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4采矿设备液压油污染分析与控制

采矿设备液压油污染分析与控制


   压传动由于体积小、功率大 、易于控制等优点,在采矿设备中应用非常广泛。液压传动往往是一台设备的核心部位, 其工作的好坏直接影响着设备性能的发挥 。随着液压技术日趋精密 、高效和自动化 ,液压油污染对液压系统的影响也越来越突出。在大同煤矿集团的 40多个综采队大部分都使用液压牵引采煤机 ,根据我局多年的生产实践和近年来的统计资料表明, 采煤机的开机率一般为 30%左右,牵引速度为 5 m/min,综采工作面的液压事故占整个机电事故的 25%左右,严重制约着工作面产生能力的发挥 。经过分析 ,液压事故中约有 70%~ 75%是由液压油污染造成的 ,因此有必要对液压系统实施污染控制, 减少液压油污染所造成的事故,延长采煤机液压元件的使用寿命 ,从而提高采煤机开机率 ,提高综采工作面生产能力。

  1 液压油污染分析

  为了解液压油的污染情况, 我们对采煤机液压油进行了取样分析 。因牵引部液压元件绝大部分浸在油池中 ,油池中液压油的污染状况反映着系统中污染物的侵入和生成量的大小 , 而液压系统中液压油的污染状况直接影响着液压元件的使用寿命, 所以我们选择油池和液压系统主回路为取样部位 。取样瓶为一次性的塑料瓶 ,用蒸馏水冲洗 ,凉干 。采用颗粒浓度称重法

  进行污染物分析 ,主要步骤是 :

  (1)取摇晃均匀的油样 25 mL ,用经过 0.45 μm 微孔滤膜反复过滤 3 次的石油醚数倍稀释后 , 倒入干净的砂芯过滤装置的漏斗内 ,开动真空泵让液压油经过孔径 2 μm 的两张叠放的微孔滤膜。

  (2)将滤膜取下放入培养皿内 , 再放入烘箱内90℃&viewmn;5℃烘干 。

  (3)用万分之一天平称出试验膜和控制膜重量,用下式计算固体污染物含量:

  X =[(W 1 -W 2 )-(W 3 -W 4 )] ×100/ V

  式中  X ———固体污染物含量,mg/100 mL

  W 1 ———试验滤膜经试验后的重量,mg

  W 2 ———试验滤膜未经试验的重量,mg

  W 3 ———控制滤膜经试验后的重量,mg

  W 4 ———控制滤膜未经试验的重量,mg

  V———试验油样流过滤膜的体积,mL

  《综采设备油脂管理细则》规定的换油标准 :黏度变化超过原黏度的 &viewmn;15%, 含水量超过 0.1%,机械杂质超过 0.05%。经过取样化验分析后得知除黏度保持正常外, 污染度最高超过换油标准的 35 倍 ,含水量最高超过 10倍 ,这是液压系统所不能允许的 。

  2 液压油污染途径及危害

  2.1 液压油污染途径

  液压故障的主要原因是液压油污染 , 采煤机牵引部液压系统的污染情况很严重, 污染物主要由以下途径进入液压系统 :

  (1)元件装配和牵引部维修过程中, 由于环境恶劣及工作条件所限使污染物进入液压系统;

  (2)随新油进入。新油中存在一定的污染物, 在新油的储存、运输和注油过程中也能使污染物侵入 ;

  (3)采煤机在使用过程中牵引部发生故障, 有时需要开盖进行检查和处理事故, 虽然采取了一些措施防止煤尘侵入, 但由于这一过程时间较长,且周围环境恶劣 ,不可避免地使大量污染物进入采煤机的油池中;

  (4)液压马达密封质量较差 ,液压系统的温度 、压力都较高 ,密封很容易损坏,损坏后污染物即由此进入油液 ,继而污染液压系统 ;

  (5)液压元件磨损生成。油液污染造成液压元件磨损而又成为新的污染物 ,且硬度较高 ,对液压件造成相当大的危害。

  2.2 液压油污染的危害

  1)固体颗粒污染的危害

  固体颗粒进入液压系统中主要的危害是磨损元件的表面,使元件的密封性能下降,造成泄漏;另一方面,固体颗粒可能会堵塞系统中的阻尼孔, 较大的颗粒甚至会把阀芯支开 ,使设备发生故障 ,不能正常工作 。

  2)水污染的危害

  水在液压系统中的介入就会严重腐蚀金属表面,加速液压元件的老化, 降低元件的使用性能 。水还会使液压油氧化变质并与液压油中的某些添加剂产生黏性胶质,引起过滤器堵塞和使阀芯动作不灵活 。另外 ,由于水的存在 ,油液中的微生物容易繁殖,大量的微生物将引起油液的变质, 降低液压油的各项性能和加速液压元件表面的腐蚀。

