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摘要： 翻车机液压站供油系统及呼吸系统的改造。
关键词： 翻车机；液压站；呼吸系统改造
中图分类号：TH237 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120114－02
翻车机是煤炭港口设备中最重要的部分，是煤炭装卸作业的开始，作为翻车机机构的重要组成部分之一翻车机液压站，其工作性能好坏，直接影响翻车作业。翻车机液压站基本采用国外设计图纸，国内组装完成，翻车机液压站的呼吸系统采用的是直接用呼吸气囊与油箱连接的方法，虽然能起到改变油箱压力，但空气直接进入油箱，使油气混合造成油中带气，严重影响油缸及液压件的稳定工作。虽然安装时也曾提出几种解决问题的方按，但安装调试及使用以来，液压站频繁出现故障，后来进口了6套自动抽真空装置，但均未收到效果。投产后，国内一些液压厂商又提出了一些解决方案。其中国内液压件厂以每台5万元对液压站中的一台做了改造，但改造后一些关键问题并未得到根本解决。在煤二期设计厂家有所改进，改变液压站呼吸方式，将外置式呼吸器改为内置式，使油气隔离大大减少了油气混合现象，但还存在一些缺陷，还有漏油现象，和工作不稳定现象，我们工程技术人员在生产任务重技术力量薄弱的情况下，经过不断实践不断摸索和总结经验，自己进行改革，经过认真分析论证不断改进，效果比原来大有改进，通过加装呼吸帽、滑动单向阀、改革油位开关、气囊结构、材质等一系列措施，弥补了煤一期的不足，和煤二期的缺陷，最终确立了液压站系统完整的改进方案，经过几年的实践，证明改造是有成效的。
1 翻车机液压站的结构
翻车机液压站由储油箱、泵、各种控制阀、气袋及油位开关等部件构成。见图1、图2。
2 翻车机液压站供油系统、呼吸系统的工作原理
由于液压站整体安装于翻车机上，在翻车机进行作业时与翻车机同时翻转，液压站里的液压油也要翻转。为避免翻车机翻转时液压站油箱出现漏油，所以油箱就要全密封方式不能直接与大气相通，这是与其它液压站不同的地方。同时由于油缸的运动，油箱中的液压油不断进行循环，因为油箱与大气隔离，没有大气的压力，油箱的容积就应随着油的变化不断增大缩小，但油箱是固定的，容积不会自动变化，油压就不能稳定，因而油压就会时大时小。所以要确保压车器机构、靠车板机构对火车车箱的可靠压紧。液压站压力的自动变化就是最重要的环节。液压站主要负责给翻车机的压车梁、靠车板系统油缸提供压力油，使之达到安全翻车。由于油箱不断翻转，油箱内部容积又不断变化。当油箱失油时要向油箱补充空气，当油箱压力过高时要排气减压。煤一期原设计采用了旁路气囊来补充容积的变化，但没有解决油气分离的问题，煤二期经过改革采用了内置气囊改变空间容积，将油气隔离，通过呼吸气囊在执行油缸伸缩时用内设气袋膨胀收缩来改变容积。但由于油箱与气囊接触不严，经常产生漏气漏油现象仍然使油气混合产生部分气泡，改革不彻底。但为保证橡胶气袋不因为膨胀过度而损坏，通过加装排气安全阀排除过多的空气。同时安装了油位开关随时检测油箱内油液的多少，控制油泵正常运转，保证执行机构稳定工作和防止油泵损坏。总之煤二期比煤一期有了一定的改进。
3 设备运行过程中出现的问题
随着翻车机投入使用时间的增长及生产任务的加大，一些问题变的越来越严重和频繁，突出表现的问题有：
1）液壓站虽然采用了内置式气囊隔离了油气，但原气囊口数量过多（12个），使密封更加困难，部分设备漏油和进气现象时有发生。
2）气囊结构不合理：原设计用密封胶封口，只靠粘接固定，因为胶与金属粘接的结合力是不可靠的，材质为塑胶混合材料，接口粘接后不具抗拉性并且弹性差。
