《综采装备及其智能化技术》 课件 第7章 高水基液压系统及其智能化技术

第7章高水基液压系统及其智能化技术7.1高水基液压系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造煤矿井下高水基供液系统，由清水泵向乳化液泵站液箱供水，在乳化液液箱与乳化油完成自动配比，再经过泵站出口出由高压过滤站过滤，经过管路到达液压支架，经过液压支架的手动反冲洗过滤装置，再达到电液控换向阀，通过电液控换向阀控制液压支架的各个动作，最后液压支架回液经过管路和回液过滤站返回液箱。7.1.1概述1第7章高水基液压系统及其智能化技术7.1高水基液压系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造由于煤矿井下独特的防爆、阻燃、环境友好等要求，液压支架液压系统一般采用难燃型高水基乳化液——采用3-5%乳化油+95-97%水混合。7.1.2高水基液2第7章高水基液压系统及其智能化技术7.1高水基液压系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造高水基液特点：黏性低润滑性弱导电性强易汽化弹性模量大7.1.2高水基液3第7章高水基液压系统及其智能化技术7.1高水基液压系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1.3系统组成由于支架每一个执行元件的动作一般情况下是相互独立的，所以控制一个执行元件的液压系统是一个独立的单元，整个液压系统是由若干个这样的独立单元并联组成的。4动力元件：乳化液泵控制元件：换向阀（手动换向阀、电液换向阀）执行元件：（立柱、各种千斤顶）辅助元件：单向阀（液控单向阀、单向锁、双向锁），辅助液压元件（安全阀、截止阀、过滤器等）、管路辅件（高压胶管、接头及辅件等）第7章高水基液压系统及其智能化技术7.1高水基液压系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1.3系统组成以煤矿最常用的中厚煤层两柱掩护式支架单架液压系统为例，一般由立柱系统和千斤顶系统组成。立柱系统包括：立柱、换向阀、液控单向阀及安全阀。千斤顶系统包括：推移油缸、伸缩梁油缸、护帮油缸、平衡油缸、侧护油缸、底调油缸、抬底油缸，以及换向阀和若干安全阀、单向锁、双向锁等。5第7章高水基液压系统及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1高水基液压系统7.1.4支架回路6第7章高水基液压系统及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1高水基液压系统7.1.4支架回路①互帮回路7第7章高水基液压系统及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1高水基液压系统7.1.4支架回路8一、二级护帮同时伸展第7章高水基液压系统及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1高水基液压系统7.1.4支架回路9一级护帮收回、二级护帮保持第7章高水基液压系统及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1高水基液压系统7.1.4支架回路10一级、二级护帮均收回第7章高水基液压系统及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1高水基液压系统7.1.4支架回路②平衡、推移、侧护回路11第7章高水基液压系统及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1高水基液压系统7.1.4支架回路③立柱、抬底回路12第7章高水基液压系统及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1高水基液压系统7.1.4支架回路④底调回路13第7章高水基液压系统及其智能化技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.1高水基液压系统7.1.4支架回路⑤喷雾回路14THANKS15第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造16乳化液泵站是智能化采煤工作面的主要装备之一，是把机械能转变为液压能的能量转换装置，是液压支架的动力源。乳化液泵站简称泵站，它在综采工作面有两种布置方式：一种是上、下顺槽各设置一组泵站，从工作面两端同时向工作面液压支架等液压装置供液；另一种是将泵站全部设置在下顺槽的设备列车上，向工作面液压支架及其它用乳化液的液压装置供液。