  3)空气污染的危害

  根据湿度、压力和系统液压油搅拌状况的不同 ,空气以游离 、混入和溶解 3种状态存在于液压油中。空气对液压油污染造成的危害主要是:(1)降低液压油的体积弹性模数和刚度, 造成液压系统能量传递变慢,降低准确度 ,并使液压系统工作不稳定和系统惯性增大 ;(2)产生气蚀, 使元件表面产生微小的麻点,影响元件的使用性能;(3)产生气穴噪声, 使机组振动和爬行;(4)产生不完全燃烧 ,使油温升高液压油变质 。

  3 液压油污染控制方法

  为了控制采煤机的液压油污染, 我们采用了一系列的油脂管理措施 。如新油必须在地面进行过滤, 执行专人领油、注油,专桶储存运输不能与其他牌号的油混用 ,专用工具注油的“三专”管理 ;勤换采煤机牵引部的精滤芯 ,定期换油 ,加强采煤机日常管理等 ,使采煤机液压事故有所下降, 并取得了一定的经济效益。除此之外,我们主要进行了以下几项推广使用和研制工作。

  1)推广应用液动滤油机

  为了降低采煤机牵引部油箱中污染物的含量, 在云岗矿和马脊梁矿分别对 AM-500 型采煤机配备了液动滤油机。液动滤油机使用泵站的乳化液作为动力,可向牵引箱注油和对牵引箱中的油循环过滤 ,过滤精度20 μm。每天检修班对牵引箱中的油过滤 40 min 左右,过滤前后各取一次油样,并定期从液压系统主回路中取样进行化验。

  化验方法:称重法 ,每 100 mL 油样所含污染物的重量 。

  使用滤膜:美国 2 μm 。

  从油样的化验结果可以看出, 过滤后牵引箱中的污染度较过滤前明显下降 。在使用液动滤油机的 4 个月期间,采煤机没有发生过因油脂污染造成的牵引事故,油脂消耗也大幅度下降, 根据这一试验结果 ,现在全局 40个综采队都配备了液动滤油机 。

  2)超强磁性接头的使用和液压系统过滤装置站的研制根据油样化验结果可以看出, 液压系统中液压油的污染度接近甚至高于油箱中油的污染度 , 这主要是因为油箱中的部分杂质被带入液压系统及液压元件在工作过程中产生的污染,极易造成液压事故 ,所以有必要对液压系统进行过滤 。超强磁性接头是一种吸附液压系统中铁磁性物质的过滤装置, 其超强磁性材料是一般磁性材料的 10 倍, 它安装在液压系统主回路中,用于过滤系统中的铁磁性物质。液压系统过滤装置设置在液压系统主回路中 ,可以对闭式液压系统进行过滤 ,过滤精度为 10 μm 或 20 μm , 并能适应液压油流动方向的变化 ,更换滤芯方便,满足采煤机液压系统工作压力和流量的要求。

  3)用KTP 型旋转式铁谱仪对采煤机液压系统进行跟踪监测及失效预报。利用KTP 型旋转式铁谱仪可以开展定性铁谱监测、油内铁磁性磨损总含量的测量 、润滑油和液压油理化指标的评价, 对采煤机各重点部位的润滑油和液压油进行分析,判断设备所处的运行状态 。从 1998 年 11月开始用铁谱仪对云岗矿使用的 AM-500 型采煤机进行跟踪监测 。在工作面生产期间共取油样 103 个, 并据此提出机器维护建议 , 对保证设备正常运行起到了积极作用。总结出一整套国产采煤机液压系统正常、异常 、失效前夕的状态判据,以此对 103 个液压油油样进行分析 ,扣除未出报告的 3 个 、取样有问题的 7 个,与实际工况相符的有 63 个 , 占 68.5%, 基本相符的有24 个, 占26.1%;预报不充分的 5 个 ,占 5.4%;完全错位的 0 个,取得了良好的监测效果。现在我们已在云岗矿和马脊梁矿建立了铁谱分析室 , 对集团所属的 15个矿的机械设备进行跟踪监测及失效预报。

  通过使用铁谱仪对采煤机进行跟踪监测及失效预报,用液动滤油机、超强磁性接头和液压系统过滤装置进行过滤 ,加强采煤机的日常管理 ,可以大幅度减少采煤机的液压事故 ,取得良好的经济效益 。实践证明 ,本文在对液压油样进行分析的基础上, 采用的控制液压油污染的方法是切实可行的 ,也可运用于其他的液压设备 。

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