液压支架检测检验技术综述 -.pdf

煤炭工程 2 0 1 2年第 1期 液压支架检测检验 技术综述 沙宝银 ，姜金球，赵 岩 煤炭科学研究总院 检测分院矿山支护设备研究所 ，北京1 0 0 0 1 3 摘要 介绍了我 国液压 支架检测检验技术的现状，探讨 了液压支架检测检验技术今后的发 展趋势。随着液压支架检测检验技术不断地发展和 完善，提 高了检测检验技 术水平 ，必将为液压 支架的设计、制造 、应用提供强有力的技术 史撑和可靠保障。 关键词 液压 支架；检测检验技术 ；发展趋势 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 1 2 0 1 -01 1 8 - 0 3 在过 去的半 个多世 纪 中，煤矿 井下 开采支 护设备 的设 计和使用发牛了巨大的根本性的变化。其中，最引人注 目 的是在全 f } [ 界范围内广泛 采用液压 支架作 为长 壁开采 支护 设施的主要设备。采用液压支架管理顶板是当代采煤技术 史 I 的一次重要变革，也是煤矿采煤现代化的主要标志之 一 液压支架作为现代化高产高效矿井 中综合机械化采煤 的关键设备之-．一，是保证作业空间和安全生产的重要设备， 其费用约占整个综采设备总费用的 6 0 ％ ～7 0 ％⋯。液压支 架的主要构件属大型复杂结构件，其安全性和可靠性直接 决定着综采技术的成败。因此，世界各主要产煤大国都在 积极丌展液压支架检 测检验 技术 的研究 ，为企 业 的设 计制 造提供科学、有效的技术支撑，为煤矿井下液压支架的安 令使用提供可靠的保障。 1 液压支架检测检验技术现状及作用 1 ． 1 液压支架检验标准体 系建设现状 液压 支架检测 检验 标准 经历 了 2 6 a的发 展历 程 ，1 9 8 4 年制定了行业强制性标准 M T 8 61 9 8 4 液压支架型式试 验规范，1 9 9 2年修 订为 T 3 1 21 9 9 2 液压支架通用技 术条件，2 O O O年进行 了第二次修订形成了 MT 3 1 22 O O O 液压支架通用技术条件 ，同时先后制定了 大采高液压 支架技术条件、 铺 网液压支架技术条件 、 大倾角液压 支架技术条件、 放顶煤液压支架技术条件 、 端头液压 支架技术条件 等特殊 液压支 架标 准 ，逐渐形 成了 比较系 统、齐全的液压支架标准化体系。标准变迁中一直保持液 压支架安 拿 性能试验的强制性特征 。目前 M T 3 1 2 2 O O O 标准是我国液压支架唯一强制执行的检验标准。2 0 0 6年 8 月，安标国家中心组织有国家支护质检中心、煤矿专用设 备标准化委员会人员、煤炭科学研究总院液压支架技术专 家、科研管理人员等多方面专家参加的研讨会，并形成了 “ 液压支架检验细则” ，保证了检验依据的科学、规范和可 操作性 。 1 ． 2液 压 支架检 测检 验现 状 国家安全生产北 京矿山支护设 备检测检 验 中心 2 0 0 5年 完成液压支架检 验 1 2 0架 ，2 0 0 6年完 成检，喻 2 0 0架 ，2 0 0 7 年检验 2 6 5架 ，2 0 0 8年 检验 3 1 0架 ，2 0 0 9年检 聆 3 3 6架 ． ． 初步统 计 ，以 2 0 0 7年 为 例 ，6 5 ％ 的 架 型 一次 通 过 试 验 ， 3 5 ％的架型试验 中暴 露 出不 同程度 的问题 ，其 中 1 3 ％ 的架 型问题比较严重，涉及主体结构件丌裂、征柱等 主要液 部件更 换等 。2 0 0 8年 补试 率 2 7 ． 