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摘要：液压设备广泛应用与煤矿采掘中。由于煤矿采掘的环境复杂，液压系统的油液易受污染，还面临着水的侵蚀等问题，因此故障的发生率也较高。本文第一部分介绍了采掘机械液压系统;第二部分分析了煤矿采掘机械面临的环境;第三部分探讨了采掘机械液压系统故障的类型及原因;第四部分提出了采掘机械液压系统维护措施。旨在为煤矿采掘机械液压系统运维管理提供一些参考。
Abstract： Hydraulic equipment is widely used in coal mining. Because the environment of coal mining is complex， the oil of hydraulic system is easy to be polluted， and it also faces the problem of water erosion， so the failure rate is also high. The first part of this paper introduces the hydraulic system of the mining machinery， the second part analyzes the environment of the mining machinery， the third part discusses the fault types and causes of the mining machinery hydraulic system; The fourth part puts forward the maintenance measures of the hydraulic system of the mining machinery. The purpose of this paper is to provide a unified reference for the operation and maintenance management of the hydraulic system of coal mining and excavating machinery.
关键词：煤矿;采掘机械;液压系统故障;维护
Key words： coal mine;mining machinery;hydraulic system failure;maintenance
中图分类号：TD82-9 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）20-0122-02
0 引言
随着我国机械化设备自动控制技术的提高，煤矿采掘的自动化水平也在不断的提升。在煤矿采掘中，液压设备占有较高的比例。液压设备相对于传统的冲压设备，一方面设备强度和性能都有得到加大的改善，另一方面機械设备结构质量有所减轻。它的应用有利于促进煤炭采掘实现节能减少。此外，配合自动化控制系统，采集机械液压设备的采掘效率得到极大的提升，作业生产的精准化程度也得到了提升。基于液压设备的优势，我国大部分大型煤矿中都引入了采掘机械液压系统。相对于其他的作业环境，煤矿采掘作业的粉尘多，空间环境复杂，长期在这种环境下，采掘机械液压系统故障的发生率也相对较高。故障的发生对煤矿安全采掘及采掘进度有着重要的影响，进而影响煤矿采掘的经济效益。研究煤矿采掘机械液压系统故障及维护推确保煤矿生产安全和提升煤矿生产的经济效益有着重要的意义。
1 采掘机械液压系统
采掘机械液压系统有动力部件、执行部件、控制部件、辅助部件及液压部件构成。其中动力部件用于促成机械能向液体压力转变，通过油泵为液压系统提供动力来源。执行部件用于促成液压向机械能的转变，并以此来带动负载回转往复的循环。控制部件用于调节控制源温度、压力、流量、方向以及其他需要控制的部分。如比例控制阀、定植控制阀、开关控制阀等。辅助部件包括油箱、油管、压力表、滤油器、密封圈、油温控位器等。液压部件用做液压传播媒介。根据所用液压媒介的不同，液压部件分为乳化液压部件和矿物油液压部件两类。
2 煤矿采掘机械面临的环境
