刘 勇， 申水旺

（潞安化工集团王庄煤矿， 山西 长治 046000）

1 研发背景

掘进机在运行过程中漏油是难以避免的情况，如果有油位过低，会导致油温异常，会加速油管的老化，加速液压元件的磨损，增加掘进机运行成本。如果掘进机缺少油位保护，现场职工要想及时停机和注油，必须时刻查看油位表。否则一旦油箱缺油，不但会加大掘进机液压系统的损耗，而且还不能及时察觉和处理油液渗漏故障。此外油桶非常笨重，注油时需要人力抬升给掘进机注油，特别费力，如果能在注油过程中采用风力，将极大地减轻工人的劳动强度。

目前，王庄煤矿四个掘进队现使用的功率较小的EBZ 型掘进机均没有油位保护，如果让厂家改造掘进机控制电路、加装油位保护和风动注油装置，材料和改造费用会比较昂贵，而且需经历多个程序审批步骤，特别耽误时间，经过反复研究和慎重考虑，王庄矿决定利用矿上的废旧和闲置材料，采用本矿职工自行改造的方式在掘进机上加装油位保护和风动注油装置，不仅节省了大额费用，而且还能短时间内投入使用，减少不利因素造成的损失。

2 掘进机缺油报警及风动注油装置的设计

2.1 缺油报警电路的设计

在油箱外面固定三个非接触式液位开关，分别固定在三个不同的位置，如下页图3 所示，从上往下依次为 YM1、YM2、YM3。如图 1 所示[1]，在掘进机电控箱中的控制回路中先接入一个非接触式液位开关的常开触点YM2，再将一个中间继电器KA1 和一个延时继电器KT 并联，将此并联的两个继电器与YM2 串接。加设一支路，在此支路中，电铃与KT 的延时断开触点串联，然后再与黄灯并联，最后串接在KA1 的常开触点上。再加设一个中间继电器KA2，其常开触点与另一个非接触式液位开关的常开触点YM3 并联，此并联回路再与KA1 常开触点串接。KA2 与红灯并联后串接在KA1 的常开触点上。在油泵的控制回路中，KA2 的常开触点串接到控制油泵的接触器KM 线圈上，用于切断和重启油泵。

图1 油箱缺油报警及抽油泵控制电路原理图

如图1 所示，当油位降到图2 中“黄色”位置时，常开触点YM2 吸合，KA1 和 KT 的线圈得电，KA1的两个常开触点闭合，其中一个闭合后使黄色指示灯亮。同时电铃得电后报警，这是为了及时提醒工人油位偏低，应补充油量或停机检修。如果是油液渗漏导致的下降异常，还能及时停机进行处理，避免油液的进一步浪费。电铃在响动一定时间后，KT 的延时断开触点断开，电铃声消失，省去人工关闭电铃的麻烦。当油位降到最低允许油位（图2 中“红色”位置）的时候，常开触点YM3 吸合，由于KA1 的另一个常开触点已经提前闭合，因而KA2 得电，其常开触点闭合，并且自保。这时红色指示灯亮。KA2 常闭触点断开，导致控制油泵电机的接触器KM 的线圈失电，油泵电机断电停机。这时即使油位上升，YM3 的常开触点虽然断开，但这时KA1 的常开触点仍然闭合，KA2 仍然通电，KA2 常开触点仍然处于断开状态，油泵仍然不能恢复运转。

再如图1 所示，当油箱中的油位升高到图2 中“黄色”位置时，常开触点YM2 断开，中间继电器KA1 失电，KA1 的常开触点断开，KA2 线圈所在的支路断开，自保状态解除，KA2 线圈失电，KA2 的常闭触点闭合。这时红色指示灯和黄色指示灯一块熄灭，同时油泵电机的控制回路接通，接触器KM 线圈得电，KM 的主触点闭合，油泵恢复运转。这样避免了油泵在油位较低，油量较少情况下运转对掘进机所造成的损害，也是为了延长油泵的冷却时间。同时，在黄灯和电铃所在支路上由于KA1 的另一常开触点断开，黄灯熄灭。

2.2 风动注油装置的设计

如图2 所示，在掘进机上安装一台气动隔膜泵（抽油泵）。取两根油管，将一根油管接到气动隔膜泵的压油口上，另一根油管一端接在吸油口上，另一端接在过滤器上。过滤器用于过滤油液中的杂质。气动隔膜泵的动力来自压风管，从压风管引出一根气管，接到电磁阀的进气口上。电磁阀的排气口与隔膜泵的进气口连接[2]。

如图3 所示，当油位在“停止注油”位置以下时，YM1 吸合，下降到图 2 中“红色”位置时，KA2 得电，KA2 的常开触点吸合，线圈KM1 通电，由于电磁阀线圈与KM1 主触点连接，电磁阀打开，气管开启，气动隔膜泵工作，油箱开始注油，而且该电路自保，使注油持续进行，即使过了“红色”和“黄色”位置。当一桶油抽完后，油箱仍没有注满，我们可以将油管放进下一桶油中，继续注油，如此重复，直到油桶中的油足够注到油箱中的“停止注油”（见图2）位置。当油箱中油位到达“停止注油”位置时，YM1 断开，电磁阀闭合，气管堵住，气动隔膜泵停止工作，注油过程停止。限位开关的YM1 接点与油箱上盖板须有一定距离，以防止油量过多或溢出来。电磁阀所在的电路中，KM1 常开触点和KA2 常开触点并联后又并联了一个按钮SB1，这是为了工人根据需要可以随时往油箱中注油。又在该回路中串联了一个旋钮，是为了随时让电磁阀关合。

3 掘进机缺油报警及风动注油装置的技术特点

1）该装置实现了油箱注油、油泵电源切断和接通的自动化控制。

2）可以通过灯光和报警提醒工人油位过低情况，使工人可以及时注油或停机检修，更换密封以减少油液的浪费。

3）该装置具有先报警后停机的特点，先是鸣笛提醒工人缺油，如果没有及时停机，待油位降到最低允许位置时，就会自动切断油泵电机，避免液压系统在低油量状态运行下所遭受的损害。

图2 利用电磁阀控制的风动注油装置示意图

图3 电磁阀电路原理图

4）该装置在油位下降时，在“黄色”和“红色”位置不会切断油泵电源，但在上升时，却在“黄色”和“红色”位置之间不能恢复油泵启动，此特点能延长油液和油泵冷却的时间，充分兼顾生产和设备保养。

5）该装置结构简单、部件较少、成本和安装费用低廉，不改变掘进机的电气结构，不影响掘进机的性能。

4 应用效果分析

掘进机缺油报警及风动注油装置提高了设备的自动化程度，完善了掘进机的保护功能。该装置在王庄煤矿8107 运巷、8107 高抽巷、9106 里风巷三个掘进面投入使用后，经队组反馈，该装置确实实现了掘进机在油箱油位较低情况下报警和自动中断油液做功过程，消除了工人时刻查看掘进机油位的紧张感，避免了掘进机液压系统在缺油运行状态下造成的损伤，降低了设备的运行和维护成本。仅8107 运巷，每月少更换的液压元件费用就达2 000 多元。因为实现了风动注油，以往需要至少四人，才能将100 kg左右的油桶抬高，给掘进机油箱注油。该装置投入使用后，只需两人轻松完成，真正将工人从繁重的注油工作解脱出来，有效地减轻了工人的工作强度。我们还可以将该装置的电路部分改成集成电路或PLC，变得更加轻巧和耐用，以便更好地推广应用。