5 ％ ，2 0 0 8年 不 合格 率 为 0 ． 9 7 ％ ，2 O O 9年补试率 20． 1 ％ ，2 0 0 9年不合格率 为 0 ． 6 ％ ， 2 0 1 0年 l ～6月初 补试 率为 1 3 ％ 。从近几 年 的数据 可 以看 出，支架补试率、不合格率都旱逐年递减趋势，但每年的 支架试验补试率还 处于较 高 比例 ，液 压 支架检测 数量 罔如 图 l 所示 。 2 0 0 7 年 2 0 0 8 年 2 0 0 9 年 2 0 1 0 年 } 年 图 1 液压支架检测数量 图 1 ． 3 液压 支 架检 测检验 设备 现状 目前我国按照 M T 3 1 22 C 0 0行业 标准 可进行液 压 支架 全项目检验的液压支架试验台最大加载能力为 1 0 0 0 0 k N， 水平加载 3 0 0 0 k N，试验高度为5 m，加载方式为外加载，随 着我 国煤机制造 和设 计能 力的不 断提 升 ，以及煤 矿 开采埘 液压支架的设计要求不断提高，现在液压支架 业已设计 f l I 世界 I 支护高度最高的7 ． 6 m、T作阻力最大 l 7 5 0 0 k N液 收稿 日期 2 0 1 1 0 2 2 8 作者简 介沙宝银 1 9 7 9一，男 ，辽 宁葫芦岛人 ，工学硕士 、 程师 ，主要研 究方向为检测技术 与智能测控技术 1 1 8 O O 0 O O ∞ m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 1 期 煤炭工程 压支架。液压支架的高度刷新速度之快，使得液压支架试 验 台的设计制造 滞后 于液压支 架 的发 展 ，目前国 内检 测检 验机构及液压支架生产企业正在积极建造大采高、大载荷 液压支架试验台，以满足检测检验及企业自身发展的需求。 国外主要采煤国家如英国、德困、前苏联等，早在 2 0 世纪7 0年代初，就已经建立起各 自的液压支架试验装置。 德 国 D B T公司 2 0 0 3年建成的液压支架试验台 ，采用 内加载 试验方 式 ，最 大 垂 直 加 载 能 力 2 0 0 0 0 k N，水 平 加 载 能 力 6 0 0 0 k N。该试验台是 2 0 0 8年前世界 l 最大的液压支架试验 设备 。美 国是发 展和使 用液压 支架较 晚 的国家 ，但它 吸收 了较早发展液压支架国家的经验，2 0世纪 8 0年代初期在 斯堡采矿研究中心建起了世界 卜规模最大、最为现代化的 液压支架试验 台，可施加垂直 载荷 1 5 0 0 0 k N，水平载荷 8 0 0 0 k N。 1 ． 4液压 支架试 验加 载方 式现 状 按照 M T 3 1 2 2 0 0 0 液压支架通用技术条件中规定， 液压支架加 载方 式采用 内加 载进行 试验 ，国内企业设 计 的 液压支架试验台几乎全部采用了内加载方式进行试验。实 际在矿井下使用中液压支架承受顶板来压，属于被动式受 压 ，所以液压支架试验采用外加载更能真实反映液压支架 整体性能和满足加载载荷的要求。王晓东在 “ 加载方式对 液压支架 型式检验结 果 的影 响” 论文 中对 内外加载进 行 了 理论分析与 实践 验证 ，得 出结论 采用外 加载 方式试 验较 内 加载方式试验，由于摩擦因数等因素的影响，支架承受载 荷差值可达 5 ％ 一1 5 ％的载荷差 J 。刘欣科在 “ 液压支架 试验力测试方法研究”论文中采用内外加载方式对液压支 架试验力进行过研究，针对定试验高度液压支架内、 t, J J tl 载方式间的差值为0 ． 7 3 6 ％。