DW型单体液压支柱气体密封试验方法及应用

郑孟善

摘 要：DW型单体液压支柱是煤矿井下重要的支护设备，在完成加工装配后，根据相关标准对支柱的液压性能通过专用的测试设备对支柱密封性能进行高低压测试，目前国内试压方式是通过柱塞泵和乳化液油箱系统产生的压力，将乳化液带压输入到支柱下腔内，在试验架上对支柱密封性能进行保压试验，合格后将支柱内乳化液卸载放掉，乳化液容易对地下产生污染以及增加生产成本；我们通过调研和研究，利用空气压缩机将带压的气体通过增压机构和输送系统输入支柱内腔，进行密封试验，合格后将气体排出，解决原乳化液的污染和降低生产成本，并改变生产环境。

关键词：支柱；乳化液；气体；增压系统；环保

中图分类号：TD355 文献标志码：A

1 目前DW型单体液压支柱密封测试的现状

DW型单体液压支柱用于煤矿井下，它可与金属镀接顶梁配套使用，也可单独作点柱用，供煤矿一般机械采煤工作支护顶板，或供综合机械化采煤工作面作端头支护及其他临时性支护。它是通过煤矿井下设置乳化液泵站将带压乳化液输入到支柱内腔，支柱的活柱体伸出来支护煤矿井下巷道的顶板，DW型单体液压支柱是煤矿重要的安全设备，气密封性能的好坏直接影响井下工人的安全，所以支柱完成装配后，密封测试尤为重要。

目前，制造DW型单体液压支柱的厂家，都是延续以前的利用乳化液泵站系统，通过柱塞泵和乳化液油箱将增压后的乳化液输入到单体支柱的油缸下腔，通过实验对支柱的密封性能进行测试；传统的检修方法为用乳化液泵试压，介质为5∶95乳化液（乳化油5%，水95%），每支柱需10L，排放后不仅浪费，还污染地下水，由于国家对环境工作力度加大，如重复利用乳化液，乳化液几天后将变质，产生异味影响周围环境并对支柱的密封件产生腐蚀作用，该工艺很难维持下去。面对当前严峻的环保形势，我公司经过反复试验，论证，决定采用空压机试压，经过半年来的使用效果良好。

2 单体液压支柱带压气体密封试验原理

单体液压支柱带压空气密封试验系统主要由：空压机、增加装置、管道输入元件、支柱试验架等机构组成。

空压机采用德耐尔的中高压活塞机，额定压力3.2MPa， 电机功率15kW，输出流量0m3/min～3m3/min；电压380V/660V；由空压机将空气压缩后产生气压输出，通过输出管道系统将低压的压缩气体输入到增压装置中，启动柱塞式增压装置，将压缩的气体进行二次增加，压力的大小根据相关工艺标准调整到规定的数值后，打开气控单向阀，通过高压气管和注气抢将高压气体经三用阀注入到单体液压支柱的油缸下腔，支柱的活柱体在气压的作用下伸出（支柱行程的2/3），支柱安装在专用试验架上并在试验架一端设置压力表（0MPa～60 MPa）、保压5min，观察压力表无变化（如压力表的压力无下降），表明支柱无卸载和漏气现象，然后通过专用卸载工具启动支柱上的三用阀将支柱内的气体排出，支柱的活柱体通过内部的弹性复位簧将活柱体收回到原位，密封实验完毕后，将单体液压支柱移出至储运架，再进行下一根单体支柱的密封试验。

3 高压气体密封试验与高压乳化液密封试验比较

3.1 高压气体进行密封试验

（a）采用空压机气体压缩后通过增压对支柱密封性能测试，对空气和地下均无污染；

（b）本密封试验系统，结构简单并布置合理，占用场地空间小；

（c）采用了连续性支柱单根密封试验架，无须人员搬运，节省人员数量；

（d）由气体代替液体进行密封测试，使得密封性能更为准确。

3.2 高压乳化液进行密封试验

（a）设备多（乳化液泵、乳化液油箱、辅助管件、各类阀件等）；

（b）所有电机功率大，成本增加、设备噪声大，所需场地大等；

（c）用过的乳化液排放后，易对地下造成环境污染；

（d）工序复杂、增加操作人员的数量和劳动强度。

4 高压乳化液与高压气体密封试验对比表（见表1）

通过以上高压乳化液与高压气体密封试验对比表可以看出：在节能方面原来用乳化液密封试验时所用电机功率为55kW，每班工作210min；所以每班所耗电122.5kW·h；采用气体密封试验后，电机功率为15kW，每班工作30min；故此，每班所耗电7.5kW·h；为此，在相同工作量的情况下，节能比原来降低16倍；每班节约费用75.9 元； 每天按三班工作制，每班节约费用 227.7 元/天；一年按300天，可节约电费68310元。生产效率提高5倍，由于近几年我国对环境保护力度的加大，对于各类对环境污染的工位点的监测的重视，对污染的岗点，坚决停产整顿，为此，我们对单体支柱密封试验岗点的测试方法进行改进，利用气体对产品进行密封耐压试验，从而有效避免了环境污染。改为气体对支柱密封试验比乳化液更能反映出支柱的真实密封性能，气体的密度比乳化液的密度小，对密封件要求更高，微小的泄露就能反映其密封好与坏，故此，用气体对支柱密封试验比乳化液的密封试验，在井下使用过程中的合格率提高10%；保证产品在煤矿的支护安全。此方法不受季节的影响，用乳化液在冬季零下的情况下，容易上冻，乳化液泵无法使用，使得生产无法正常进行，另外用乳化液测试后支柱内部剩有残余的液体无法排除，产品内液体上冻后，造成支柱的密封圈变形，在使用过程中出现渗漏和降压现象，采用半自动支柱上架装置，使得支柱装配后，由人工移至试验架内，由自动卡紧箍将支柱外径卡紧定位，此机构实现了由原来2人～3人工作变为现在的一人即可操作，大大降低了工人的劳动强度和数量，为减人提效打下了良好基础。

4 应用推广及效果

2017年12月，DW单体液压支柱气体密封试验方法在我单位试验成功后，到目前为止，生产的单体液压支柱密封试验线，正常生产，累计生产3万根支柱。并服务于煤矿井下，漏液率0.2%，密封试验的合格率远远大于乳化液密封试验的3%，使得产品用到煤矿井下支护的安全系数大大提高，降低了工人由于漏液或渗漏更换支柱的频率；此方式方法也可以应用到其他液压油缸或千斤顶的产品，下一步，我们将在综采支架用的千斤顶进行密封耐压试验，目前，我国对环境保护的力度不断加大，尤其是对地下水污染问题尤为重视，企业要将安全和环保都排到第一位，现在许多生产支柱的厂家还是用乳化液进行支柱的密封试验；虽然可以通过储存池重复使用，但如果乳化液长期存放，易产生异味和变质，一是对产品密封件腐蚀，二是对环境污染。所以，用气体加压对DW单体液压支柱气体密封试验，具有宽广的推广价值和良好前景。

參考文献

[1]付平.密封设计手册[M].北京：化学工业出版社出版，2009.

[2]张利平.液压气动系统设计手册[M].北京：机械工业出版社，1997.