李志紅 馬宏業(yè) 梅瑞

摘 要：對煤礦井下使用的管道除銹提出了一種新工藝處理方法，實(shí)現(xiàn)了對管道外、內(nèi)壁同時進(jìn)行除銹，除銹過程全自動，形成了流水線作業(yè)，除銹質(zhì)量、速度雙提升，人員投入、成本雙下降。現(xiàn)場驗(yàn)證效果顯著，解決以往采用人工上料、砂輪打磨除銹體力勞動強(qiáng)度大，效率低，除銹質(zhì)量差，防銹處理達(dá)不到重新噴漆預(yù)期效果，抗腐蝕能力差，處理過程中灰塵及噪音大，對環(huán)境造成很大污染和危害人員健康問題。新工藝除銹處理方法已經(jīng)推廣應(yīng)用，達(dá)到管道內(nèi)、外壁銹斑清除的目的。

關(guān)鍵詞：新工藝 管道除銹 全自動 流水線

中文分類號：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

引言

隨著綜采、綜掘機(jī)械化在煤礦的大規(guī)模應(yīng)用，大批高產(chǎn)高效礦井逐漸形成，該類礦井采掘速度快、巷道延伸長，則供水、壓風(fēng)、排水、注漿、注氮管路系統(tǒng)敷設(shè)頻繁且距離較長，需使用大量管路。按照煤礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化要求，管路必須除銹經(jīng)過噴漆防腐處理方可使用。

目前管道除銹靠人工使用鋼絲刷或用角磨機(jī)操作，效率低，且除銹質(zhì)量差，防銹處理達(dá)不到預(yù)期效果，抗腐蝕能力差。因管路在井下潮濕污染的環(huán)境下使用，管道外壁、內(nèi)壁腐蝕十分嚴(yán)重，造成管壁厚度減少，耐壓指標(biāo)下降，對生產(chǎn)和安全構(gòu)成隱患。故井下拆卸下來的管道需升井除銹防腐后再使用。

目前煤礦管道除銹普遍采用砂輪打磨進(jìn)行處理，此方法存在如下問題：

1、管道除銹采用砂輪打磨進(jìn)行處理中安全隱患非常大，打磨過程中的銹塊很容易把人打傷，另外，處理后使管道壁厚減小，達(dá)不到井下安全使用標(biāo)準(zhǔn)，存在安全隱患;

2、每次除銹投入人員多，上料需要人工搬運(yùn)，體力勞動強(qiáng)度大，費(fèi)工、費(fèi)時，效率低，并且處理過程中灰塵大，對環(huán)境造成很大污染和危害操作人員身體健康。

因此，采用先進(jìn)自動化除銹裝置代替人工除銹就顯得極為必要和迫切。

經(jīng)過多年迅速發(fā)展起來高壓水射流技術(shù)應(yīng)用在各行業(yè)運(yùn)用已體現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)越性。隨著大型化、智能化以及專用化的高壓水射流設(shè)備的迅速發(fā)展，該技術(shù)也滲透眾多應(yīng)用領(lǐng)域。高壓水射流以水為工作介質(zhì)，通過增壓設(shè)備和特定形狀的噴嘴產(chǎn)生高速射流束，具有極高的能級密度，合理的用于除銹清洗作業(yè)中。所謂高壓水射流，將自來水由高壓泵進(jìn)行加壓，以某種適合的壓力通過特殊設(shè)計(jì)的噴嘴，并以極高的速度噴出的高能量、高集中的水流，來進(jìn)行管道的內(nèi)壁、外壁除銹以及其它污物。

高壓水射流自動裝置除銹主要優(yōu)點(diǎn)：成本低、效率高、質(zhì)量好、速度快、無環(huán)境污染、安全性好。

1、管道自動除銹上下料流水線的主要組成及工作原理

根據(jù)管道除銹的工藝要求，確定了流水線的總體方案。該流水線主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、高壓泵站系統(tǒng)4部分組成。

1.1、機(jī)械結(jié)構(gòu)

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)由上料架、管道輸送機(jī)構(gòu)、水射流噴嘴固定行走框架、工作臺、下料架部分組成，見圖1 。

1.1.1、上下料架

上料架由置料架、液壓支柱、導(dǎo)向板組成。當(dāng)置料架上放上管道時，液壓支柱支起置料架形成一定角度，管道利用自重滾到鋸齒形輸送板塊上，導(dǎo)向板自動對管道進(jìn)行校整調(diào)平。除銹完的管道由工作臺上移到下料架，液壓支柱支起置料架形成一定角度，管道利用自重移動到地面上。

1.1.2、管道輸送機(jī)構(gòu)

輸送機(jī)構(gòu)由兩塊鋸齒形輸送板塊組成，其中一塊是固定的，另一塊由液壓支柱控制可以上下移動，兩塊鋸齒形輸送板塊有一定錯位，利用鋸齒錯位可以把管道向前輸送到工作臺上。

1.1.3、水射流噴嘴固定行走框架

行走框架上安裝移動軌道、步進(jìn)電機(jī)、水射流噴嘴，水射流噴嘴在步進(jìn)電機(jī)控制下可以左右移動，噴嘴噴出由高壓泵站產(chǎn)生的高壓水射流，除去管道表面上銹斑。

1.1.4、工作臺

工作臺由兩個主動輪兩個從動輪組成，管道放置在上面，主動輪由電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)，帶動管道旋轉(zhuǎn)。