3）气囊安装虽然有所改进处于油箱内部，空气不直接进入油箱，但与油箱连接方式仍然存在不足，气囊呼吸口与油箱箱体是平面与弧面接，并且气囊呼吸口和油箱没有锁紧装置，使接触面无法锁紧。存在漏油漏气现象。
4）对作业环境考虑不足，导致进气安全阀没有防护，由于现场工作环境恶劣，经常发生被煤尘堵塞的现象，影响系统正常工作。
5）选用干簧管开关不稳定：干簧管是油位开关的控制部件，在正常工作时的油位，干簧管内触点处于常闭状态。当油位下降后，常闭触点动作滞后并容易粘连，不能及时打开，不能反映真实油位。
6）煤二期油箱里虽然不直接靠空气来调节压力，但由于密封不严且来回翻转势必使空气混入压力油中，使液压油产生气泡，油缸工作不稳定，而且油和空气混合后，油会迅速变质，氧化加速了油的老化，油缸工作时，呼吸器内部的空气不断排入排出油箱，同时油箱与翻车机同步频繁翻转，使油液与空气不断混合，大量的空气融入油中，使油液老化，油缸工作不稳定。当压力高时，不仅空气从空滤器中排出，由于油和空气混合，空气和油同时排出。是设备工作环境不能处于最佳状态。
4 分析故障原因
1）由于内置气袋呼吸口安装形式不合理（因气袋为一次压制成型，呼吸口无法进一步改进），导致密封不严，在气袋因油箱容积变化呼吸时，空气从呼吸口与油箱连接处进入油箱油液中，同时也有部分液压油从此处渗出。因反复操作，导致油箱内空气越来越多，当空气达到一定量时，因油箱回油内部压力过高时，排气安全阀打开，使油气一同喷出。由于喷油和呼吸口处渗油，使油箱油面很快降低，为补充空间内置气袋迅速膨胀，当油箱向外供油时，气袋无法承受进一步膨胀而破裂，破裂后液压站1600升液压油全部从呼吸口中流出，导致极大浪费。气袋损坏后，国内厂家无法生产该类型气袋，进口周期又十分长并且价格昂贵（4.5万元/个），这给生产和维修带来极大困难。
2）出现上述问题关键在于气袋呼吸口密封无法解决，同时气袋极易损坏也是个突出问题。相关问题还有油位开关不能正常准确地检测油位，没有起到预防和保护的作用，进气安全阀我们虽定期清理，但因工作环境恶劣不能及时打开也成为较难解决的问题。 总之，要想彻底解决上述问题，首先应从根本上排除液压站呼吸导致油箱进气漏油的问题。同时，要解决油位开关动作可靠性问题。
5 液压站改造
油箱及气袋连接方式的改造：通过对液压站工作原理的分析，我们认为原有气囊设置的呼吸方式主要用于翻车机处于初始时操作压车梁、靠车板，油箱呼吸口只在回转时保证气囊内气体始终处在上部，气囊自身换气用。我们根据液压站原理仍然以原油箱为主油箱，并又在原油箱上安装一个副油箱，拆除主油箱内原有气囊，并将原口封死。重新对液压站的呼吸系统进行改造，将系统原有的的呼吸方式进行了改进：
1）主油箱上有12个呼吸口，封堵11个不用的出口，扩大其中一个口与副油箱连接，按所需流量计算，在副油箱内安装两个橡胶呼吸气囊，气囊的大小按每次油缸动作时最大用油量45L计算，并在气囊口加一个滑动单向阀，当油箱与翻车机同时翻转，翻转大于90度时，滑动单向阀闭合，封住副油箱出口，使副油箱内液压油不能外溢，呼吸气囊联接滑动单向阀又和呼吸帽与大气接通，当油缸缩回开始排油时，大量油液返回到油箱，油箱内压力逐渐增加，同时挤压副油箱的气囊，呼吸气囊收缩，气囊又通过呼吸帽向大气中排气，为返回的液压油让出空间，当油缸伸出开始进油工作时，油箱中油随之减少，油箱内容积随之加大并形成负压时，大气通过呼吸帽进入气囊中，使气囊膨胀以补充油箱内的压力，用气囊补充油箱的容积，使油箱压力增高，用气囊隔离了油和空气，气囊起到了空间调节作用，避免了油气混合，油气接触，由于呼吸气囊位于副油箱内，将气囊口与副油箱密封住，副油箱本身也为密闭结构，在副油箱上安装可调节压力的进气安全阀，和排气安全阀，当液压系统内部压力升高并超过排气安全阀所设定的压力时，排气安全阀及时排气，防止压力超标损坏液压系统部件，当油箱内压力变低成为负压并压力低于进气安全阀的设定值时，进气安全阀打开，向油箱内补充空气，使油箱内压力保持恒定。液压系统处于安全状态，油缸工作处于稳定状态，靠车板和押车梁处于可靠状态。同时气囊口与副油箱为平面连接，囊口装有定位装置，用机械方式锁紧囊口与副油箱结合面。彻底防止了呼吸口漏油和进气。
