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纯水液压支架应用在中国诞生

2019-4-15 18:10:25      点击:
  2018年12月8日,神东锦界煤矿综采工作面全世界首套纯水液压支架,经过近4个月的工业性试验,宣布试用成功并正式投用。纯水液压支架以纯水介质替代传统乳化液,成功解决了井下开采污染难题,填补了国内外综采工作面液压支架使用纯水介质的空白,成为国家能源集团贯彻落实十九大提出的“绿色发展、清洁生产”理念的重大实践。科技创新中的中国制造,再次令世界煤炭行业为之瞩目。
  以纯水代替乳化液,到底是怎样的工作原理,效果如何?
  众所周知,机械设备怕生锈,而液压元件更需要润滑。用水代替油,如何解决生锈、润滑两大难题呢?项目组技术人员从水的理化特性中寻找突破口。
  技术人员专门做了测试,将同一金属材料零件分别浸泡在普通水、乳化液、纯水三种介质中,经观察发现普通水浸泡1天出现锈斑、3天全部锈蚀,乳化液浸泡30天出现锈斑,纯水浸泡380天,未出现任何锈蚀。测试结果充分证明了纯水本身不导电、不产生电解质腐蚀的特性。只要将水中的杂质、导电离子、氧气去除,将普通水过滤为纯水作为工作介质,便可以解决液压元件生锈的问题。
  于是,纯水制备装置系统应运而生。它由超滤系统,一级、二级反渗透系统,EDI(电去离子系统)及控制系统组成。矿井水源进入超滤系统,过滤掉水中颗粒杂质,再进入一级、二级反渗透系统,去除水中的有机物、矿物质、细菌微生物等物质,最后进入电去离子系统,将水中残留的微量盐分彻底去除,就生产出了电阻率大于15兆欧厘米的纯水,这样的纯水是不会锈蚀设备的。
  纯水制备装置每小时产水量20立方米。系统末端配有水质识别装置,水质指标电阻率大于2兆欧厘米的水直接进入循环系统重复利用,而低于2兆欧厘米的水就直接外排,不会产生任何污染。这套纯水制备装置安装在两组设备列车上,锦界煤矿在井下专门设置了一处硐室,为它“安家”。由于地理位置的特殊原因,神东矿区水资源弥足珍贵,所以制备纯水的水源都是取自于井下探放水。锦界煤矿将探放水抽至中央泵房清水仓,通过涂塑管路引入纯水装置,保证了水质的稳定。
  纯水液压支架项目是神东2018年度重要科研项目,从概念提出、技术研发到工业试验的每一阶段、每一步骤,都凝聚着神东人的智慧和汗水。就拿纯水指标来说,刚产出的纯水各项指标都符合要求,但经过一段时间后就出现水质下降、电阻率不达标等问题,这样的水是不符合使用要求的。问题出在哪里呢?技术人员反复观测,造成水质衰败的“元凶”终于被锁定,原来是8立方米的缓冲水箱。纯水储存在缓冲水箱内,与空气接触一段时间后便被污染,造成电阻率下降。发现问题后,锦界煤矿立即与生产厂家联系,改制了4个圆筒形不锈钢水箱,加装浮顶隔绝空气,保护了水质不衰减。为了彻底去除水中有机物、矿物质、细菌微生物等,技术人员还想了很多办法,利用纤维滤芯、反渗透膜、抛光混床等手段和工艺,确保了纯水百分之百的“纯”。
  纯水介质装备综采工作面自今年2018年8月27日投用以来,截至到2018年12月25日,31408综采工作面已累计推进1956米,生产原煤210万吨,曾在10月份创出月单产68.18万吨的最好水平。液压支架及所有经过改造后的零部件经受住了井下生产的考验。
  锦界煤矿机电办信息自动化主管于在川说:“纯水制备装置的数据现在已经接入矿数字化信息平台,调度室、手机上都能随时监测水质变化、系统运行情况等,纯水液压支架可以放心、安心使用。”
  纯水液压支架的成功实践,让传统使用乳化液作为介质成为历史,取得良好的经济效益和社会效应。经初步测算,使用纯水与乳化液相比,吨煤成本可节约0.6元。
  以水代油,这些“钢铁战士”怎么能避过“水土不服”呢?