煤矿采掘机的作业环境位于地下，它面临的是一个非常复杂的环境。采掘机液压系统的安全稳定运行必须拥有品质好的油液作为能量转化的媒介。优质的油液应该满足良好的抗乳化性、水解安定性、抗泡性、空气释放性及合适的黏度等。这些因素是影响采掘机液压系统运行的关键指标。合适的黏度是确保采掘机械液压系统运行保持最佳状态不可缺少的条件。在煤矿采掘作业中，采掘机械液压系统处于一个扰动、噪音、粉尘、冲击、振动、炮声、非石、水侵入、温度差、压力差等环境。在这个环境下，采掘机液压的油液系统容易被空气中的杂质所污染，液压系统本身也容易因为粉尘、水侵入等不利环境的影响，加速零部件的老化和损坏当正在掘进的煤矿作业面或通道发生冒顶、片帮等问题时，采掘机械液压系统很可能由于水侵入发生损坏。在采煤作业面放炮时，液压系统也可能由于井下巨大的振动和冲击发货所能倒架、歪架、漏油、油液污染等问题。
3 采掘机械液压系统故障的类型及原因
3.1 故障类型
根据故障发生的原因，可以将采掘机械液压系统故障分为油液、压力、流量及其他四种原因所致的故障。其中油液故障受油液质量影响较大，压力和流量原因受系统维护管理不当影响较大。 3.1.1 油液原因所致的故障 油液的品质受油液黏度、杂质含量、含水量、排气量、润滑性能等因素影响较大。当油液的黏度较大，在油面较低的情况，在阻力的影响下易导致吸油管吸不上油或发生堵塞。油液中如果杂质含量较多，也会造成黏度增加。油液中含水量增多，就会影响油液的水解安定性。液压系统在运行过程中，因为油管堵塞或油量较少，使得油量在弯道部分截面发生改变后易进入空气。空气意外流入泵体力，若不能及时排除，就会引发机械液压系统振动，进而导致零部件发生松动，埋下故障隐患或直接产生故障的发生。此外，除油液质量外，油量情况也会对采掘机械液压系统的运行造成影响。当油箱油液量不足或发生漏油问题，就会导致泵的动力不足，无法提供充足的油液压转换机械能的牵引力，致使采掘机械工作效率下降。
3.1.2 压力原因所致的故障
液压系统的油液压实情况是影响采掘机械压力系统稳定运行的另一重要因素。当油压发生不稳定，表现出油压突然上升、突然下降，或油压上升、下降反复不稳定，就会导致影响油液流量和流速的不稳定。在油液流速较慢时，节流通道壁内容易堆积杂质，造成节流阀堵塞。在油液压力不足或过低的情况下，压力脉动在阻力的作用下难以迅速降低，导致急性液压系统执行机构运动情况减慢。相反，在压力增高的情况下执行元件运动情况加快。这种采掘机械液压系统执行机构运行不稳定的情况不仅会导致采掘机运行能耗的增加，还会降低运行的效能，加速采掘机械系统液压系统各执行元件的损坏，缩短液压系统的使用寿命，不利于采掘机安全、可靠、稳定、高效的生产。
3.1.3 流量原因所致的故障 采掘机液压系统运行的速度受油液流量的直接影响。当有限发生漏油或供油不畅，导致油泵无法及时的向油压系统提供动力，机械液压系统动力部件与执行部件的能量转化就会发生不稳定的情况，从而影响采掘机的工作效能。能够引起流量变化的故障点主要发生在主系统、执行机构、控制系统及主系统与执行机构的判断上几个方面。主系统故障点多发于油箱、油泵、敏感压力阀、Ls供油及Ls过滤器、联阀首联上的安全阀、回油过滤器。执行机构的故障多发于先导组件供油不畅及漏油、联阀换向阀芯滞涩及泄漏、压力补偿器弹簧疲劳、执行元件泄漏。控制系统的故障多发于设备参数调节不当、平衡阀损坏节调节不当、主控系统控制的执行机构压力参数达不到或达到了压力参数却执行不到压力。
3.1.4 其他故障 其他故障包括油液温度过高、执行元件在齐赛作用下发生爬行、回油路堵塞等等的问题。其中油泵泄漏包含油气含量增加、油泵泄漏、安全阀调整不当、弹簧疲劳等可能。
3.2 故障原因分析 油液质量是影响机械液压系统安全可靠运行的重要因素之一。根据对采掘机械液压系统故障类型的分析，笔者认为造成其故障的主要原因是多方面的。油液的质量由粘度、杂质含量、含水量和润滑性能五个维度所决定。根据影响油液质量的维度，分析油机械液压系统常见的原因可能有以下一些：①采掘机械液压系统采用了劣质油或和质量不达标的油;②油液及液压系统各零部件维护管理不当;③采掘机械液压系统在运行中保护及管理不当，造成油液中水侵入;④空气中所含的杂质对油液造成了污染;⑤油箱内或油液中不小心混入其他油液;⑥液压系统故障未能及时排除导致油液被污染。结合采掘机的生产与管理，油液之所以会造成采掘机械压系统故障，笔者认为与采掘机械液压系统日常维护及运行管理不当有着紧密的关系。在日常管理中，采掘机械液压系统长期采用质量较低的油液（包括生油液），日间维护检查不细致，拆件和清洗不彻底户或处理不当，未能及时更换滤油器等油液及液压附件，保护过程中处理不当造成油乳化或含气量增加，或混入其他油液，以及油箱油位较低，未能及时补充油液等等，都给采掘机械油压系统发生故障造成不利影响。在最终，在多条件因素的互相作用及影响下，加速了采掘机械液压系统故障的发生。
