液压支架易发故障探讨及维修措施

2021-01-29乔少波王宏科李玉良夏护国

设备管理与维修 2021年18期

乔少波，王宏科，李玉良，夏护国

（1.陕煤集团神南产业发展有限公司，陕西榆林 719300；2.陕北矿业公司，陕西榆林 719000）

0 引言

煤矿开采时，作业面存在一定的风险，因此要采取必要的措施，保证作业的安全性。液压支架由于具有多方面的优势，被广泛应用于煤矿支护。煤矿开采的环境恶劣，液压支架在使用中易发生多种故障。分析故障的发生原因，并采取合理的维修措施，可以节省维修时间，节约成本，提高煤矿企业的经济效益。

1 液压支架易发故障

1.1 千斤顶部件故障

在液压支架的使用中，千斤顶是一个非常重要的部件。当前煤矿液压支架使用的千斤顶有多个种类，如前梁千斤顶、尾梁千斤顶、侧推千斤顶、调架千斤顶等。这些千斤顶在持续使用中经常会发生不同种类的故障，故障的发生率也相对较高。故障的发生有多种原因。井下工况条件的恶劣是重要因素，相关人员对于千斤顶存在不合理的操作，会导致密封性受损，焊缝出现裂痕。这些易导致漏液问题发生。此外，千斤顶设备的操作流程不合理，还会造成泵压显示异常等问题。

1.2 立柱部件故障

在液压支架的使用中，立柱部件发挥着重要作用，可以保证顶板部位的稳固性，保证着井下作业的安全性。立柱部件在使用中常见的故障包括上升故障、降低故障、承载故障等，立柱存在这些故障，会影响到立柱的正常移动，还会降低立柱的支撑效果。情况严重时，还会引发立柱坍塌问题。故障的发生是由于立柱的载荷能力相对较低，但是在使用中易发生超载，引发故障。此外，立柱易发故障还包括立柱变形、损坏等。通常乳化液发生泄漏或过滤器发生堵塞还会引发立柱上升故障。立柱部件发生的承载故障多由于阀门压力过低或泵压力过低造成的。相关人员操作单项控制阀或安全阀存在不规范的行为，对阀门的灵敏度产生影响，严重时引发液压油泄漏问题。

1.3 底座部件故障

底座是液压支架发挥作用的基础保障，其在工作条件下，不仅要支撑矿体的压力，还对保证液压支架的稳定性发挥着重要作用。底座部位需要承受较为复杂的应力作用，导致了底座部件易发生各类故障。如果底座部件发生故障，底座的稳定性会直接受到影响，对井下安全造成不利影响。底座部件易发生的故障主要有两种：一种是由于主筋发生断裂引发的故障，另一种是由于球窝发生破碎引发的故障。这两类故障是由于液压支架底座支撑的区域不平，高低起伏，底座存在受力不均现象，进而引发故障。如果情况较为严重，会导致底座发生扭曲、变形。

1.4 液压阀部件故障

液压支架在使用中对介质流动方向、流量以及压力的控制是通过液压阀来实现的。并且由于技术的进步，控制过程逐渐趋于自动化。液压阀包括多个不同的种类，如换向阀、减压阀、单向阀等。从液压支架的维修中可以发现，液压阀发生故障比例较高。其故障原因是由于井下环境恶劣，液压油箱的防尘保护效果不佳，并且支架存在较多的接口，粉尘易侵入到液压阀中，其使用性能受到影响。

2 液压支架的维护措施

2.1 故障诊断

从使用条件来看，液压支架易发生故障的原因还是因为井下恶劣的环境，并且缺少规范化操作和维护保养造成。针对液压支架的维护，及时有效发现部件存在的故障具有重要意义。针对故障的诊断，要注重发挥现代科技手段的作用，对液压支架的部件故障加以全面诊断，以保证故障诊断的准确率。液压支架泄漏问题的发生主要是由于密封部件损坏引发的。液压系统内外部存在很大的压差，乳化液雷诺数较大，处于射流状态。液体以高速向外喷出，会形成高压射流，在泄漏处会有频带较宽的振动噪声信号产生。针对支架液压的故障诊断可以借助磁记忆作为特征参数。如某煤矿针对液压支架油缸采用磁记忆检测，发现外缸存在应力集中现象。

2.2 按照流程进行修理

2.2.1 拆解液压支架

液压支架发生故障后，如果在井下难以维修，要将其运输到地面。维修前先要对液压支架加以拆解。为了保证维修效率，液压支架要拆解为不同的组件，包括顶梁、前梁、底座、掩护梁等。拆解完成后，要使用高压水彻底清除支架构件表面存留的杂质。操作中要注意调整水枪的压力，以防支架构件受到意外损伤。水枪压力通常不大于10 MPa。构件清理完杂质要凉干后分选。检查没有缺陷、达到组装要求的，要在其表面涂刷防锈漆；构件存在问题，达不到组装标准，还要进一步细致检查。

