天玛国产化泵站常见故障分析

2020-01-09李华

陕西煤炭 2020年1期

李华

(神东煤炭集团大柳塔煤矿，陕西神木 719315)

0 引言

煤矿综采泵站系统既为液压支架提供足够的动力，又为采煤机等设备进行冷却降温，还为工作面喷雾降尘和打扫卫生提供水源，其自动化程度和可靠性是煤矿综采安全生产的重要保证[1-3]。神东公司以前多选用英国雷波泵站和德国卡玛特泵站等优质的进口泵站，但进口泵站存在外方服务费用高、备件供货周期长、技术封锁等问题，迫切需要高端开发，使用国产化泵站[4-5]。随着政策的要求和市场的需求，神东公司和北京天玛、青岛天信公司密切合作，充分借鉴和吸收进口泵站的优秀设计制造技术，并结合井下现场实践总结的经验，由天玛公司生产出拥有自主知识产权的国产化泵站设备，现对天玛国产化泵站进行优点分析及常见故障的处理方法，以期更好地指导该泵站的推广和应用。

1 泵站构成及优点分析

1.1 泵站构成

天玛国产化泵站是天玛公司生产的具有完全自主知识产权的矿用大流量泵站，整个泵站由乳化泵站系统、喷雾泵站系统及电控系统3部分组成，采用八泵五箱结构，模块化设计。乳化泵站系统和喷雾泵站系统由天玛公司设计完成，乳化液泵站主要为支架提供足够的动力源，喷雾泵站主要为工作面喷雾降尘和煤机冷却降温。电控系统由青岛天信公司设计完成，主要作用是对乳化泵站系统和喷雾泵站系统进行控制和保护。

乳化泵站系统：该系统采用五泵四箱结构，由4台常规乳化泵、1台高压乳化泵、2个常规乳化液箱、1个独立的缓冲回液箱、1个独立的乳化油箱、2台离心式增压泵、2台离心式中转泵、1台离心式配比泵、1台离心式循环泵和1个蓄能器站组成。乳化泵通过电控调压和机械调压共同控制，实现乳化泵加载和卸载功能。4台常规乳化泵为工作面支架提供常规动力，1台高压乳化泵专门为支架大柱的升降提供动力，从而满足综采工作面液压支架用液的需求，保证了正常生产。

喷雾泵站系统：该泵站系统采用三泵一箱的结构，由3台喷雾泵、1个水箱、2台离心式增压泵、1个蓄能站组成。由于喷雾泵只是将额定流量和压力的水输送到综采工作面，并不构成一个循环系统，所以喷雾泵站系统只采用机械调压方式。3台喷雾泵中的1台、2台或者3台喷雾泵可以同时启动，从而满足综采工作面喷雾降尘和煤机冷却的需要，保证了正常生产。

电控系统：该系统采用青岛天信公司的设计，主要用于控制和监测泵站的启停和运行过程，由主站和各分站组成。主站采用远程控制、手动控制和自动控制3种模式，主要控制泵站的运行，进行各种参数的设置，显示和记录各种状态信息以及存储状态信息便于故障查询。分站分为近控、闭锁和远控3种状态，主要控制单泵的运行，进行所属参数的设置以及显示状态信息。主站和分站之间采用CAN通讯，并且所有泵的先导及反馈均由主站与联力开关之间通过较为先进的RS485通讯实现。

1.2 优点分析

增加乳化油箱系统：井下乳化油的存放和使用是一大难题，乳化油桶存放在井下联巷中，既不美观也不安全[7-8]；距离较远时油泵抽不上油，损坏油泵；向顺槽翻滚油桶时特别费力；每天都要加油，耗费时间。天玛泵站设计增加了1个专用的乳化油箱，用1台乳化油泵将乳化油从油桶抽入乳化油箱，另1台乳化油泵将乳化油从乳化油箱抽入乳化液箱。乳化油箱可存放井下大概一个星期的用油量，乳化油桶不用再卸车，从车上抽完油后，空油桶直接回收，并且乳化油箱在移变列车上，和列车一起移动，避免了距离较远导致乳化油泵吸程不够的现象。

