煤矿液压支架缸体漏液原因分析及对策

2021-02-24

当代化工研究 2021年1期

（大同煤矿集团云岗矿山西 037000）

作为现阶段煤矿开采作业常用设备之一，液压支架的应用可以进一步提升工作面稳定性与安全性。但是受到缸体材质、密封性等因素的影响，导致支架缸体漏液现象时常发生，不仅会对周边环境造成污染，亦会影响到支架的支撑能力与效果，进而威胁到工作面的稳定性。所以，明确掌握缸体漏液的具体成因，采取科学措施来保障缸体密封效果已然成为煤矿企业重点关注问题。

1.支架缸体漏液成因分析

(1)缸体质量因素

图1 沟槽改进

缸体质量因素是导致漏液现象产生的主要因素之一，针对缸体质量因素的分析，具体包括：①缸体材质因素。相关实践研究表明，在条件等同的前提下，进口缸体的锈蚀程度远远小于国产缸体，研究缸体材质，发现进口缸体材质中铜、镍、铬元素的含量为国产缸体的10倍[1]。而上述元素成分的应用可显著提升缸体的抗腐蚀性与耐受性。意味着液压支架缸体为国产，会增大缸体发生锈蚀的几率，并且随着时间的延长，缸体密封性会显著降低，进而引发漏液现象。②沟槽设计与加工。沟槽的设计与加工会直接影响到缸体的密封性，沟槽的公差配合、表面光洁度、挤出间隙范围、装配倒角等因素会影响到沟槽的设计结果，若沟槽设计不符合规定标准，意味着密封件会因为挤出间隙的过大而进入到间隙内，影响到缸体密封性，并且密封件会发生不同程度的损坏。另外，若表面粗糙程度不符合规定要求，那么在长时间使用后，其密封效果会随着表面粗糙程度的降低而降低。鉴于此，可通过密封结构的优化设计，如图1所示，以此提升密封效果，避免出现间隙不合理的情况。

(2)密封选型因素

密封选型因素包括：①通常情况下，需在活塞杆密封选型期间进行瞬时耐高压性因素的考虑，若选择不合理，极易导致缸体在承受冲击或压力时出现漏液现象。现阶段常用密封选择包括Y型与蕾型（如图2），不同密封形式所产生密封效果不同。例如Y型，密封时压力侧与唇口靠近，此时在压力作用下密封面会与唇口有效贴合，并且密封效果会随着内压力的增大而增大[2]。②活塞头密封因素。针对活塞头密封的应用，其作用体现为缸体内低压与高压的有效隔离，所以活塞头密封效果会直接影响到液压支架承载能力。而针对密封型的选择，具体包括对密封性、耐受性以及抗冲击性的考虑，若密封性无法达到标准要求，极易导致缸体内低压侧与高压侧出现窜液现象，使得支架的承载能力大幅度下降；若密封型耐受度降低，极易导致密封圈因乳化液的影响而出现老化与膨胀现象；抗冲击性则是考虑到支架在运行期间，若矿井顶板结构发生变化，此时液压支架可能会面临巨大的冲击，若抗冲击性效果不佳，会增大缸体碎裂的几率。常规的蕾型圈、O形圈无法满足实际密封需求，建议结合具体情况选择图3所示的密封圈，保障其密封效果、抗冲击性以及耐受性达到标准要求[3]。

图2 活塞杆密封圈类型

图3 活塞头密封类型

(3)零件损耗因素

①当前支架缸体使用的密封圈，常用材质为耐油橡胶。虽然该材质在密封效果方面表现优异，但是在长时间使用的情境下，此材质会逐渐出现老化、破损的现象，导致缸体密封性逐渐降低。②支架在运行期间，受到表面拉伤、外部冲击的影响，使得液压支架缸体质量受损，进而出现漏液现象[4]。③支架长时间处于矿井下，因外部环境极为恶劣，部分分子会随着时间的推移逐渐渗透到缸体内部。而支架在运行过程中，缸体会逐渐产生磨损，进而发生漏液现象。④通常情况下，会有大量气体溶于乳化液中，而在支架具体运行期间，因液体压力降低并且乳化液流速呈现为增大的趋势，导致乳化液中的气体离析出来并形成气泡。而气泡在进入到高压腔体内，会在极短时间内形成真空现象，而此时周围的液体会在短时间内将真空区域填补。若上述现象的发生位于缸体附近，那么缸体会在反应期间受到巨大的冲击，进而增大缸体漏液的几率[5]。