1.2、液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)為液壓支柱提供驅(qū)動力，使各運(yùn)動部分按照程序控制的要求進(jìn)行動作。主要包括液壓缸、電機(jī)、油泵、電磁換向閥、溢流閥、液控單向閥、壓力表及各種壓力調(diào)節(jié)閥。在液壓系統(tǒng)中安裝液壓單向閥其目的是當(dāng)油管破裂時液壓系統(tǒng)失壓情況下，使油缸處于保壓狀態(tài)以保證液壓系統(tǒng)的安全。

1.3、電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)由可編程控制器、控制程序、變頻器、行程開關(guān)、按鈕組成。PLC控制穩(wěn)定可靠，維修方便，能在各種現(xiàn)場的惡劣環(huán)境中工作，并可根據(jù)工藝要求隨時更改動作流程。由變頻器控制高壓泵站機(jī)，可實(shí)現(xiàn)高壓泵站輸出水射流的流量平穩(wěn)并可無級調(diào)整水射流的大小。

1.4、高壓泵站系統(tǒng)

由電機(jī)、精密過濾器、前置增壓泵、柱塞泵、換熱器、氣動高壓閥組成。電機(jī)驅(qū)動增壓泵，實(shí)現(xiàn)電能與高壓水能的轉(zhuǎn)換，通過變頻器來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速從而控制泵的流量，通過氣動控制閥門來實(shí)現(xiàn)高壓水射流的控制。

1.5、電氣控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)對管道自動上、下料機(jī)構(gòu)、管道輸送機(jī)構(gòu)、高壓泵站、工作臺及每個橫向行走機(jī)構(gòu)獨(dú)立控制，確保其運(yùn)行狀態(tài)互不影響。自動除銹裝置的除銹起止位置、橫縱向移動時間和距離均為可調(diào)，采用行程開關(guān)控制。自動控制系統(tǒng)以PLC為核心，通過控制程序、繼電器的配合使用，完成自動除銹過程。

控制程序見2。

2、主要技術(shù)參數(shù)

2.1、超高壓泵站參數(shù)

2.2.1、供電電壓（V）：AC ：380V（允許電壓波動±10%）;

2.2.2、泵壓力：2000bar;

2.2.3、作業(yè)壓力：1800bar;

2.2.4、流量：30L/min;

2.2.5、驅(qū)動功率：90KW;

2.2.6、柱塞數(shù)量：3;

2.2、液壓站

2.2.1、供電電壓（V）：AC ：380V（允許電壓波動±10%）;

2.2.2、泵壓力：250bar;

2.2.3、流量：16L/min;

2.2.4、驅(qū)動功率：4KW;

2.2.5、油泵結(jié)構(gòu)：齒輪式;

3.3、控制柜

3.3.1、供電電壓（V）：AC ：380V（允許電壓波動±10%）

3.3.2、主電機(jī)啟動方式：軟啟動

3.3.3、主控PLC系統(tǒng)：Siemens

3.3.4、輔助中間控制：CHNT

3、結(jié)束語

煤礦井下管道自動除銹裝置除銹與傳統(tǒng)的機(jī)械式除銹相比，可產(chǎn)生如下效果：基于高壓水射流

3.1、無污染：高壓水射流以清潔的自來水作為介質(zhì)，對環(huán)境沒有任何污染，并且噴射出的射流霧化后還能降低除銹作業(yè)區(qū)的粉塵濃度，不需除銹后處理，屬環(huán)保型除銹方法?；诟邏核淞?/p>

3.2、不腐蝕：水射流中沒有任何酸堿藥劑、清潔劑，既不腐蝕管道，又不會損傷被除銹對象的基體。

3.3、質(zhì)量好：除銹裝置的除銹質(zhì)量可達(dá) Sa50級，其表面粗糙度可達(dá)理想的狀態(tài)，有利于提高漆膜附漆膜附著力。涂層未于

3.4、除銹效率高：任何尺寸大小不一、形狀的管道，只要選擇了正確的水射流參數(shù)，即壓力、流量功率及噴頭選擇合適，就能高速、有效的除銹。基于高壓水3.5、除銹成本低：高壓水射流使用自來水為介質(zhì)，同時又選擇了高強(qiáng)度、高耐磨性的噴咀、噴頭作噴射槍具，其磨損程度非常微小，綜合成本低、效率高的雙重效果。高壓水射流除銹屬細(xì)射流噴射，除銹時只用水、電，所用噴咀直徑小，每小時只消耗水1～3，屬于節(jié)水環(huán)保型技術(shù)?；诟邏核Q枷辟醞簽

3.6、應(yīng)用范圍廣：能方便地完成常規(guī)除銹方法難以完成的除銹作業(yè)，能除銹形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件。此種除銹方法對設(shè)備、管道的大小、材質(zhì)、形狀及垢物種類均無特殊要求，因此應(yīng)用范圍極其廣泛。

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作者簡介：

李志紅，1975年08月生，男，安徽懷寧人，碩士研究生，研究領(lǐng)域?yàn)槊旱V掘進(jìn)。已發(fā)表論文7篇。

馬宏業(yè)，1983年12月生，男，河南周口人，碩士研究生，研究領(lǐng)域?yàn)槊旱V掘進(jìn)。已發(fā)表論文5篇。

梅瑞，1977年10月生，男，安徽淮南人，高級技師，研究領(lǐng)域?yàn)槊旱V機(jī)電。已發(fā)表論文2篇。