司家营铁矿工程设备液压系统技术改造实践

郭 欣

（河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司）

工程设备主要包括大型汽车、装载机、推土机、刮道机、铲运机等，是大型矿山生产及工地建设必不可少的生产设备。液压系统作为工程设备的重要组成部分，具有控制方便、安装方便、操作反应灵敏、易于实现大范围调速、可实现过载保护的特点，所以应用越来越广泛，但是由于液压系统采用液压油作为工作介质，易受到温度变化的影响，而且液压元件的制造精度要求较高、价格昂贵；使用和维修需要很高的技术水平，所以造成工程机械设备液压系统的使用维修成本不断增加，而且当液压系统出现故障时，常常难以找到故障点；在液压系统检修时，液压油回收十分困难，造成工程机械设备液压系统的整体使用成本攀升，并且由于在液压系统故障排除及检修时，其内部常常存在压力高、余压排除不彻底的问题，严重威胁检修人员的作业安全。针对工程设备的使用状况，司家营铁矿一直致力于降低工程设备液压系统成本的研究与应用，并取得了一定的成绩。

1 工程设备现状调查

司家营铁矿先后采购进口矿用汽车48 辆、SD32型推土机4台、ZL50型装载机20余台，自投入生产以来，随着各类工程设备的不断使用，液压系统故障频繁，尤其是75131 型及75306 型电动轮矿车液压系统的双联泵、主控阀故障，以及SD32型推土机变矩器在夏季高温环境中作业时，持续发生液压油温高报警及阀芯犯卡的问题，当维修工在进行液压系统检修时，也常常发生因液压系统泄压不彻底而引发的余压伤人事故，这不但造成设备维修成本居高不下，而且严重威胁检修工人的生命安全，给企业的成本及安全带来很大的压力。

2 工程设备液压系统故障原因及分析

由于矿用电动轮汽车及SD32型推土机液压系统没有专门的散热系统，而设备长期在高温、高负荷的环境下进行工作，故造成液压系统内部产生的热量无法排出，从而引发液压系统温度升高而报警，继而导致液压系统密封元件高温失效，最终总成液压系统严重渗漏。

矿用电动轮汽车及工程机械设备的液压系统检修工作主要包括日常油管的更换，各种液压缸的检修，各种泵体、控制阀类故障的排除。其中，在进行汽车日常油管的更换时，由于液压系统存在高压管内部余压排除不彻底的原因，容易造成检修人员在进行维修时管路内部余压伤人［1］；各种液压缸的检修主要包括举升缸、悬挂缸、提升油缸的密封元件的更换及缸体检查修复，由于液压缸体存在体积大、质量大的问题，所以造成在检修时固定困难，缸体内部存油无法回收，威胁着检修人员的检修安全［2］；而各种泵体、控制阀类故障主要包括泵体、控制阀的日常故障点查找困难，阀芯磨损造成的阀芯犯卡，密封元件失效等问题，严重影响液压泵及控制阀的使用寿命，造成企业设备维修成本的增加［3］。

3 工程设备技术改造措施

为了降低工程设备液压系统的维修成本，并达到安全维护的目的，司家营铁矿采取了一系列措施。

（1）对矿用电动轮汽车及SD32 型推土机液压系统进行改造，加装液压油散热装置，以控制液压系统液压油的温度，保证电动轮车辆液压系统的工作温度在60 ℃左右，最高不超过90 ℃；SD32 型推土机的工作温度在80 ℃左右，最高不超过100 ℃，防止液压油温度高引发各种故障，实现了设备的正常运转。液压系统散热装置如图1 所示，散热管2 为多个U 型连接的钢管，作为散热器的骨架，散热片1为铜板条，焊接在散热管2 外壁上，散热管2 的两端接在液压油循环的回油管路中，在散热器正面加装多个散热电子扇3，散热电风扇3 平行排列，对着散热管2 和散热片1 吹风。4 个散热电风扇3 引线至驾驶室，散热电风扇3 分为2 个控制档，视油温高低，采取2 个或4 个散热电风扇3 启动散热。本装置可以延长液压系统各元件的的使用期限，由于液压系统温度下降，对系统内其它设备都能起到延长使用寿命的作用，并有效地减少了液压油的渗漏故障，降低了设备的事故率。