4 采掘机械液压系统维护措施
4.1 加强液压油温的控制 对于液压系统的运行而言，液压油温便宜保持在一个相对稳定合适的温度。要求液压油温应始终保持低于60℃。在维护过程中，通过监测油温了解油温状态，并采取冷却状态。此外，还要及时清除附着在液压设备上的污染物，来提高散热效果。还可以通过在液压传动系统增装冷却装置，来预防油温升高过快的问题，更好的控制油温。
4.2 预防空气进入液压系统 在日常维护中，应加预防空气进入油箱。维护人员可通过增加对油箱油位的检查，并及时补足油量，来预防空气进入液压传动系统。此外，还应加强对油箱密封性的检查。对于排气较差的油箱，可通过在顶部增装排气装置，确保能够及时排除油箱内部的空气。
4.3 加强油液污染防护 为了保证机械液压系统能够稳定运行，首先应保证加入的是优质油。在此基础上，加强油液污染的防护。日常维护中，应做好油液储存保护，以免杂质或其他油液混入优质油。对于可能造成油液污染的环节，应加强控制及管理。此外，还可以通过增装油液过滤装置来起到多液压系统运行中油箱内油液的过滤和净化。在过滤装置清洗中，应谨慎仔细的操作，预防油液中混入水或清洗不彻底问题的发生，来保证油液净化的可靠性。
5 结语
综上所述，煤矿采掘中液压系统在复杂的环境中面临着较高的故障风险。这种风险主要来源于油液、流量、压力等方面。造成油液污染、流量变化、压力变化的原因来自于多方面。根据本文研究，空气污染、水污染、维护不当、其他油液的混入等原因是造成采掘机械液压系统故障的主要原因。根据原因，在采掘机械运行的生命周期内，应加强对液压系统油液、流量、压力等因素的控制，通过监测及定期检查及时了解油液质量，了解采掘机械液压系统其他零部件的使用情况及寿命，及时更换老旧化的零部件和质量不合规定的油液，为采掘机械液压系统的安全运行提供一个良好的条件基础。
参考文献：
[1]吴焕廷，吴学.煤矿采掘机械液压系统故障分析及维护[J].设备管理与维修，2020（02）：66-68.
[2]袁佳武.煤矿采掘机械液压系统故障及维护分析[J].当代化工研究，2020（17）：88-89.
[3]程俊強.煤矿采掘机械液压系统故障分析及维护[J].山西煤炭管理干部学院学报，2015（02）：91-93.
[4]王新文.煤矿采掘机械液压系统故障分析及维护探究[J].能源与节能，2018（09）：151-152，188.
[5]廉春旭.煤矿采掘机械液压系统故障分析及维护[J].江西煤炭科技，2017（04）：62-64.
Abstract： Hydraulic equipment is widely used in coal mining. Because the environment of coal mining is complex， the oil of hydraulic system is easy to be polluted， and it also faces the problem of water erosion， so the failure rate is also high. The first part of this paper introduces the hydraulic system of the mining machinery， the second part analyzes the environment of the mining machinery， the third part discusses the fault types and causes of the mining machinery hydraulic system; The fourth part puts forward the maintenance measures of the hydraulic system of the mining machinery. The purpose of this paper is to provide a unified reference for the operation and maintenance management of the hydraulic system of coal mining and excavating machinery.
关键词：煤矿;采掘机械;液压系统故障;维护
Key words： coal mine;mining machinery;hydraulic system failure;maintenance