故在进行液压支架产品质量检 测检验时应充分考虑压力差值，才能达到考核液压支架安 全性能、提高液压支架可靠性的目的 J 。由于我国在液压 支架试验加载方式上进行的研究还很少，有关内外加载方 式还有待于进一步研究。 1 ． 5液压 支架检 测测控 系统 现状 液压支架检测测 控系 统现在 普遍采 用计算 机集 中监控 方式 ，随着 3 c C o m p u t e r 、C o n t r o l 、C o m m u n i c a t i o n 技术的 发展，液压支架检测测控系统出现了采用现场总线控制方 式 ，它将取代现场一对一的4～2 0 mA或 0～ 5 V模拟信号 线 ，给传统的液压支架测控系统总体结构带来革命性的变 化。基于现场总线的 F C S又是全分散、全数字化、全开放 和可互操作的新一代 自动化系统，采用现场总线技术构造 低成本的现场总线控制系统，将促进现场仪表的智能化、 控制功能分散化、控制系统开放化，符合液压支架检测测 控系统技术发展趋势。 1 ． 6 液 压 支架 电液控制 系统检 测检 验现 状 我国目前还没有液压支架电液控制系统的行业标准和 国家标准，在对液压支架电液控制系统检测检验方面的研 究方面还处于起步阶段，这也使得国产液压支架电液控制 系统在应用过程 中还存 在一些 问题 ，为煤 矿安全 生产带 来 隐患 ，也严重阻碍 了国 内液 压 支架 电液 控制 系统这一新 技 术 的深层次 开发 、技术 进步和 技术 推广 ，导致 产品种类 繁 多、不 同厂家 的元 部件 无 法 互换 ，现 场维 护 、维 修 困 难 ， 不利于综采工作面的安全生产。 对于国外进 口产品而言，f } 1 于我国面前还没有相应 的 国家或行业标准、完善的检测技术和装置，只能参照欧洲 标准 E N I 8 0 4 4 2 0 0 4 进行相 应 的功能检 验 ，无法对 进 口 产品的主要技术性能、安全性能进行系统的检测、检验。 1 ． 7 液 压 史架检 测检 验 对 液 压 支 架研 发 及 应 用 的 作 用 新的液压支架产品只有通过检测检验才能验证是否满 足设计要求，企业通过未检验合格的液压支架的分析研究， 找 出缺点 和不足 以改进 没计 ，液压 支架 检测检 验为企业 的 液压支架设计、制造提供了科学、有效的技术支撑。我国 对煤矿 用 产 品实 行 的一 种 强 制性 资 格 准人 制 度 ，简 称 为 “ 安标”认证 ，液压支架在取得 “ 安标”认证之前必须通 过液压支架检测检验，可见液压支架检测检验为井下液压 支架的安全应用发挥了关键性的把关作用。 2液压支架检测检验技术发展趋势 2 ． 1 标准体 系建设将更加完善 目前 ，国家煤矿支护设备质量监督检验中心正在和有 关单位加紧研究起草液压支架电液控制系统行业标准，着 手建立完善的煤矿支护设备技术标准体系 作。随着技术 的进步和WT O国际经济一体化，急需进行制定新的液压支 架困家标准。2 0 0 6年制定了液压支架国家标准 标准稿正 在报审过程 中 ，新 国家标准在试验次数上比以前大幅提 高，顶梁偏载加载时，四连杆机构的扭矩比以前增加7 0 ％， 另外对两柱支架还增加 了水平加载。新 的国家标准将与 C E N I 8 0 4等困际先进标准接轨，这必将对我国液压支架的 技术进步产生重大影响。随着液压支架相关标准的不断补 充、更新，液压支架标准化体系必将建设成为一个具有系 统性、协调性、适用性、前瞻性和适应国内、面向国际的 标准化体系。 2 ． 