田生琛

（甘肃镜铁山矿业公司，甘肃 张掖 734000）

桦树沟矿区井下凿岩设备主要分为中深孔凿岩设备及掘进凿岩设备，中深孔凿岩设备主要有Simba H1354台车、M4C台车、DL2720台车，掘进凿岩设备主要有Boomer282台车及DD2710台车。在上述各类设备中，最常见的设备故障为高压胶管的爆裂，而在井下特殊环境下更换高压胶管，则极易造成油品的污染。凿岩设备的核心为液压系统，在液压传动系统中，液压油起着关键作用，在凿岩设备中，它相当于人体的“血液”。因此，油品清洁度对于液压系统运行的稳定性具有很大影响。

1 液压系统的组成

液压系统在工作过程中，主要依靠液压油作为工作介质来完成整体工作，一个完整的液压系统主要包括五个组成部分，液压油与动力元件、控制元件、执行元件、液压辅件有效衔接起来，共同完成复杂的工作任务。液压系统与人体工作极为相似。

动力元件：动力元件能将原动力输出的机械能转化成最终的液压能，主要作用是给整个系统提供压力油。采掘设备主要由电机驱动液压泵给系统提供液压能，动力元件相当于整个液压系统的心脏。

执行元件：执行元件能把液压能转化成机械能，然后驱动整体的机械结构来完成工作。执行元件主要包括液压缸以及液压马达，执行元件相当于人体的各个躯干（手、胳膊、腿、脚等）。

控制元件：控制元件能够有效地控制系统的压力、流量、方向等，主要包括各类阀块（压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀）。控制元件主要通过对各方面进行控制，然后实现对整体元件速度以及方向的控制，从而有效地实现对设备的过载保护以及程序控制。控制元件相当于人体的大脑，给各个执行元件提供信号、指令。

辅助元件：指除动力元件、执行元件、控制元件以外的其他元件，如：管道、管接头、邮箱、过滤器等。

液压传动系统是一个整体，各元件间相互影响、相互制约。且各个元件之间都以一定的方式进行连接，特别是辅助元件，看似所起的作用不大，但缺一不可，缺少任何一件细小元件都会影响液压系统的正常运行。

井下采掘设备的动力源主要是1 kV的电能，在整个系统中，1 kV的电能通过电动机将电能转化成机械能输入至液压系统的液压泵中，液压油是整个系统运行过程当中的介质，电机所提供的机械能在经过液压泵之后可以转化成液压能，进行能量传递，然后通过控制元件（各类阀）转化为执行元件的机械能，实现执行元件（各种液压缸及液压马达）的需求动作，从而完成凿岩作业。

2 液压油的污染及其危害

2.1 污染物的种类、来源

在液压工作介质当中，只要是油液成分以外的物质，都将其归置为污染物。其中主要包括水、空气或者一些固体的颗粒等，此外，还有一些微生物、化学物质等。结合现场实际环境条件，井下采掘设备中油品的污染物主要为固体颗粒物（粉尘）、水以及空气。

2.1.1 粉尘

由于通风条件限制，井下作业环境较差，时常出现粉尘较多的情况。设备在此环境之下进行检修时，很难管控粉尘进入液压系统的途径。

在进行各类液压元件的更换作业时，比如更换液压缸、液压阀或者各类液压辅件，都需要拆下管接头进行更换。每当拆卸完管接头后，现场粉尘会直接与液压油接触。此外，设备高压胶管频繁爆裂后的更换过程中，粉尘也会通过接头与油品接触，造成液压油品的污染。桦树沟矿区井下凿岩设备平均每天都会有高压胶管爆裂的情况。

在进行液压油的加注作业时，若设备的油位过低，系统就会报警停机，此时便需要加注液压油。加注液压油的过程中，使用的加油工具、油品以及设备油箱口都会直接与现场粉尘接触，造成油品的污染。

2.1.2 水

井下采掘设备液压系统的降温主要靠水通过冷却器进行冷却来实现，此外，在进行凿岩作业时，现场产生的岩粉也是通过水来进行冲洗排污。水通过冷却器会进入液压系统，造成油品污染。