中图分类号：TD82-9 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）20-0122-02
0 引言
随着我国机械化设备自动控制技术的提高，煤矿采掘的自动化水平也在不断的提升。在煤矿采掘中，液压设备占有较高的比例。液压设备相对于传统的冲压设备，一方面设备强度和性能都有得到加大的改善，另一方面機械设备结构质量有所减轻。它的应用有利于促进煤炭采掘实现节能减少。此外，配合自动化控制系统，采集机械液压设备的采掘效率得到极大的提升，作业生产的精准化程度也得到了提升。基于液压设备的优势，我国大部分大型煤矿中都引入了采掘机械液压系统。相对于其他的作业环境，煤矿采掘作业的粉尘多，空间环境复杂，长期在这种环境下，采掘机械液压系统故障的发生率也相对较高。故障的发生对煤矿安全采掘及采掘进度有着重要的影响，进而影响煤矿采掘的经济效益。研究煤矿采掘机械液压系统故障及维护推确保煤矿生产安全和提升煤矿生产的经济效益有着重要的意义。
1 采掘机械液压系统
采掘机械液压系统有动力部件、执行部件、控制部件、辅助部件及液压部件构成。其中动力部件用于促成机械能向液体压力转变，通过油泵为液压系统提供动力来源。执行部件用于促成液压向机械能的转变，并以此来带动负载回转往复的循环。控制部件用于调节控制源温度、压力、流量、方向以及其他需要控制的部分。如比例控制阀、定植控制阀、开关控制阀等。辅助部件包括油箱、油管、压力表、滤油器、密封圈、油温控位器等。液压部件用做液压传播媒介。根据所用液压媒介的不同，液压部件分为乳化液压部件和矿物油液压部件两类。
2 煤矿采掘机械面临的环境
煤矿采掘机的作业环境位于地下，它面临的是一个非常复杂的环境。采掘机液压系统的安全稳定运行必须拥有品质好的油液作为能量转化的媒介。优质的油液应该满足良好的抗乳化性、水解安定性、抗泡性、空气释放性及合适的黏度等。这些因素是影响采掘机液压系统运行的关键指标。合适的黏度是确保采掘机械液压系统运行保持最佳状态不可缺少的条件。在煤矿采掘作业中，采掘机械液压系统处于一个扰动、噪音、粉尘、冲击、振动、炮声、非石、水侵入、温度差、压力差等环境。在这个环境下，采掘机液压的油液系统容易被空气中的杂质所污染，液压系统本身也容易因为粉尘、水侵入等不利环境的影响，加速零部件的老化和损坏当正在掘进的煤矿作业面或通道发生冒顶、片帮等问题时，采掘机械液压系统很可能由于水侵入发生损坏。在采煤作业面放炮时，液压系统也可能由于井下巨大的振动和冲击发货所能倒架、歪架、漏油、油液污染等问题。
3 采掘机械液压系统故障的类型及原因
3.1 故障类型
根据故障发生的原因，可以将采掘机械液压系统故障分为油液、压力、流量及其他四种原因所致的故障。其中油液故障受油液质量影响较大，压力和流量原因受系统维护管理不当影响较大。 3.1.1 油液原因所致的故障 油液的品质受油液黏度、杂质含量、含水量、排气量、润滑性能等因素影响较大。当油液的黏度较大，在油面较低的情况，在阻力的影响下易导致吸油管吸不上油或发生堵塞。油液中如果杂质含量较多，也会造成黏度增加。油液中含水量增多，就会影响油液的水解安定性。液压系统在运行过程中，因为油管堵塞或油量较少，使得油量在弯道部分截面发生改变后易进入空气。空气意外流入泵体力，若不能及时排除，就会引发机械液压系统振动，进而导致零部件发生松动，埋下故障隐患或直接产生故障的发生。此外，除油液质量外，油量情况也会对采掘机械液压系统的运行造成影响。当油箱油液量不足或发生漏油问题，就会导致泵的动力不足，无法提供充足的油液压转换机械能的牵引力，致使采掘机械工作效率下降。
3.1.2 压力原因所致的故障
液压系统的油液压实情况是影响采掘机械压力系统稳定运行的另一重要因素。当油压发生不稳定，表现出油压突然上升、突然下降，或油压上升、下降反复不稳定，就会导致影响油液流量和流速的不稳定。在油液流速较慢时，节流通道壁内容易堆积杂质，造成节流阀堵塞。在油液压力不足或过低的情况下，压力脉动在阻力的作用下难以迅速降低，导致急性液压系统执行机构运动情况减慢。相反，在压力增高的情况下执行元件运动情况加快。这种采掘机械液压系统执行机构运行不稳定的情况不仅会导致采掘机运行能耗的增加，还会降低运行的效能，加速采掘机械系统液压系统各执行元件的损坏，缩短液压系统的使用寿命，不利于采掘机安全、可靠、稳定、高效的生产。