通过改进，油箱避免了油气混合，保证了油液清洁，使油缸工作更稳定，以及当油箱压力过高油气同时从排气单向阀喷出的问题。如图3。
改造后减少了呼吸口，降低了漏气几率。选用耐酸橡胶气囊增加了气囊强度，解决了气袋易损坏的问题，同时降低了维修成本，省去了更换气袋需打开油箱端盖又要放油的繁琐工作，降低了工人的劳动强度。
2）改造气囊：原气囊材料没有弹性用胶粘压合封口，当拉力超过正常拉伸要求的情况下，气囊接缝开缝或表面涨裂，为提高气囊寿命，我们采用厚壁耐油、耐酸橡胶压制硫化而成的整体式气囊，它拉伸性能好，可靠性高。原气袋一旦破裂就不能阻止油液流失，新气袋采用了单向阀保护，因此气囊不会破裂。油液从根本上防止了流失。图4。
3）油位开关的改造：由于原油位开关采用的干簧管工作性能不可靠，经常出现触点不能打开，以至失去作用不能检测，起不到保护和预防作用。根据以上情况，我们去掉了干簧管开关选用了接近开关，即把机械式触点改变为感应式触点，使开关更可靠。见图5。
4）对排气安全阀和进气安全阀加装过虑保护装置，防止煤尘堵塞进气阀口，确保安全阀可靠工作。
6 改造后的效果（如图4、图5）
经过对煤一期、煤二期液压站呼吸气袋及油位开关的改造，使这个长期困绕生产的问题得到了根本解决。改造之前，液压站经常出现因为进气不足而油位低的现象，使油泵不能运转，严重影响生产。维修人员要用较长时间重新补油，加大了维修成本。特别是在油位开关误动作时，又会经常出现气囊破裂，造成大量液压油流失掉。并且修复时间太长，其直接和间接损失可想而知。改造后，液压站油中不再进气，油不再被氧化，油位开关也从未出现失灵现象，这对保证生产，消除隐患起到了关键作用。目前液压系统压力恒定，油缸工作稳定，气囊未出现过破裂现象。同时节省了大量液压油，降低了维修成本和工人的劳动强度，大大提高了生产效率。优化了工作环境。
7 改造的可推广性
对于回转液压系统，为保证油液清洁，防止油液流失，呼吸气袋必不可少，但气袋与油箱的联结及与油液的隔离是关键问题。通过我们此次改造，使我们摸索出了一条解决此类问题的方法，这种方法可适用于任何回转操作液压系统，通过一年的使用，也证实了其可行性和可靠性。
8 经济效益核算
针对此次改造工作，结合平时故障出现使得材料消耗，就翻车机液压站改造所实现的成本节约进行了间的的统计，具体列支如下：
1）所消耗液压油费用：
365×1×40×13.5=197100元=19.71万元
注：① 液压油单价为13.5元/升；② 每天加油次数为1次；③ 每次加油数量为40升/次。
2）所需储气袋费用为：
12×1×1.5=18万元
注：① 储气袋单价为1.5万元/个；② 更换率1个/月。
3）流程空运转的电耗损失为：
365×20/60×1×1200×0.53=77380元=7.74万元
注：① 对信号进行临时短封时间20分/次；② 故障次数1次/天；③ 流程空运转耗电1200度/小时；④ 工业电价0.53元/度。
4）全年累计支付费用：
19.71＋108＋7.74=135.45萬元
5）改造实际投入费用：
1.2＋0.9=2.1万元
9 结论
通过对翻车机液压系统的改造工作，找出了问题出现的原因；锻炼了技术人员，使其积累了丰富的经验；实现了技术创新改造理念，对设备的安全运行提供了可靠保障，保障了生产任务的顺利完成。