2.2 油液污染对液压系统的危害

1）颗粒污染物的堵塞和淤积引起元件故障。

2）加剧元件磨损，导致元件泄露、性能衰退、加速油液性能劣化变质等。

3）空气侵入会降低油液的体积弹性模量，使系统的刚性和响应特性变差；压缩过程能量的消耗会使油温升高，从而导致气蚀，加剧元件损坏，引起震动噪声；加速油液氧化变质，降低油液的润滑性；气穴破坏会摩擦副耦合件之间的油膜，加剧元件磨损。

4）油液中侵入的水与油液中某些添加剂的金属硫化物（或氯化物）作用产生酸性物质而腐蚀元件；水和油液当中的一些添加剂会发生反应，出现一些沉淀物或者胶质有害物，加快油液的变质；水会导致油液乳化，降低其润滑性；低温下的油液当中的微小的水珠会变成冰粒堵塞间隙孔，导致系统出现故障。

3 液压油的更换

在使用液压油的时候，液压油会因为外界的一些因素（如空气、水）以及内部的一些因素（如液压油的化学组成以及添加剂等），使工作介质或快或慢地发生物理变化、化学变化，进而逐步地老化变质。油液的变化主要表现在：水分增加、机械杂质增加、黏度增加或减少、抗乳化性变差、稳定性变差等。

为了保证液压系统工作的可靠性，要对油液的一些主要性能参数进行定期性、经常性地检测，当液压油劣化并超出规定的技术要求（换油指标）时，必须换油。常见的有以下三种换油方式。

3.1 定期换油法

依据主机的具体环境条件以及其对于油品的需求，规定好换油周期，按照实际的工作情况，比如运营半年或运营一年对其进行换油。然而，此种方法实际上并不科学，油品在使用过程中很容易被污染，而由于换油周期没到，往往会在油品污染的情况下还继续使用，影响液压系统稳定运行。

3.2 目测检验换油法

定期从运行的系统中抽取油样跟新油进行比较，观察油样的变化，比如油样是否出现了发黑、发臭的情况，或者检测人员自己感觉已出现了被污染的情况，就决定换油。实际上，这种方法存在着个人主观臆断的情况，因为每个人会根据自己的经验或者感觉的不同来对其进行判断，所以在使用此方法对换油进行判断时，存在一定的局限性。

3.3 定期取样化验换油法

定期对一些项目进行测定，比如定期对油样的腐蚀性、酸值等进行测定，之后跟规定的劣质油进行比对，一旦一项或者是几项超过了标准的话，就必须进行换油处理。换油指标也会因主机类型、工作条件及油品不同而异，但定期检测的项目大同小异。这种换油方式相对科学，可有效减少由于油液原因导致的系统故障，又能充分合理利用油液，减少浪费。

4 液压系统污染的控制措施

新设备投入使用之前，在各液压元件及管路之间装配时可能存在清洗不干净、夹杂有毛刺、杂质等污染物的情况，以下简要分析外界及系统内部因素造成的污染控制措施。

4.1 外界因素造成油液污染的控制措施

把存放液压油的容器放到干净地方；在油箱或油桶注入的地方放置好过滤装置，保证油箱跟油桶的密封性；从油桶中取油之前，首先应清除周围覆盖的污染物，比如粉尘等；加油之前应清洗器具，漏出来的油若未经过沉淀，不能返回油箱。

4.2 系统内部因素造成油液污染的控制措施

在系统中设置具有一定过滤度的过滤器，并且在日常使用过程中注意好维护以及检查，及时完成污染物的清理；如果发现污染度超标的情况，需及时查明原因，并及时消除污染源，避免出现更大的故障；定期进行油样取样，消除污染物以及各种水分的影响，并且明确需对哪些因素进行更好控制；若要将油箱放空，则需彻底清除油箱里的残留物。

5 结语

为保证油品清洁度，在设备使用及维护过程中，一定要减少系统性的污染，且在检修时候不应造成额外污染，这就要求工作人员必须要有高度的责任心，严格按照相关要求进行操作，不可将任何污染物带到系统当中。在拆装时，需要将油口包住，防止污染物的进入，更换的元件在安装之前必须清洗干净，加入的油品首先要进行过滤。此外，还应提高检修工作人员对污染问题的重视度，加强监督和检查，减少各种器具乱放情况，尽可能减少会使系统出现污染的机会，从而避免污染问题的产生。