用。

关键词：掘进机;液压系统;故障机理

0    引言

液压系统为掘进机的重要组成部分，是整体装置实现高效行走、连续截割的重要支持。在现代煤矿矿建二三期工程建设领域，掘进机逐步具有大功率、高精度的特征，与之相配套的液压系统综合运行能力需提升至全新的层次，但随之也容易引发各类系统故障。工程实践表明，液压系统的故障发生率呈逐步提高的变化趋势[1]。为给生产作业提供可靠的硬件支持，有关技术人员必须对液压系统形成全面的认识，采取科学的故障排除方法，保证液压系统的稳定性，以维持掘进机的稳定运行状态。

1    工程概况

陕西延长石油巴拉素煤业有限公司巴拉素矿井距榆林市西约40 km，行政区划隶属陕西省榆林市榆阳区巴拉素镇管辖，采用全立井开拓方式，目前主立井正在装载硐室上室浇筑混凝土，副立井、一号回风立井井筒正在进行射孔注浆工作，二号回风立井外壁掘砌施工已成井92 m。巴拉素矿井及选煤厂项目二期部分矿建及2102工作面巷道工程分为一标段和二标段，二标段和一号风井临时改绞工程由中煤第三建设有限责任公司三十工程处承接，一标段和2102工作面部分巷道工程由中煤第五建设有限公司承接。在巴拉素煤矿二期工程中，施工巷道均为岩巷，对此施工设备方面采用石家庄煤矿机械厂的EBZ-200H及大同中科EBZ-260H型综掘机。为了保证工程质量，文章针对掘进机液压系统的典型故障制定了相应的处理措施。

2    掘进机液压系统概述

掘进机液压系统内部组成复杂，包含速度切换电磁阀、行走溢流阀、各类马达等[2]。各部分组件的功能具有差异性，其中速度切换阀具有调控速度的作用;行走溢流阀和行走马达协同运行，为整机设备的双速行走提供支持;马达制动器可有效调控液压系统的启停状態;马达变速缸的变化可带来掘进机工作速度的改变;平衡阀和中心环转接头的主要作用在于给液压系统提供安全保障，使其可稳定运行。

3    掘进机液压系统的典型故障分析

掘进机液压系统的典型故障有以下几种：

（1）液压冲击。掘进机液压系统启停过程中或换向运行时，内部运动元件和油液均会在惯性的作用下发生状态变化，导致液压系统内的压力大幅度提升，产生较显著的液压冲击作用。此条件下相比于常压值而言，液压系统的实际压力将达到该值的3倍甚至更多，并且伴有较明显的噪声污染问题，导致液压系统内部零部件发生大幅度振动，甚至出现零部件受损、管路破裂等质量问题。

（2）油温过高。掘进液压系统得以稳定运行的关键在于得到油液的辅助和润滑，但此过程中易出现油温异常增高的情况，随着温度的逐步提高，当超过液压系统散热器所能承受的最大极限温度时，则会破坏液压系统的运行状态，特殊情况下甚至引发爆炸事故，威胁工作人员的生命安全和造成严重的经济损失。

（3）噪声过大。现阶段，掘进机液压系统的硬件配套水平依然具有滞后性，其在运行期间伴有较明显的噪声污染，随着时间的延长，掘进机液压系统的元件将发生不同程度的损伤，同时难以给工作人员营造舒适的环境。究其原因，与液压冲击、气穴、气蚀等方面有关。

（4）元件卡紧。元件卡紧的覆盖面较广，例如活塞、速度切换电磁阀阀芯、润滑阀阀芯等零部件均容易发生卡紧现象，其原因在于惯性和吸附力的作用过强，或是液压未维持平衡的状态。

（5）元件爬行。元件爬行的主要特征在于液压系统各阶段的运转速度具有差异性，将严重影响到液压系统的正常运行。此类故障的出现与系统润滑效果欠佳有密切关联，部分气体杂质混入液压泵内，导致其油量供应缺乏持续性，最终出现元件爬行现象[3]。

（6）液压系统泄漏。泄漏主要体现在两个方面，一是液压系统的元件发生松动和管路破裂现象，其主要与元件固定不到位或是质量不达标有关;二是油液泄漏，与液压系统的储油密封性能欠佳有密切关联。

（7）气穴和气蚀。液压系统运行期间，若油水分离的压力未得到有效控制，当该值超过油液压力时将出现气穴、气蚀问题，不利于液压系统的持续性供应，并且伴有较明显的噪声污染。出现气穴和气蚀现象，将严重影响液压系统相关元件的正常使用。

4    故障排除措施

（1）减缓液压冲击。液压冲击过程中的噪声污染问题较为明显，可见液压系统发生大幅度振动现象，零部件受损严重，管路存在破裂的风险，严重时将出现液压系统整机瘫痪的情况。对此，必须采取减缓液压冲击的相关措施，例如配置蓄能器，以维持行走溢流阀运行的稳定性。

（2）控制油温。油温的检测工作需要得到信号式温度计的支持，由此确定油液的温度情况。若液压系统的油温异常提高，则容易引发爆炸事故。对于此问题，应通过油位计及时检测油位的状态，以保证油箱油量的合理性，若超出阈值则适当放油，偏低则添油，另外要密切关注并及时检查冷却系统的运行情况，以保证稳定运行。

（3）降低噪声污染。对于噪声污染问题，则要综合考虑液压冲击、气穴及气蚀方面的具体情况，并适时优化液压系统设备，例如可安装消声器，利用该装置有效降低噪声污染，给员工提供安全且舒适的作业环境，并延长液压系统的耐久性。