关键词： 翻车机；液压站；呼吸系统改造
中图分类号：TH237 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120114－02
翻车机是煤炭港口设备中最重要的部分，是煤炭装卸作业的开始，作为翻车机机构的重要组成部分之一翻车机液压站，其工作性能好坏，直接影响翻车作业。翻车机液压站基本采用国外设计图纸，国内组装完成，翻车机液压站的呼吸系统采用的是直接用呼吸气囊与油箱连接的方法，虽然能起到改变油箱压力，但空气直接进入油箱，使油气混合造成油中带气，严重影响油缸及液压件的稳定工作。虽然安装时也曾提出几种解决问题的方按，但安装调试及使用以来，液压站频繁出现故障，后来进口了6套自动抽真空装置，但均未收到效果。投产后，国内一些液压厂商又提出了一些解决方案。其中国内液压件厂以每台5万元对液压站中的一台做了改造，但改造后一些关键问题并未得到根本解决。在煤二期设计厂家有所改进，改变液压站呼吸方式，将外置式呼吸器改为内置式，使油气隔离大大减少了油气混合现象，但还存在一些缺陷，还有漏油现象，和工作不稳定现象，我们工程技术人员在生产任务重技术力量薄弱的情况下，经过不断实践不断摸索和总结经验，自己进行改革，经过认真分析论证不断改进，效果比原来大有改进，通过加装呼吸帽、滑动单向阀、改革油位开关、气囊结构、材质等一系列措施，弥补了煤一期的不足，和煤二期的缺陷，最终确立了液压站系统完整的改进方案，经过几年的实践，证明改造是有成效的。
1 翻车机液压站的结构
翻车机液压站由储油箱、泵、各种控制阀、气袋及油位开关等部件构成。见图1、图2。
2 翻车机液压站供油系统、呼吸系统的工作原理
由于液压站整体安装于翻车机上，在翻车机进行作业时与翻车机同时翻转，液压站里的液压油也要翻转。为避免翻车机翻转时液压站油箱出现漏油，所以油箱就要全密封方式不能直接与大气相通，这是与其它液压站不同的地方。同时由于油缸的运动，油箱中的液压油不断进行循环，因为油箱与大气隔离，没有大气的压力，油箱的容积就应随着油的变化不断增大缩小，但油箱是固定的，容积不会自动变化，油压就不能稳定，因而油压就会时大时小。所以要确保压车器机构、靠车板机构对火车车箱的可靠压紧。液压站压力的自动变化就是最重要的环节。液压站主要负责给翻车机的压车梁、靠车板系统油缸提供压力油，使之达到安全翻车。由于油箱不断翻转，油箱内部容积又不断变化。当油箱失油时要向油箱补充空气，当油箱压力过高时要排气减压。煤一期原设计采用了旁路气囊来补充容积的变化，但没有解决油气分离的问题，煤二期经过改革采用了内置气囊改变空间容积，将油气隔离，通过呼吸气囊在执行油缸伸缩时用内设气袋膨胀收缩来改变容积。但由于油箱与气囊接触不严，经常产生漏气漏油现象仍然使油气混合产生部分气泡，改革不彻底。但为保证橡胶气袋不因为膨胀过度而损坏，通过加装排气安全阀排除过多的空气。同时安装了油位开关随时检测油箱内油液的多少，控制油泵正常运转，保证执行机构稳定工作和防止油泵损坏。总之煤二期比煤一期有了一定的改进。
3 设备运行过程中出现的问题
随着翻车机投入使用时间的增长及生产任务的加大，一些问题变的越来越严重和频繁，突出表现的问题有：
1）液壓站虽然采用了内置式气囊隔离了油气，但原气囊口数量过多（12个），使密封更加困难，部分设备漏油和进气现象时有发生。
2）气囊结构不合理：原设计用密封胶封口，只靠粘接固定，因为胶与金属粘接的结合力是不可靠的，材质为塑胶混合材料，接口粘接后不具抗拉性并且弹性差。