2.支架缸体漏液解决对策

(1)注重密封槽设计强化，合理选择密封选型

要想进一步保障缸体的密封效果，一方面需要依据对支架压力、密封圈位置、使用情况的具体分析，结合对矿井实际情况的掌握，选择合适的密封选型，以期活塞头与活塞杆的密封效果达到标准要求，并且在支架运行期间可以保持良好的密封性、稳定性、抗冲击性等。另一方面，合理选择密封圈材质，煤矿企业需加大对密封圈材质的研究力度，时刻关注现阶段密封领域的最新动态及其最新成果，尽可能选择具备高耐受性、抗撕裂性、抗扭曲性、抗老化性的材质，在保障密封效果的同时，延长密封圈的使用寿命[6]。此外，加大对密封件检查力度，检测期间保持支架处于运行状态，接着将活塞利用换向阀延伸至最长的位置，此时将液压油缸打开，检查是否存在泄漏现象。若存在泄漏情况，需结合实际判断泄漏问题是否因密封件问题产生。若发现活塞头、活塞杆的密封存在问题，需要第一时间进行密封型的更换，结合以往密封效果分析来判断是否需要更换其它类型密封配件，实现对缸体密封效果的提升。

(2)注重缸体制造质量管控

要想保障其缸体质量达到标准要求，需做到：①注重对焊接工艺的改进与强化，结合实际情况对缸体焊接过程进行强化管控，在保障焊接质量的基础上，最大化减少缸体存在的焊接缺陷。②在缸体设计期间，必须做到严控缸体尺寸、粗糙度、形位公差等尺寸的精度与准确度，优化与改进缸体加工、装配工艺，进而达到提升缸体加工精密性的目的。

此外，需保障缸体的修复质量，若在缸体修复期间仍利用机械加工、附加零件、焊接修理、电镀修理等传统方式，那么缸体存在的电击伤、油缸拉伤、压坑等问题修复效果无法达到标准要求，并增大缸体的维修成本。鉴于此，煤矿企业可以借助“真空熔覆”维修技术来修复缸体，在具体维修期间，将高耐磨、抗腐蚀性的粉末涂抹于缸体表面，然后借助真空熔覆炉进行加热熔炼，使得缸体表面与粉末融合，然后借助打磨机还原缸体的标准尺寸。通过此方式的应用，可在降低修复成本的同时，提升缸体材质质量，降低缸体泄露现象的发生率，并起到延长支架使用寿命的目的[7]。

(3)注重乳化液清洁与井下降尘作业强化

为避免支架运行期间矿井下恶劣环境对缸体产生影响，煤矿企业应定期开展矿井降尘作业，避免分子物质对缸体材质以及密封圈材质损坏。与此同时，定期为矿井通风，以此提升矿井内部空气质量。另外，强化乳化液清洁，对乳化液做到封闭控制，查明当前乳化液应用期间存在的漏洞和缺陷，结合对过滤装置的合理增设来提升乳化液纯度。

(4)注重支架维护检修的强化开展

支架运行使用期间，通过对检修维护作业的强化，可实现在日常维护期间发现缸体存在的安全隐患及其问题，例如活塞密封问题、密封圈问题、漏液问题等。维修人员需第一时间将问题上报，并及时制定科学方案进行故障问题的消除。针对缸体存在隐患的问题，维护人员可结合实际情况进行返修，在消除缸体密封问题的同时，最大化降低缸体漏液几率。