第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.1泵站构成17乳化液泵站是由乳化液泵、乳化液箱及附属装置组成。乳化液泵站在实际使用时，往往是同时安装两台乳化液泵和一个乳化液箱，所以通常称“两泵一箱”。有时也可多台泵和多个液箱组成一个泵站系统，当工作面液压设备需要增加供液量时，可让多台乳化液泵并联工作，从而满足生产的需要。第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.1泵站构成18国内乳化液泵站由两台泵或三台泵组成，采用一台使用一台备用，或两台使用一台备用的模式运行，乳化液泵上安装有安全阀和液控的机械卸载阀，液箱上安装有高压过滤器、交替阀和蓄能器。国外的乳化液泵站一般由四台泵组成，三台使用一台备用，配备完善的电控系统可根据工作面的需要实现一台泵到三台泵同时供液，满足综采工作面对乳化液流量大范围变化的需求，电控系统为集散式控制，可实现自动和手动两种模式运行。第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.1泵站构成19乳化液泵与电动机装在一个滑撬式底座上，乳化液箱装在另一个滑撬式底座上。泵站附件的装设位置随泵站的型式而异，一般多装设在乳化液箱上，有的也装在泵上或泵的底座上。为保证泵站能够安全可靠地运行，设置了安全阀、卸载阀、蓄能器、过滤器及压力表等控制与保护装置。第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.2结构与原理20乳化液泵总成主要由电机、机座（联轴器）、泵体部分组成。1-供液集成块；2-高压供液胶管；3-卸载回液主管；4-卸载回液胶管；5-油冷却器；6-单泵体；7-机座（联轴器）；8-电机；9-电控系统（分控）；10-吸液蝶阀；11-吸液主管；12-接线第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.2结构与原理21泵体由泵头组件、卸荷阀组件、安全阀组件、齿轮箱组件等组成。1-强迫润滑系统；2-曲轴箱组件；3-空气滤清器；4-齿轮箱组件；5-安全阀组件；6-泵头组件；7-卸载阀组件第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.2结构与原理221-连杆组件；2-曲轴组件；3-曲轴箱；4-齿轮箱；5-大齿轮；6-小齿轮轴；7-滑块组件；8-滑块密封座组件；9-高压钢套组件箱体传动部分由箱体、一级齿轮减速装置、曲轴、连杆、滑块组成。第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.2结构与原理231-滑块组件；2-泵头上盖板；3-排液阀；4-泵头；5-吸液阀；6-泵头前盖板；7-吸液腔；8-高压钢套组件泵头部分主要由泵头体、吸液阀、排液阀、高压钢套(即缸体)和柱塞等组成。第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.2结构与原理241-锁紧螺母；2-阀座；3-阀垫；4-阀芯；5-顶杆；6-大弹簧；7-小弹簧；8-阀壳；9-调压螺钉泵用安全阀泵用安全阀安装在泵头上，由阀壳、阀芯、阀座、弹簧座、橡胶阀垫及弹簧等组成。第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.2结构与原理251—曲轴；2—连杆；3—滑块；4—滑槽；5—柱塞；6—缸体；7—排液阀；8—排液口；9—进液阀；10—进液口乳化液泵一般为卧式三柱塞或五柱塞往复泵，是通过曲轴的转动经过连杆—滑块机构而使柱塞呈直线往复运动。由于柱塞在吸液过程中不能排液，所以单柱塞泵的排液量很不均匀，是一种周期间断性的脉冲压力液体。为了克服单柱塞泵脉冲压力的不利影响，乳化液泵一般做成三柱塞或五柱塞泵。第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.3自动卸荷技术26泵站自动卸荷技术将传感器技术、自动控制技术与液压技术结合，通过压力传感器检测液压系统的实时压力，并根据系统的压力大小决定卸荷阀的开启与关闭。当工作面暂不用液体而泵站继续运转时，高压管路中的乳化液压力急剧升高，需要通过卸荷装置将高压乳化液卸回乳化液液箱。当工作面支架需要用液时，需要将卸载装置关闭，使泵向主管路恢复供液，其中的卸载装置的核心元件是电磁卸荷阀。第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.3自动卸荷原理27电磁卸荷阀安装在乳化液泵的出液口，主要包括卸载主阀、装有控制活塞的机械先导阀、电磁先导阀。