3）气囊安装虽然有所改进处于油箱内部，空气不直接进入油箱，但与油箱连接方式仍然存在不足，气囊呼吸口与油箱箱体是平面与弧面接，并且气囊呼吸口和油箱没有锁紧装置，使接触面无法锁紧。存在漏油漏气现象。
4）对作业环境考虑不足，导致进气安全阀没有防护，由于现场工作环境恶劣，经常发生被煤尘堵塞的现象，影响系统正常工作。
5）选用干簧管开关不稳定：干簧管是油位开关的控制部件，在正常工作时的油位，干簧管内触点处于常闭状态。当油位下降后，常闭触点动作滞后并容易粘连，不能及时打开，不能反映真实油位。
6）煤二期油箱里虽然不直接靠空气来调节压力，但由于密封不严且来回翻转势必使空气混入压力油中，使液压油产生气泡，油缸工作不稳定，而且油和空气混合后，油会迅速变质，氧化加速了油的老化，油缸工作时，呼吸器内部的空气不断排入排出油箱，同时油箱与翻车机同步频繁翻转，使油液与空气不断混合，大量的空气融入油中，使油液老化，油缸工作不稳定。当压力高时，不仅空气从空滤器中排出，由于油和空气混合，空气和油同时排出。是设备工作环境不能处于最佳状态。
4 分析故障原因
1）由于内置气袋呼吸口安装形式不合理（因气袋为一次压制成型，呼吸口无法进一步改进），导致密封不严，在气袋因油箱容积变化呼吸时，空气从呼吸口与油箱连接处进入油箱油液中，同时也有部分液压油从此处渗出。因反复操作，导致油箱内空气越来越多，当空气达到一定量时，因油箱回油内部压力过高时，排气安全阀打开，使油气一同喷出。由于喷油和呼吸口处渗油，使油箱油面很快降低，为补充空间内置气袋迅速膨胀，当油箱向外供油时，气袋无法承受进一步膨胀而破裂，破裂后液压站1600升液压油全部从呼吸口中流出，导致极大浪费。气袋损坏后，国内厂家无法生产该类型气袋，进口周期又十分长并且价格昂贵（4.5万元/个），这给生产和维修带来极大困难。
2）出现上述问题关键在于气袋呼吸口密封无法解决，同时气袋极易损坏也是个突出问题。相关问题还有油位开关不能正常准确地检测油位，没有起到预防和保护的作用，进气安全阀我们虽定期清理，但因工作环境恶劣不能及时打开也成为较难解决的问题。 总之，要想彻底解决上述问题，首先应从根本上排除液压站呼吸导致油箱进气漏油的问题。同时，要解决油位开关动作可靠性问题。
5 液压站改造
油箱及气袋连接方式的改造：通过对液压站工作原理的分析，我们认为原有气囊设置的呼吸方式主要用于翻车机处于初始时操作压车梁、靠车板，油箱呼吸口只在回转时保证气囊内气体始终处在上部，气囊自身换气用。我们根据液压站原理仍然以原油箱为主油箱，并又在原油箱上安装一个副油箱，拆除主油箱内原有气囊，并将原口封死。重新对液压站的呼吸系统进行改造，将系统原有的的呼吸方式进行了改进：
1）主油箱上有12个呼吸口，封堵11个不用的出口，扩大其中一个口与副油箱连接，按所需流量计算，在副油箱内安装两个橡胶呼吸气囊，气囊的大小按每次油缸动作时最大用油量45L计算，并在气囊口加一个滑动单向阀，当油箱与翻车机同时翻转，翻转大于90度时，滑动单向阀闭合，封住副油箱出口，使副油箱内液压油不能外溢，呼吸气囊联接滑动单向阀又和呼吸帽与大气接通，当油缸缩回开始排油时，大量油液返回到油箱，油箱内压力逐渐增加，同时挤压副油箱的气囊，呼吸气囊收缩，气囊又通过呼吸帽向大气中排气，为返回的液压油让出空间，当油缸伸出开始进油工作时，油箱中油随之减少，油箱内容积随之加大并形成负压时，大气通过呼吸帽进入气囊中，使气囊膨胀以补充油箱内的压力，用气囊补充油箱的容积，使油箱压力增高，用气囊隔离了油和空气，气囊起到了空间调节作用，避免了油气混合，油气接触，由于呼吸气囊位于副油箱内，将气囊口与副油箱密封住，副油箱本身也为密闭结构，在副油箱上安装可调节压力的进气安全阀，和排气安全阀，当液压系统内部压力升高并超过排气安全阀所设定的压力时，排气安全阀及时排气，防止压力超标损坏液压系统部件，当油箱内压力变低成为负压并压力低于进气安全阀的设定值时，进气安全阀打开，向油箱内补充空气，使油箱内压力保持恒定。液压系统处于安全状态，油缸工作处于稳定状态，靠车板和押车梁处于可靠状态。同时气囊口与副油箱为平面连接，囊口装有定位装置，用机械方式锁紧囊口与副油箱结合面。彻底防止了呼吸口漏油和进气。