3.1.3 流量原因所致的故障 采掘机液压系统运行的速度受油液流量的直接影响。当有限发生漏油或供油不畅，导致油泵无法及时的向油压系统提供动力，机械液压系统动力部件与执行部件的能量转化就会发生不稳定的情况，从而影响采掘机的工作效能。能够引起流量变化的故障点主要发生在主系统、执行机构、控制系统及主系统与执行机构的判断上几个方面。主系统故障点多发于油箱、油泵、敏感压力阀、Ls供油及Ls过滤器、联阀首联上的安全阀、回油过滤器。执行机构的故障多发于先导组件供油不畅及漏油、联阀换向阀芯滞涩及泄漏、压力补偿器弹簧疲劳、执行元件泄漏。控制系统的故障多发于设备参数调节不当、平衡阀损坏节调节不当、主控系统控制的执行机构压力参数达不到或达到了压力参数却执行不到压力。
3.1.4 其他故障 其他故障包括油液温度过高、执行元件在齐赛作用下发生爬行、回油路堵塞等等的问题。其中油泵泄漏包含油气含量增加、油泵泄漏、安全阀调整不当、弹簧疲劳等可能。
3.2 故障原因分析 油液质量是影响机械液压系统安全可靠运行的重要因素之一。根据对采掘机械液压系统故障类型的分析，笔者认为造成其故障的主要原因是多方面的。油液的质量由粘度、杂质含量、含水量和润滑性能五个维度所决定。根据影响油液质量的维度，分析油机械液压系统常见的原因可能有以下一些：①采掘机械液压系统采用了劣质油或和质量不达标的油;②油液及液压系统各零部件维护管理不当;③采掘机械液压系统在运行中保护及管理不当，造成油液中水侵入;④空气中所含的杂质对油液造成了污染;⑤油箱内或油液中不小心混入其他油液;⑥液压系统故障未能及时排除导致油液被污染。结合采掘机的生产与管理，油液之所以会造成采掘机械压系统故障，笔者认为与采掘机械液压系统日常维护及运行管理不当有着紧密的关系。在日常管理中，采掘机械液压系统长期采用质量较低的油液（包括生油液），日间维护检查不细致，拆件和清洗不彻底户或处理不当，未能及时更换滤油器等油液及液压附件，保护过程中处理不当造成油乳化或含气量增加，或混入其他油液，以及油箱油位较低，未能及时补充油液等等，都给采掘机械油压系统发生故障造成不利影响。在最终，在多条件因素的互相作用及影响下，加速了采掘机械液压系统故障的发生。
4 采掘机械液压系统维护措施
4.1 加强液压油温的控制 对于液压系统的运行而言，液压油温便宜保持在一个相对稳定合适的温度。要求液压油温应始终保持低于60℃。在维护过程中，通过监测油温了解油温状态，并采取冷却状态。此外，还要及时清除附着在液压设备上的污染物，来提高散热效果。还可以通过在液压传动系统增装冷却装置，来预防油温升高过快的问题，更好的控制油温。
4.2 预防空气进入液压系统 在日常维护中，应加预防空气进入油箱。维护人员可通过增加对油箱油位的检查，并及时补足油量，来预防空气进入液压传动系统。此外，还应加强对油箱密封性的检查。对于排气较差的油箱，可通过在顶部增装排气装置，确保能够及时排除油箱内部的空气。
4.3 加强油液污染防护 为了保证机械液压系统能够稳定运行，首先应保证加入的是优质油。在此基础上，加强油液污染的防护。日常维护中，应做好油液储存保护，以免杂质或其他油液混入优质油。对于可能造成油液污染的环节，应加强控制及管理。此外，还可以通过增装油液过滤装置来起到多液压系统运行中油箱内油液的过滤和净化。在过滤装置清洗中，应谨慎仔细的操作，预防油液中混入水或清洗不彻底问题的发生，来保证油液净化的可靠性。
5 结语
综上所述，煤矿采掘中液压系统在复杂的环境中面临着较高的故障风险。这种风险主要来源于油液、流量、压力等方面。造成油液污染、流量变化、压力变化的原因来自于多方面。根据本文研究，空气污染、水污染、维护不当、其他油液的混入等原因是造成采掘机械液压系统故障的主要原因。根据原因，在采掘机械运行的生命周期内，应加强对液压系统油液、流量、压力等因素的控制，通过监测及定期检查及时了解油液质量，了解采掘机械液压系统其他零部件的使用情况及寿命，及时更换老旧化的零部件和质量不合规定的油液，为采掘机械液压系统的安全运行提供一个良好的条件基础。
参考文献：
[1]吴焕廷，吴学.煤矿采掘机械液压系统故障分析及维护[J].设备管理与维修，2020（02）：66-68.
[2]袁佳武.煤矿采掘机械液压系统故障及维护分析[J].当代化工研究，2020（17）：88-89.
[3]程俊強.煤矿采掘机械液压系统故障分析及维护[J].山西煤炭管理干部学院学报，2015（02）：91-93.
[4]王新文.煤矿采掘机械液压系统故障分析及维护探究[J].能源与节能，2018（09）：151-152，188.
[5]廉春旭.煤矿采掘机械液压系统故障分析及维护[J].江西煤炭科技，2017（04）：62-64.