2检 测检验 技 术水平 继 续提 升 液压支架试验台的建设将随着液压支架的发展而水涨 船高 ，大载荷、大试验高度的液压支架试验台将继续被设 计制造} l J 来，以满足液压支架出厂检验及安标检验的要求。 同时在检测检验软件水平发展 I 二 ，随着计算机技术、网络 通信技术的进步和不断拓展，以 P c机和T作站为基础，通 过组建网络来构成实用的液压支架测控系统，提高牛产效 率和共享信息资源 ，将成为现代液压支架测控系统发展的 方向。测控网络将由原来的集中模式转变为分布模式，成 为具有开放性、可互操作性、分散性、网络化、智能化的 液压支架测控系统，将是未来的发展方向。 下转 第 1 2 2页 l 】 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 煤炭 工程 2 0 1 2年第 1 期 目前我国刮板输 送机产 品旱 现 结 构多样 化 、品种形 式多 样化 、产 品配置 多样化 的状况 。 1 结构多样化。设计或制造厂家根据使用单位现场使 用情况的反馈 和通过 对市场 的凋研 不 断对刮板 输送机 的结 构进行 探索 改进 。原来 的刮板输 送机 中部槽结 构 一 般 是单 一 的挡 、铲板结 构 ，现在正 逐步 被改造设 计形 成 了框 架结 构、整体焊接结构、C型槽结构、铸焊结构等多种形式的 刮板输送机中部槽结 构。 2 品种形式多样 化。根据市场需求 开发形 成 了各种 系 列的刮板输 送机 ，按启 动方 式 不同可 分为 阀控 允液 式液力 偶合器启动、町控 C S T启动传输系统和交流电机变频捌速 启动 ；按槽 宽不同 可分 为 6 3 0 、 7 3 0 、7 6 4、8 0 0 、8 3 0 、9 6 0 、 1 0 0 0 、1 2 0 0系列 ；按 紧链 方式 不 同呵分为手 动 紧链 系统 和 自动紧链系统 ；按装 机功率不同也 可分为多种 系列 。 3 产品配置多样化。液力偶合 器 、凋速偶合器 、限 摩擦离合器等多种软启动技术 l已应用于刮板输送机的设备 启动中；液压链条 f { 动张紧、f - t 动伸缩机尾等机电一体化 技术应用于刮板输送机的 自动化牛产控制和过载保护 中； 速度、漏度、张紧力等T况监测、监控装置也 已应用于刮 板输送机运行状态监测 中．． 3 ． 2 刮板输送机发展的趋势 我 闲刮板输送机 在产 品种类 I 已较 齐令 ，一砦 中小 产品可以满足 一 般煤矿开采的需要，_ 『 是在一些高端产牖 和技术方而 ，尤其 是一些 关键零 部件 的可靠性 、设 备 的 f J 动化等方面和阁外 没备还有 一 定的差距。尤其是软启动、 过载保护和链条 门动张紧装置等高端技术产品，急需进⋯ 步研 究与 丌发 ，提 高刮 板输送 机机 电一体化 控制水 平 、我 困煤矿 井下刮板输送机 的发展趋势为 1 设备重型化。设备重型化是煤炭集约化生产、高强 度开采、单机单产不断提高的要求，是提高劳动牛产率、 节约投资、降低牛产成本的重要途径。未来几年，国内一 矿一 面、一个 采 区、一 条牛产线 的矿 区将逐 渐增 多 ，] 作 面长度将 达 3 0 0 m左右 ，因此设备 重型化将是刮板输送机木 来的发展方向。 2 设备 自动化 ．．刮板输送机 的 自动化 是指根 据刮板输 送机启动 、运行 时 的负载状 况、随时 自动调 整输 送 机的运 行参数，实现自我控制 ，保证设备的安全、可靠经济运行， 以遁好地发挥设备的性能和提高牛产率。并且 ，可以和采 煤机、液压支架、刮板输送机实现联动作业 ，实现无人 作面自动化牛产。 3 没备智能化。