（2）对工程设备液压系统的管路进行改造升级，采用一种带泄压开关装置的油管，或者对高压管路加装带泄压开关的装置，以提高液压系统故障判断的能力，在检修时能够及时对液压系统高压油路的余压进行排除［1］，避免液压系统余压伤人事故的发生，并实现油路内液压油的回收利用，减少液压油的成本消耗［4］。泄压开关装置如图2 所示，主要由阀体1、第一介质通道2、接管端口3、第二介质通道4、接管端口5、细体部6、中间部7、主体部8、密封圈9、阀芯10、旋钮部11、螺纹12组成；通过安装该泄压装置，检修工人能够有效地将管路内部液压油的残存压力进行卸除，并有效实施液压油的回收利用工作，排除了工作中的安全隐患，保障了维修作业的安全性，并且通过对工作油缸的连接管路安装泄压装置后与压力表进行接通，可以实现准确判断故障的发生点位，提高了设备检修工作效率，并保证了对设备故障判断的准确性，顺利完成故障的排除工作［5］。

（3）采用专用多级油缸检修平台装置进行工程设备液压油缸检修，以解决大型多级油缸在检修过程中油缸无法固定、油缸内部液压油无法回收的问题，提高了油缸检修时的安全性和液压油的回收率。多级伸缩油缸的检修平台装置如图3所示，由固定支架1、平衡轴2、集油盘3、卡箍4、放油阀门5、调节螺杆6、卡紧螺母7和固定卡槽8组成；其中，集油盘3通过平衡轴2与固定支架1进行连接；2个放油阀门5分别通过螺纹安装到集油盘3 的两侧下部，调节螺杆6通过螺纹与固定支架1 进行连接，固定卡槽8 通过焊接与集油盒3 进行连接；使用时，卡箍4 与固定卡槽8可利用卡紧螺母7形成20～40 cm的卡紧距离用于油缸的固定，两侧固定卡槽之间距离为70 cm；使用过程中产生的液压油可以通过集油盒和放油阀门5 进行回收。该装置结构简单，操作方便，安全性好，稳定性好，消除了检修作业的安全隐患，提高了工作效率，能够对油缸内部残留的液压油进行回收，防止环境污染。

4 综合应用效果分析

4.1 加装散热器的经济效益

通过2012—2021 年工程设备液压系统故障统计分析，加装液压系统散热器可减少每台设备因夏季温度高造成的液压元件的磨损，延长液压系统双联泵及主控阀使用寿命10%；其中，平均每年维修电动轮设备双联泵10 台，双联泵成本为32 万/台；维修主控阀15 台，主控阀成本为16 万/台；维修人员4 人，工时为8 h，工时费为50元/h，则每年可节省双联泵及主控阀维修成本和人工成本为540万元。

4.2 加装泄压装置的经济效益

通过加装液压油管泄压装置能够有效地将管路内部液压油的残存压力进行卸除，排除了工作中的安全隐患，保障了维修作业的安全性，并且可以实现准确判断故障的发生点位，顺利完成故障的排除工作［5］，工作效率提高了80% 左右，平均每年可省维修工时2 000 h，累计节省人工维修成本为90万元。

4.3 采用检修平台装置的成本

2012—2021 年检修工程设备各种油缸累计检修550 个左右，维修工时5 人7 h，平均每个油缸可回收液压油60 升，则可节省液压油及人工成本152.35 万元。

4.4 累计成本投入及效益净值

每台工程设备加装液压油散热装置、管路泄压开关装置及多级油缸检修平台装置，一次性投入成本为1.2 万，2012—2021 年共投入成本57.6 万元，则可节省成本为723.55万元。

5 结 语

司家营铁矿通过对工程设备液压系统技术改造并成功实施，使矿用工程设备液压系统成本得到下降，并且实施了检修标准化制度，使得矿用设备管理制度得到优化完善；通过优化矿用工程设备液压系统检修周期，提高了液压系统液压油的回收利用率和液压系统检修维护人员的作业安全性，液压系统的故障率明显降低，节省了维修成本和时间，实现了矿用工程设备液压系统降本增效的目的，累计节省成本700余万元，这些装置具有投资小、见效快、经济效益巨大的特点，对同类露天矿山单位的设备使用具有较高的借鉴意义。

虽然该技术改造提高了工程设备液压系统液压元件的使用寿命，但是未能从根本上解决液压元件因正常使用而造成的老化问题及检修人员的不安全行为引发的安全事故，仍需要设备操作人员和维修点检人员对液压系统的日常点检和专业检修长期连续统计分析，并不断调整检修周期以追求最佳优化，因此，以后努力的方向将是彻底解决液压系统液压元件的老化问题和减轻检修劳动强度［3］，需要研究新材料制造及企业检修的本质安全。