（4）改良元件装置。通过改良元件装置的方式，可以有效处理元件卡紧及元件爬行的故障，具体可配置均压槽，以保证元件的受力维持在均衡状态;同时加强对元件质量的检查，适时采取润滑处理措施;定期清理油液泵，避免杂质堆积现象。

（5）防止系统泄漏。全面检查液压系统的元件，准确掌握元件的松动情况以及管路的破裂情况，若存在异常则及时采取处理措施，例如固定元件、及时更换受损管路。若液压系统存在漏油现象，首先要准确分析漏油的具体成因，再根据实际情况采取相适应的处理措施。若为焊接漏油，则通过高分子复合材料封堵;若为密封件漏油，可以使用耐油橡胶棒密封;若为法兰连接处漏油，此时需对法兰的表面采取密封处理措施;若为螺栓或管子螺纹处漏油，则需要密封螺栓，具体可选择高分子复合材料，此外也可将螺母取出并向该处均匀涂抹福世蓝脱模剂，此后再对其采取固定措施;而对于散热器漏油现象，在处理时必须及时关闭散热器的上下平板阀门，切断油路连通渠道，再针对性清理漏油处，恢复洁净状态后涂抹福世蓝材料。

（6）避免发生气穴和气蚀现象。对于气穴和气蚀的处理，较为关键的是调整油泵吸油管的管径，以免在节流口出现气穴现象。此外，还需通过有效的隔绝措施避免油与空气直接接触，降低发生气蚀现象的概率。

5    液压系统故障的主要影响

液压系统故障的成因错综复杂，体现在液压油质量欠佳、外界环境影响、人员操作不当等多个方面。对其带来的主要影响具体做如下分析：

（1）液压油质量对液压系统的影响：液压油是液压系统中不可或缺的部分，兼具传递能量、润滑、降低热量、防锈蚀等多重功能，因此在组织掘进机液压系统维护工作时需高度注重对液压油质量的控制，严把液压油质量关，从源头上规避液压系统故障。

（2）液压系统温度过高对液压系统的影响：油液质量欠佳时容易导致液压系统的整体温度大幅提升，此环境下油液的粘度较正常状态而言有明显下降，润滑油膜的厚度减小，液压元件受损程度加剧，油泵的容积和工作效率均大不如前。从液压元件的角度来看，在高温环境下将出现较为明显的热膨胀现象，配合间隙随之减小，最终表现出元件失灵或者卡死等异常状况。此外，也会由于密封元件变形而漏油从而影响整台机组的正常运转，最终影响生产进度。

（3）水分对液压系统的影响：水分占比对液压系统运行状况将带来较显著的影响，若该值超过0.05%，可见液压油愈发浑浊、油品老化程度加剧且部分金属存在锈蚀或腐蚀现象。与此同时，含水量偏高时油品容易乳化，所带来的润滑效果欠佳。

（4）空气对液压系统的影响：液压系统因密封性不足等原因而混入空气后，若压力经减压阀降低，此时空气快速从油中释放，由此会产生气穴、气蚀等问题，同时振动幅度异常增加，噪声污染较大。

（5）颗粒物对液压系统的影响：液压系统受污染的原因可归结为两个方面：一是内部污染，例如液压油在氧化过程中逐步形成油泥，或是摩擦副在运行过程中形成磨粒等，此类物质将直接污染液压系统;二是外来污染，较为常见的有加工期间产生的残留金属屑、源自于空气的尘土等。液压油受到污染后将难以维持正常的使用状态，金属和杂质的存在会导致摩擦副发生剧烈磨损现象，而产生的金属碎屑会对油液造成不良影响，使其发生氧化现象，在此期间产生的油泥与周边其他杂质混合后将产生大尺寸的固结物质，成为油线管道堵塞、润滑槽堵塞的重要成因。而此过程中的作用机制较为复杂，故障判断难度较大，将使故障处理周期延长。

（6）其他油液混入对液压系统的影响：液压系统对油液质量提出了较高要求，不允许出现以其他油品替代或混用的情况，若在液压系统运行中掺入其他油品，将导致原有的液压油性能发生变化，系统故障发生概率提高。若油液内的清净分散剂用量较为丰富，则会导致液压油的破乳化性能大幅下降，水难以从油中快速分离，油液的润滑效果欠佳，液压系统的零部件易锈蚀。

6    结语

总而言之，掘进机在现代化矿建二三期施工中获得了广泛应用，而在掘进机的组成中，液压系统占据较大的比重，其运行质量将直接影响到掘进机的整体工作状况。因此，需要以合理的方式应用液压系统，加强对其内部各零部件的质量控制，若存在故障则深入探讨原因，采取针对性的处理措施，以提高掘进机的工作性能。在后续的工程实践中，有关技术人员依然要对掘进机液压系统展开深入的探索，合理应用掘进机，为生产作业提供可靠的硬件支持。

[参考文献]

[1] 巨长锐.掘进机液压系统常见故障分析及排除方法[J].黑龙江科学，2014，5（1）：162.

[2] 刘澎.掘进机液压系统故障机理分析与排除措施[J].河南科技，2014（15）：89-91.

[3] 亓俊国，余在敏.四柱液压机液压系统常见故障的分析及排除方法[J].硅谷，2013（17）：104-105.

收稿日期：2020-08-19

作者簡介：鲁德刚（1972—），男，江苏徐州人，工程师，从事矿山建设工作。