李 華

(神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦，陜西 神木 719315)

0 引言

煤礦綜采泵站系統(tǒng)既為液壓支架提供足夠的動(dòng)力，又為采煤機(jī)等設(shè)備進(jìn)行冷卻降溫，還為工作面噴霧降塵和打掃衛(wèi)生提供水源，其自動(dòng)化程度和可靠性是煤礦綜采安全生產(chǎn)的重要保證[1-3]。神東公司以前多選用英國(guó)雷波泵站和德國(guó)卡瑪特泵站等優(yōu)質(zhì)的進(jìn)口泵站，但進(jìn)口泵站存在外方服務(wù)費(fèi)用高、備件供貨周期長(zhǎng)、技術(shù)封鎖等問(wèn)題，迫切需要高端開(kāi)發(fā)，使用國(guó)產(chǎn)化泵站[4-5]。隨著政策的要求和市場(chǎng)的需求，神東公司和北京天瑪、青島天信公司密切合作，充分借鑒和吸收進(jìn)口泵站的優(yōu)秀設(shè)計(jì)制造技術(shù)，并結(jié)合井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，由天瑪公司生產(chǎn)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化泵站設(shè)備，現(xiàn)對(duì)天瑪國(guó)產(chǎn)化泵站進(jìn)行優(yōu)點(diǎn)分析及常見(jiàn)故障的處理方法，以期更好地指導(dǎo)該泵站的推廣和應(yīng)用。

1 泵站構(gòu)成及優(yōu)點(diǎn)分析

1.1 泵站構(gòu)成

天瑪國(guó)產(chǎn)化泵站是天瑪公司生產(chǎn)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的礦用大流量泵站，整個(gè)泵站由乳化泵站系統(tǒng)、噴霧泵站系統(tǒng)及電控系統(tǒng)3部分組成，采用八泵五箱結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)。乳化泵站系統(tǒng)和噴霧泵站系統(tǒng)由天瑪公司設(shè)計(jì)完成，乳化液泵站主要為支架提供足夠的動(dòng)力源，噴霧泵站主要為工作面噴霧降塵和煤機(jī)冷卻降溫。電控系統(tǒng)由青島天信公司設(shè)計(jì)完成，主要作用是對(duì)乳化泵站系統(tǒng)和噴霧泵站系統(tǒng)進(jìn)行控制和保護(hù)。

乳化泵站系統(tǒng)：該系統(tǒng)采用五泵四箱結(jié)構(gòu)，由4臺(tái)常規(guī)乳化泵、1臺(tái)高壓乳化泵、2個(gè)常規(guī)乳化液箱、1個(gè)獨(dú)立的緩沖回液箱、1個(gè)獨(dú)立的乳化油箱、2臺(tái)離心式增壓泵、2臺(tái)離心式中轉(zhuǎn)泵、1臺(tái)離心式配比泵、1臺(tái)離心式循環(huán)泵和1個(gè)蓄能器站組成。乳化泵通過(guò)電控調(diào)壓和機(jī)械調(diào)壓共同控制，實(shí)現(xiàn)乳化泵加載和卸載功能。4臺(tái)常規(guī)乳化泵為工作面支架提供常規(guī)動(dòng)力，1臺(tái)高壓乳化泵專(zhuān)門(mén)為支架大柱的升降提供動(dòng)力，從而滿足綜采工作面液壓支架用液的需求，保證了正常生產(chǎn)。

噴霧泵站系統(tǒng)：該泵站系統(tǒng)采用三泵一箱的結(jié)構(gòu)，由3臺(tái)噴霧泵、1個(gè)水箱、2臺(tái)離心式增壓泵、1個(gè)蓄能站組成。由于噴霧泵只是將額定流量和壓力的水輸送到綜采工作面，并不構(gòu)成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，所以噴霧泵站系統(tǒng)只采用機(jī)械調(diào)壓方式。3臺(tái)噴霧泵中的1臺(tái)、2臺(tái)或者3臺(tái)噴霧泵可以同時(shí)啟動(dòng)，從而滿足綜采工作面噴霧降塵和煤機(jī)冷卻的需要，保證了正常生產(chǎn)。