电磁卸荷阀的工作原理如图:第7章高水基液压系统及其智能化技术7.2高水基液压泵站战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.2.3自动卸荷装置28乳化液箱上的电磁卸载阀主要由单向阀、主阀、先导阀、电磁阀等组成。当液压支架不用液时，泵站出口压力升高，当压力传感器监测到压力达到卸载压力时，使电磁阀通电，卸荷阀打开卸荷，当压力低于下限时，则电磁阀关闭，卸荷阀也关闭，泵站系统开始重新加压。1-主阀体；2-主阀芯座；3-主阀套；4-主阀芯；5-主阀弹簧；6-上盘；7-电磁阀体；8-电磁上球阀；9-电磁阀座；10-杠杆；11-推杆；12-极靴；13-电磁壳体；14-衔铁；15-线圈；16-电磁阀弹簧；17-电磁下球阀THANKS29第7章高水基液压系统及其智能化技术7.3高水基液压阀战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.3.1概述30随着煤矿井下对自动化和生产效率要求的提高，传统的手动换向阀已逐步由电液控制阀取代。支架电液控制阀电液控制阀安装位置第7章高水基液压系统及其智能化技术7.3高水基液压阀战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造31立式结构分类：按电磁先导阀的安装形式分为卧式结构和立式结构。7.3.2结构与原理组成：电液控制阀由电磁铁、先导阀、主阀三部分组成。电磁铁先导阀主阀第7章高水基液压系统及其智能化技术7.3高水基液压阀战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造32卧式结构按电磁先导阀的安装形式分为卧式结构和立式结构。7.3.2结构与原理第7章高水基液压系统及其智能化技术7.3高水基液压阀战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.3.2结构与原理33液压支架电液控制阀，主要由电磁铁、先导阀和主阀三部分组成。电磁铁电磁铁用作电-机械转换器，依靠其电磁力驱动先导阀阀芯部件。电磁铁主要有两种形式，一种是直动式结构，一种是拍合式结构。1-铁芯；2-线圈；3-弹簧；4-壳体；5-挡铁；6-顶杆；7-驱动电路板；8-手动按钮直动式电磁铁第7章高水基液压系统及其智能化技术7.3高水基液压阀战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.3.2结构与原理34液压支架电液控制阀，主要由电磁铁、先导阀和主阀三部分组成。电磁铁电磁铁用作电-机械转换器，依靠其电磁力驱动先导阀阀芯部件。电磁铁主要有两种形式，一种是直动式结构，一种是拍合式结构。直动式电磁铁第7章高水基液压系统及其智能化技术7.3高水基液压阀战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.3.2结构与原理35液压支架电液控制阀，主要由电磁铁、先导阀和主阀三部分组成。电磁铁电磁铁用作电-机械转换器，依靠其电磁力驱动先导阀阀芯部件。电磁铁主要有两种形式，一种是直动式结构，一种是拍合式结构。1-阀体；2-线圈；3-铁芯；4-拍合片；5-手动按钮；6-销轴；7-先导阀拍合式电磁铁第7章高水基液压系统及其智能化技术7.3高水基液压阀战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.3.2结构与原理36先导阀该先导阀为二位三通结构，正常情况下，A-O相同，P-A断开，当阀芯压杆6受力向左运动时，球阀5向左运动，将A-O口关闭，同时在顶杆4的作用下，推动钢球3向左运动，促使P-A口连通，输出先导控制液。当压杆不受力时，弹簧座2、钢球3、钢球5在弹簧1的作用下恢复初始位置。1-弹簧；2-弹簧座；3、5-钢球；4-顶杆；6-阀芯压杆第7章高水基液压系统及其智能化技术7.3高水基液压阀战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7.3.2结构与原理37先导阀早期的先导阀P-A，O-A之间的密封均采用平面密封方式，但这种方式要求密封平面具有较高的平面度，对加工精度要求较高。由于煤矿液压系统易受污染，密封平面之间易进入杂质，密封效果不好。后来经过优化改进，采用球阀结构，具有较好的自动对中和密封性能。第7章高水基液压系统及其智能化技术7.3高水基液压阀战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造38主阀主阀在结构形式上均采用螺纹插装阀。这种阀在安装时只需将阀芯、阀套、弹簧及密封件组成一个组件插入标准孔内，插装阀由此而得名。插装式结构液压阀与普通结构液压阀相比，具有安装拆卸方便、流通能力大、动态特性好、