刮板输送机智能化牛 产是通过 监控 设 备、传感器等 ，对其运 行过 程进行 监控 ，实 现1 - 况 实时 检 测功能，并通过专家故障诊断数据库实现对系统故障的实 时诊断 。如通过 对减速器 油质 、油 位 、温升 等运行 状况 进 行监测，及时发现设备运行中存在的安全隐患 ，以对运行 状况进行预测，变事故维修为事前维修。通过对链轮轴绀 、 刮板链 的运 行 状 态进 行 监测 ，可 对其 运 行过 程 进 行 过 程 控制 。 4 结语 儿 } ‘ 年来 ，通过广 大煤炭科 技丁作 者 和牛产管 理 人员 长期科技攻关和技 术创新 ，极 大推 动 了我 国煤矿 井 运输 设备的发展，特别是无轨辅助运输设备、带式输送机设备 、 刮板输送机设备得到较快的发展 与应用。但是，在肯定煤 炭井下运输设备机械化水平取得较好成绩的同时，更要清 醒看到煤矿井下运输设备机械化和『 J 动化水平还需要进 一 步提 高。 此 ，侄今后 的 _ lr 作 中 一 定要进 一步研 发煤矿 井 下运输 设备 ，加 大关键 技术和 装备 的研发 力度 ，小仪 要借 鉴冈外的先进 经验 ，更 要根据 我 国困情 ，有所创 新 的丌 发 ⋯适合现代化矿⋯的新型煤矿井下运输设备 参考文献 ● [ 1 ] 张宏富．带式输 送机 发展方 向的研究【 J J ．能泺技 术 ‘j 管 理 ，2 0 0 6 ， 1 4 9～ 5 I ． [ 2 ] 姜翎燕．T作 而刮板输 送机技 术现状 ‘ 发展趋 势 I J J ．煤 炭科学技术 ，2 0 0 7，3 5 8 1 0 2～1 0 8 ． 【 3 J 赵昱东．地 下无轨矿 l f J 辅助设 备 车辆综述 【 J ] ．矿 、 快 报 ，2 0 0 7 ，2 2 2 4～ 7 ． 【 4 ] 李源傣 ，陈子林．我国煤矿地下尤轨辅助运输设备的现状与 发展趋势 [ J ] ．矿 I I l 机械 ，2 0 0 4， 9 2 0～ 2 1 ． [ 5 ] 蒋卫 良，韩东．我 煤矿带式输送 机现状 发展趋 势 【 J ] ． 煤矿机电 ，2 0 0 8 ， 1 1～ 6 ． 1 6 ] 侯肩勋．井下运输 发展概况与趋 势 [ J 』 ．煤 矿 没计 ，1 9 9 8， 5 1 3～1 8 ． 责任 编辑张宝优 。 e 。 扩t 上接 第 1 1 9页 3结语 文章从液压支架检测检验标准体系建设、检测现状、 检测设备、加载方式、测控系统几个方面介绍了液压支架 检测检验技术现状 以及存在的问题和不足，探讨了液压 支 架检测检验技术今后的发展趋势。随着液压支架检测检验 技术不断地 发展 和完 善 ，必将 为 液压 支 架 的设 计、制 造 、 应用提供强有力的技术支撑和可靠保障。 l 2 2 参 考文献 f l j 李蓉．液压 支架报废 技术检验 规 范的研究 [ Dj ．太原 太原理 大学 ，2 0 0 8 ． f 2 ] 姜金球．综 采液压支架 标准检 验与安全 标志管 理 【 J J ．煤 矿开采，2 0 0 8 ，1 3 4 9 9～1 0 0 『 3 ] 王 晓东．加载 方式对 液压 支架型 式检 验结 果的影 响 【 J ] ． 煤炭科学技术 ，2 0 0 6，3 4 2 2 7～3 1 ． f 4 ] 刘欣科，武晋汾．液压支架试验力测试方法研究 [ J j ．煤 矿机械， 2 0 0 7 ， 2 8 1 2 3 8 ～ 4 0 ． 责任 编辑郭继圣 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m