電控系統(tǒng)：該系統(tǒng)采用青島天信公司的設(shè)計(jì)，主要用于控制和監(jiān)測(cè)泵站的啟停和運(yùn)行過(guò)程，由主站和各分站組成。主站采用遠(yuǎn)程控制、手動(dòng)控制和自動(dòng)控制3種模式，主要控制泵站的運(yùn)行，進(jìn)行各種參數(shù)的設(shè)置，顯示和記錄各種狀態(tài)信息以及存儲(chǔ)狀態(tài)信息便于故障查詢。分站分為近控、閉鎖和遠(yuǎn)控3種狀態(tài)，主要控制單泵的運(yùn)行，進(jìn)行所屬參數(shù)的設(shè)置以及顯示狀態(tài)信息。主站和分站之間采用CAN通訊，并且所有泵的先導(dǎo)及反饋均由主站與聯(lián)力開(kāi)關(guān)之間通過(guò)較為先進(jìn)的RS485通訊實(shí)現(xiàn)。

1.2 優(yōu)點(diǎn)分析

增加乳化油箱系統(tǒng)：井下乳化油的存放和使用是一大難題，乳化油桶存放在井下聯(lián)巷中，既不美觀也不安全[7-8]；距離較遠(yuǎn)時(shí)油泵抽不上油，損壞油泵；向順槽翻滾油桶時(shí)特別費(fèi)力；每天都要加油，耗費(fèi)時(shí)間。天瑪泵站設(shè)計(jì)增加了1個(gè)專(zhuān)用的乳化油箱，用1臺(tái)乳化油泵將乳化油從油桶抽入乳化油箱，另1臺(tái)乳化油泵將乳化油從乳化油箱抽入乳化液箱。乳化油箱可存放井下大概一個(gè)星期的用油量，乳化油桶不用再卸車(chē)，從車(chē)上抽完油后，空油桶直接回收，并且乳化油箱在移變列車(chē)上，和列車(chē)一起移動(dòng)，避免了距離較遠(yuǎn)導(dǎo)致乳化油泵吸程不夠的現(xiàn)象。

增加回液箱系統(tǒng)：泵站設(shè)計(jì)增加了1個(gè)回液箱系統(tǒng)，由1個(gè)單獨(dú)的回液箱和2臺(tái)中轉(zhuǎn)泵共同組成。增加單獨(dú)的一個(gè)回液箱既可以增加乳化液的存儲(chǔ)容量，也對(duì)大采高工作面的大量回液起到更好的緩沖作用，還更好地對(duì)乳化液起到了沉淀雜質(zhì)和消除氣泡等作用，然后再由2臺(tái)中轉(zhuǎn)泵抽入另外2個(gè)乳化液箱，供泵站更好地使用。

增加高壓泵：泵站設(shè)計(jì)增加了1臺(tái)高壓泵(出口壓力可以達(dá)到45 MPa，流量200 L/min)，順槽新布置高壓膠管到支架，專(zhuān)門(mén)為立柱直接供液，從而在大采高工作面可以更快地升緊立柱，保證支架初撐力，對(duì)頂板進(jìn)行了有效支護(hù)，解決了大采高工作面頂板壓力大導(dǎo)致冒落的問(wèn)題。不僅系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠，不影響原支架的各項(xiàng)功能，而且可根據(jù)實(shí)際使用情況，自由選擇使用。

改進(jìn)乳化液混液系統(tǒng)：泵站改進(jìn)的乳化液混液系統(tǒng)由1臺(tái)配比泵、1臺(tái)循環(huán)泵和1臺(tái)混液器組成。正常運(yùn)行時(shí)由配比泵抽出水箱清水，和乳化油經(jīng)混液器混合，配比出固定濃度的標(biāo)準(zhǔn)乳化液，由于混液器自身設(shè)計(jì)原理，最大的配比濃度存在一定極限值[9-10]。雖達(dá)到要求但不是很高，在特殊情況下，當(dāng)工作面需要的乳化液濃度高出混液器配比濃度時(shí)，就可以由循環(huán)泵抽出乳化液，和乳化油經(jīng)混液器混合，配比出更高濃度的乳化液，乳化液隨著不斷循環(huán)，濃度會(huì)不斷上升，從而達(dá)到任何需要的濃度。