增加回液箱系统：泵站设计增加了1个回液箱系统，由1个单独的回液箱和2台中转泵共同组成。增加单独的一个回液箱既可以增加乳化液的存储容量，也对大采高工作面的大量回液起到更好的缓冲作用，还更好地对乳化液起到了沉淀杂质和消除气泡等作用，然后再由2台中转泵抽入另外2个乳化液箱，供泵站更好地使用。

增加高压泵：泵站设计增加了1台高压泵(出口压力可以达到45 MPa，流量200 L/min)，顺槽新布置高压胶管到支架，专门为立柱直接供液，从而在大采高工作面可以更快地升紧立柱，保证支架初撑力，对顶板进行了有效支护，解决了大采高工作面顶板压力大导致冒落的问题。不仅系统简单、可靠，不影响原支架的各项功能，而且可根据实际使用情况，自由选择使用。

改进乳化液混液系统：泵站改进的乳化液混液系统由1台配比泵、1台循环泵和1台混液器组成。正常运行时由配比泵抽出水箱清水，和乳化油经混液器混合，配比出固定浓度的标准乳化液，由于混液器自身设计原理，最大的配比浓度存在一定极限值[9-10]。虽达到要求但不是很高，在特殊情况下，当工作面需要的乳化液浓度高出混液器配比浓度时，就可以由循环泵抽出乳化液，和乳化油经混液器混合，配比出更高浓度的乳化液，乳化液随着不断循环，浓度会不断上升，从而达到任何需要的浓度。

采用RS485通讯系统：英国雷波、德国卡马特进口泵站和联力开关之间都采用的先导控制，每一台电机都需要2根先导线控制，线路太多既不容易实现标准化，出现故障也不容易处理。青岛天信的电控系统和联力开关之间采用了更加先进的RS485通信，仅使用了1根四芯通信线，不仅美观大方，出现故障容易查找，而且为以后的数据上传和远程控制打下了良好基础。

单泵采用两种供液方法：①增压泵供液方法，工作液由储液箱经增压泵加压后供入泵头吸水盒，可有效地排除泵头空气，从而减少泵体抖动、压力不稳定和泵不加载等故障。但当增压泵自身因各种故障不能运行时，其反而阻碍了主泵供液，导致主泵无法工作；②直接管路供液方法，工作液直接由储液箱经管路供入泵头吸水盒，设备简单明了，但主泵运行有时会进入空气。主泵运行时一般采用增压泵供液方法，在其出现故障时，再采用直接管路供液方法，从而最大程度维护了设备正常运行，保证了安全生产。

单泵采用独立的强制润滑系统：英国雷波、德国卡马特进口泵站所采用的强制润滑系统，都是润滑油泵在主泵的传动轴上，在主泵曲轴转动的同时润滑油泵才能运行，形成油膜保护设备，稍微有点异常没有及时形成油膜，就会导致曲轴损毁的现象，天玛泵站经过改进采用独立的强制润滑系统，润滑油泵由专用的油泵电机带动，并且在程序设定上先于主泵运行，从而在主泵运行前提供强制润滑，更加稳定的为主泵提供润滑保护，维护了主泵的正常运行，保证了安全生产。

喷雾泵采用两种机械调压方法：①机械卸载阀调压方式，依靠调节卸载阀弹簧压力的大小来调节喷雾泵的压力，该方法在工作面水流量变化的情况下压力可以保持恒定，但故障较多，不易维修；②截止阀调压方式，依靠卸载管上截止阀闭合的大小，来调节喷雾泵的压力，该方法维修简单，运行可靠，但当工作面水流量发生变化时，需要人为调整来保证恒定压力。喷雾泵运行时一般采用机械卸载阀调压方式，在其出现故障时，再采用截止阀的调压方式，从而最大程度维护了设备正常运行，保证安全生产。