2.2.2 部件的全面检查

构件完成拆解并清洗干净以后，要进行专业化的全面检查；构件若达到使用要求，要对其加以标注；对于发现缺陷的构件，要组织人员鉴定其维修价值。部件检查的重点包括高压胶管，其质量可靠关系到液压支架的稳定使用。在全面检查时，先要检查其外观是否有缺陷。比如发现胶管存在变形、鼓包等问题要加以更换。外观检查后要在实验台上对胶管进行试压与保压试验。胶管如果没有通过实验，要做报废处理。液压阀也是液压支架要重点确认的部件。液压阀的完好性难以借助肉眼来断定，需要通过专业试验台来加以检测。对于液压阀的试压检测，重点是确定零位与工作位是否有窜液。另外还要对保压与稳压状态下阀的漏液与渗液情况加以检查。如果液压阀没有通过试压，要加以更换。对于符合要求的液压阀，要注意保持清洁。液压缸也要进行细致的检查，包括外缸、中缸、活柱。要结合缺陷发生的部位采用相应的修复方案，方案要有可行性、经济性。结构件易发生的故障是开焊。对缺陷部位的维修时可以直接利用气焊清除原有的焊缝，然后结合实际情况进行相应的焊接作业。在施焊时，要确定焊接尺寸，必要时适当对其加强处理，挑梁等位置易发生断裂或变形，要重点加以检测修复。

2.2.3 液压支架的组装

液压支架各部件完成修复结束，顶梁、掩护梁、前梁、底座各部没有问题后要加以组装，连接支架的相关部件。支架各个部件完成组装后，还要特别检查胶管接头与各千斤顶的连接是否有误。组装后还要测试液压支架的功能，在额定压力条件下检查其是否存在漏液或卸压。液压支加要通过状态检验，才可以认定修复满足使用要求。液压支架经过整体测试后，还要分解支架，以便于运输和安装。液压支架外形尺寸较大，整体状态下在巷道内不便于运输。支架分解后，支架上各胶管的进出口要加以封堵，以防止运输、安装中有杂质进入胶管。液压支架分解后有较多的部件，要注意整齐码放，还要保持安全距离。

2.3 再制造技术的应用

煤矿开采掘进面的环境恶劣，液压支架立柱与底缸由于表面发生划伤、锈蚀等缺陷会发生报废，给可靠使用与设备成本控制带来了难度，也影响到了安全生产和综采效率。针对液压支架存在的易磨损问题，当前再制造技术由于不断成熟，已逐渐被应用于设备修复中。再制造技术的应用能提高液压支架的表面抗磨蚀性能，经过多年的发展，已产生了多种成熟的技术，如电镀、电火花沉积、表面堆焊、激光熔覆、热喷涂技术、表面镶嵌等。这些技术的应用可以在一定程度上提升液压支架表面的抗磨蚀能力，解决了修复难题。

2.4 液压支架维护措施

2.4.1 注意清理支架上方的碎石

在煤炭开采中，液压支架的主要作用是支撑煤层的顶板。支架在使用中会有开采碎石洒落到支架本体上方。碎石如果长期存在，会进入支架本体内，影响到液压支架的正常使用。碎石产生的细小颗粒还会进入到液压系统中引发故障。大块碎石如果卡在支架之间，会影响到液压支架的平移，严重时液压支架会倒架。所以要定期清理支架上方存在的碎石，为支架稳定工作创造有利条件。清理时，还要注意防止对支架的损伤。碎石如果割伤了胶管，要及时处理，以防影响液压支架的使用。

2.4.2 定期更换液压油

液压支架在持续使用中，要定期更换液压油。液压油作为系统中的介质起着重要的作用。其使用性能不仅关系到液压支架负载条件下的有效压力，还会对支架可靠性造成影响。液压支架在使用中，由于井下恶劣的工况条件，液压系统内部会发生磨损而产生碎屑，液压油长期使用中会发生变性，液压油原有的性能会改变。衡量液压油的一个重要物理参数是黏度。黏度如果不足时，液压支架的工作压力会受到影响，也使液压系统的冷却效果受到影响。液压油如果存在较多的碎屑，液压系统的阀会发生卡阻，产生各类故障。针对液压油的维护，要在规定期限内加以更换，以防止液压油发生变性，保证液压支架的可靠工作。

2.4.3 液压系统的密封圈要定期更换

液压系统的密封圈对于防止杂质进入及液压油泄漏发有着重要作用。密封圈是橡胶制品，在高温、腐蚀条件下易老化，老化后密封效果会变差、发生漏油。漏油会影响到液压系统的压力，液压支架周围的环境会受到影响，还会导致液压油消耗量增加。因此，要结合液压支架的使用条件定期更换密封圈，。更换密封圈时，要注意核对型号，橡胶圈更换要防止其变形，要保证操作中的洁净，要防止杂物进入液压系统内部。