采用RS485通訊系統(tǒng)：英國(guó)雷波、德國(guó)卡馬特進(jìn)口泵站和聯(lián)力開(kāi)關(guān)之間都采用的先導(dǎo)控制，每一臺(tái)電機(jī)都需要2根先導(dǎo)線控制，線路太多既不容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，出現(xiàn)故障也不容易處理。青島天信的電控系統(tǒng)和聯(lián)力開(kāi)關(guān)之間采用了更加先進(jìn)的RS485通信，僅使用了1根四芯通信線，不僅美觀大方，出現(xiàn)故障容易查找，而且為以后的數(shù)據(jù)上傳和遠(yuǎn)程控制打下了良好基礎(chǔ)。

單泵采用兩種供液方法：①增壓泵供液方法，工作液由儲(chǔ)液箱經(jīng)增壓泵加壓后供入泵頭吸水盒，可有效地排除泵頭空氣，從而減少泵體抖動(dòng)、壓力不穩(wěn)定和泵不加載等故障。但當(dāng)增壓泵自身因各種故障不能運(yùn)行時(shí)，其反而阻礙了主泵供液，導(dǎo)致主泵無(wú)法工作；②直接管路供液方法，工作液直接由儲(chǔ)液箱經(jīng)管路供入泵頭吸水盒，設(shè)備簡(jiǎn)單明了，但主泵運(yùn)行有時(shí)會(huì)進(jìn)入空氣。主泵運(yùn)行時(shí)一般采用增壓泵供液方法，在其出現(xiàn)故障時(shí)，再采用直接管路供液方法，從而最大程度維護(hù)了設(shè)備正常運(yùn)行，保證了安全生產(chǎn)。

單泵采用獨(dú)立的強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)：英國(guó)雷波、德國(guó)卡馬特進(jìn)口泵站所采用的強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，都是潤(rùn)滑油泵在主泵的傳動(dòng)軸上，在主泵曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)潤(rùn)滑油泵才能運(yùn)行，形成油膜保護(hù)設(shè)備，稍微有點(diǎn)異常沒(méi)有及時(shí)形成油膜，就會(huì)導(dǎo)致曲軸損毀的現(xiàn)象，天瑪泵站經(jīng)過(guò)改進(jìn)采用獨(dú)立的強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑油泵由專(zhuān)用的油泵電機(jī)帶動(dòng)，并且在程序設(shè)定上先于主泵運(yùn)行，從而在主泵運(yùn)行前提供強(qiáng)制潤(rùn)滑，更加穩(wěn)定的為主泵提供潤(rùn)滑保護(hù)，維護(hù)了主泵的正常運(yùn)行，保證了安全生產(chǎn)。

噴霧泵采用兩種機(jī)械調(diào)壓方法：①機(jī)械卸載閥調(diào)壓方式，依靠調(diào)節(jié)卸載閥彈簧壓力的大小來(lái)調(diào)節(jié)噴霧泵的壓力，該方法在工作面水流量變化的情況下壓力可以保持恒定，但故障較多，不易維修；②截止閥調(diào)壓方式，依靠卸載管上截止閥閉合的大小，來(lái)調(diào)節(jié)噴霧泵的壓力，該方法維修簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，但當(dāng)工作面水流量發(fā)生變化時(shí)，需要人為調(diào)整來(lái)保證恒定壓力。噴霧泵運(yùn)行時(shí)一般采用機(jī)械卸載閥調(diào)壓方式，在其出現(xiàn)故障時(shí)，再采用截止閥的調(diào)壓方式，從而最大程度維護(hù)了設(shè)備正常運(yùn)行，保證安全生產(chǎn)。

2 常見(jiàn)故障分析

為了更加直觀地進(jìn)行分析，將不同類(lèi)型的故障描述和說(shuō)明以表格形式列出，見(jiàn)表1。

3 結(jié)語(yǔ)

神東公司和北京天瑪、青島天信公司聯(lián)合高端研發(fā)，由天瑪公司生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)化泵站設(shè)備，不僅具有進(jìn)口泵站的先進(jìn)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，還充分考慮了神

表1 不同類(lèi)型的故障描述和說(shuō)明

東公司井下現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，可以有效地替代進(jìn)口泵站，滿足神東公司高產(chǎn)高效礦井的要求。分析認(rèn)為，檢修人員應(yīng)該充分了解該泵站的設(shè)計(jì)原理，做好維護(hù)保養(yǎng)工作，提高故障判斷能力，可以縮短故障處理時(shí)間，更好地為區(qū)隊(duì)的安全生產(chǎn)服務(wù)。