  设备维修中心技术部的杜奇作为纯水液压支架研发团队的一员,有幸参与见证了项目从研发实验到生产制造、从装配调试到实际应用的全过程。他的感受是“过程非常痛苦,但是结果确实让人欣喜。
  “为什么是痛苦的?”。“因为开始研发时,国内外都没有可以借鉴的案例,也没有相关基础数据可参考,任何一个方案和技术措施的提出,都需要团队去论证,想办法找答案,究竟可不可行没有任何参考,就是凭着专业知识、维修经验去思考,再商量,然后去验证。神东及各方面都给予厚望,那段时间,大家压力山大。”杜奇说。
  用纯水代替乳化液作为介质,要解决设备、零部件的腐蚀和密封两大桎梏。在神东党委的坚强支持下,杜奇和科研团队的伙伴多次请教相关行业专家,各地走访材料厂家、多方评审交流……从材料选择、密封技术、防腐工艺、电液控制等方面作了全面研究,突破性解决了大量的理论技术难题。比如,材料选择过程中,经过多次论证,将油缸、液压阀等处密封所用的普通聚氨酯材料换成耐水解、耐高温、带有自润滑的聚氨酯材料;将动力元件的泵头本体改为不锈钢材料,柱塞改为陶瓷材料,吸排液阀芯等采用马氏体不锈钢材料。防腐处理方面,支架立柱外缸筒内壁采用熔铜处理,缸底除锈后镀铜;接头座、通液管、阀板采取QPQ工艺,提高零件表面的硬度、耐磨性和抗蚀性,同时减少摩擦系数,使零件变形小……总之,熔铜处理、镀镍处理、激光熔覆处理等先进技术的集成应用,显着改善了基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能……不断进取和努力,让科研结果离梦想和期待越来越近。
  从2018年6月份开始,项目对196台液压支架进行了改造,其中包括27种不同规格阀类改造,11种不同类型密封、导向套等的防腐处理。通过配置纯水制备装置、纯水高压泵站,向液压支架、刮板输送机、转载机、自移机尾提供纯水供液,对现有的液压支架、刮板输送机、转载机、自移机尾进行改造,以便满足纯水介质的使用要求。同时,对改造后的液压支架进行纯水环境下的工业性试验,经过40兆帕、3万次循环、3千吨支架试验台的检验,纯水液压支架各项使用性能良好。8月28日,纯水液压支架系统在锦界煤矿31408综采工作面投用。目前,系统已安全稳定运行4个多月。
  以“纯水”替代传统“乳化液”作为综采液压系统工作介质,不仅能够实现绿色采煤,还可降低介质本身成本,如果推广开来,神东因此每年可减少3600多万元的乳化液购置费;同时,纯水系统封闭、介质清洁度是传统乳化液系统无法比拟的,有助于降低液压零部件故障率、提高生产效率、延长液压零部件寿命、降低备件损耗。特别是未来煤炭开采中,再也不会产生污染水质和土壤的危害,这是煤炭行业的一次重大进步,是一次里程碑式的技术革命,作为亲历者和参与者,杜奇和研发团队的伙伴们沉浸在改革创新成功的喜悦中。
  改革创新成就了多少人的梦想和未来,勇于担当、敢于践行让神东成为现代煤炭企业转型的“梦工厂”。8.8米超大采高智能工作面、纯水液压支架……演绎了神东举世瞩目的发展奇迹,神东成为杜奇和致力于煤炭绿色开采事业的人们的“梦想开始的地方”。
  创新是一个企业发展的不竭动力。在煤炭产业转型发展的关键时期,神东积极践行“社会主义是干出来的”的伟大号召,站在煤炭开采技术前沿,瞄准世界先进水平,大力弘扬工匠精神,不断研究新技术,推广应用新设备,掌握高端技术,引领行业发展,世界首套纯水液压支架的成功投用,是世界煤炭产业史上的一次全新尝试,绿色环保开采在这里有了更加丰富的意义。
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