通过改进，油箱避免了油气混合，保证了油液清洁，使油缸工作更稳定，以及当油箱压力过高油气同时从排气单向阀喷出的问题。如图3。
改造后减少了呼吸口，降低了漏气几率。选用耐酸橡胶气囊增加了气囊强度，解决了气袋易损坏的问题，同时降低了维修成本，省去了更换气袋需打开油箱端盖又要放油的繁琐工作，降低了工人的劳动强度。
2）改造气囊：原气囊材料没有弹性用胶粘压合封口，当拉力超过正常拉伸要求的情况下，气囊接缝开缝或表面涨裂，为提高气囊寿命，我们采用厚壁耐油、耐酸橡胶压制硫化而成的整体式气囊，它拉伸性能好，可靠性高。原气袋一旦破裂就不能阻止油液流失，新气袋采用了单向阀保护，因此气囊不会破裂。油液从根本上防止了流失。图4。
3）油位开关的改造：由于原油位开关采用的干簧管工作性能不可靠，经常出现触点不能打开，以至失去作用不能检测，起不到保护和预防作用。根据以上情况，我们去掉了干簧管开关选用了接近开关，即把机械式触点改变为感应式触点，使开关更可靠。见图5。
4）对排气安全阀和进气安全阀加装过虑保护装置，防止煤尘堵塞进气阀口，确保安全阀可靠工作。
6 改造后的效果（如图4、图5）
经过对煤一期、煤二期液压站呼吸气袋及油位开关的改造，使这个长期困绕生产的问题得到了根本解决。改造之前，液压站经常出现因为进气不足而油位低的现象，使油泵不能运转，严重影响生产。维修人员要用较长时间重新补油，加大了维修成本。特别是在油位开关误动作时，又会经常出现气囊破裂，造成大量液压油流失掉。并且修复时间太长，其直接和间接损失可想而知。改造后，液压站油中不再进气，油不再被氧化，油位开关也从未出现失灵现象，这对保证生产，消除隐患起到了关键作用。目前液压系统压力恒定，油缸工作稳定，气囊未出现过破裂现象。同时节省了大量液压油，降低了维修成本和工人的劳动强度，大大提高了生产效率。优化了工作环境。
7 改造的可推广性
对于回转液压系统，为保证油液清洁，防止油液流失，呼吸气袋必不可少，但气袋与油箱的联结及与油液的隔离是关键问题。通过我们此次改造，使我们摸索出了一条解决此类问题的方法，这种方法可适用于任何回转操作液压系统，通过一年的使用，也证实了其可行性和可靠性。
8 经济效益核算
针对此次改造工作，结合平时故障出现使得材料消耗，就翻车机液压站改造所实现的成本节约进行了间的的统计，具体列支如下：
1）所消耗液压油费用：
365×1×40×13.5=197100元=19.71万元
注：① 液压油单价为13.5元/升；② 每天加油次数为1次；③ 每次加油数量为40升/次。
2）所需储气袋费用为：
12×1×1.5=18万元
注：① 储气袋单价为1.5万元/个；② 更换率1个/月。
3）流程空运转的电耗损失为：
365×20/60×1×1200×0.53=77380元=7.74万元
注：① 对信号进行临时短封时间20分/次；② 故障次数1次/天；③ 流程空运转耗电1200度/小时；④ 工业电价0.53元/度。
4）全年累计支付费用：
19.71＋108＋7.74=135.45萬元
5）改造实际投入费用：
1.2＋0.9=2.1万元
9 结论
通过对翻车机液压系统的改造工作，找出了问题出现的原因；锻炼了技术人员，使其积累了丰富的经验；实现了技术创新改造理念，对设备的安全运行提供了可靠保障，保障了生产任务的顺利完成。