乳化液泵站

乳化液泵站是煤礦綜采機(jī)械化中的關(guān)鍵支護(hù)設(shè)備液壓支架的動力裝置。液壓支架的工作液體是由乳化液泵站提供的。 
乳化液泵站采用的乳化液泵為臥式三柱塞或五柱塞往復(fù)定量泵。
由乳化液泵站與液壓支架各執(zhí)行液壓缸之間形成了一個多級多單元分布式的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
液壓支架在支護(hù)過程的一個工作循環(huán)中要完成升柱、降柱、移架和推溜等動作，支架單元之間以及單元內(nèi)的每個執(zhí)行液壓缸的動作都是非連續(xù)地間斷性工作，各液壓缸的負(fù)載也具有很大的不確定性。
這種特殊工作條件要求乳化液泵站輸出到液壓系統(tǒng)的工作液流量要隨支架各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載流量特性來調(diào)節(jié)，支架液壓系統(tǒng)與泵站要多次地接通或切斷，在液壓支架工序間間歇時間內(nèi)，泵站要提供補(bǔ)充系統(tǒng)泄漏所消耗的工作液。泵站實際生產(chǎn)過程中運轉(zhuǎn)的間歇時間可為幾分鐘到幾小時。同時，液壓支架的傳動裝置在任何瞬間都處在準(zhǔn)備工作的狀態(tài)中，因而，液壓系統(tǒng)中也始終保持著恒定的壓力。

乳化液泵站由哪幾個主要部分組成？各部分的作用是什么？
答：乳化液泵站主要由電動機(jī)、高壓泵、乳化箱組成；
作用
電動機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的一種能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)；
高壓泵：當(dāng)電機(jī)帶動齒輪、曲軸旋轉(zhuǎn)后，連桿帶動柱塞往復(fù)運動，通過吸、排液閥不斷吸排液，產(chǎn)生高壓液，供支架使用；
乳化液箱：該箱自動配液，儲存并過濾乳化液的裝置。

乳化液泵站的基本組成： 
乳化液泵站包括乳化液泵組、乳化液箱及附屬裝置。乳化液泵站在安裝時往往同時安裝兩臺乳化液泵和一個乳化液箱，通常稱為“兩泵一箱”，目的是一臺工作另一臺備用，當(dāng)工作面需要增加供液時，也可讓兩臺乳化液泵同時并聯(lián)工作。乳化液箱是用來儲存、回收、過濾乳化液的裝置，若在井下配置乳化液時，乳化液箱上還需附帶自動配液閥。壓力控制裝置安裝在乳化液箱上，用來控制供給乳化液的壓力，并可實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的保護(hù)，它由手動卸載閥、自動卸載閥、壓力開關(guān)和壓力表組成。  兩臺乳化液泵分別經(jīng)吸液斷路器從乳化液箱工作腔吸液，加壓后送到壓力控制裝置。泵站啟動過程中，手動卸載閥打開，泵站與液體箱短路循環(huán)；正常工作時，關(guān)閉手動卸載閥。當(dāng)工作面支架需用液時，自動卸載閥經(jīng)交替閥將壓力液送到支架。工作面液體回到乳化箱沉淀室，經(jīng)沉淀、去泡沫、磁性過濾、網(wǎng)狀過濾后回到工作室，形成完整的循環(huán)回路。當(dāng)工作面不用液體時，壓力達(dá)到設(shè)定壓力后自動卸載閥開啟，泵與液體箱形成短路循環(huán)。
乳化液箱是存儲、回收、過濾和沉淀乳化液的設(shè)備，它與乳化液泵一起向工作面支 架系統(tǒng)提供壓力液體。
吸液過濾器和斷路器分別用于過濾乳化液與防止乳化液箱的泄漏。
自動卸荷閥用于保護(hù)乳化液泵自身及整個液路系統(tǒng)。
當(dāng)乳化液泵所排出的液體壓力大于系統(tǒng)工作壓力的情況下，乳化液泵通過自動卸荷閥將系統(tǒng)壓力降低，但當(dāng)液壓支架需要工作或壓力下降時，乳化液泵立即恢復(fù)壓力和流量，保證采煤工作面的正常工作。
乳化液泵站工作原理
乳化液泵一般都采用往復(fù)式柱塞泵，它是通過改變工作容積來實現(xiàn)吸液和排液的，是一種容積式液壓泵。
　　往復(fù)式單柱塞泵的工作原理如上圖。當(dāng)電動機(jī)帶動曲軸1沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)時，曲軸就帶動連桿2運動，連桿的運動又帶動右端的滑塊3沿滑槽4往復(fù)運動。柱塞5、排液閥7和進(jìn)液閥9都具有良好的密封性能。當(dāng)柱塞向左運動時，活塞右側(cè)缸體6中密封的工作容積增大，形成負(fù)壓，這時乳化液箱中的液體在大氣壓作用下頂開進(jìn)液閥9進(jìn)入缸體6中，并把柱塞讓出的空間充滿，這個過程叫吸液；當(dāng)曲軸與連桿的鉸接點轉(zhuǎn)過曲軸的水平中心線B點，曲軸又通過連桿、滑塊推動柱塞向右運動，柱塞向右擠壓進(jìn)入缸體中的液體，使進(jìn)液閥關(guān)閉，當(dāng)缸體內(nèi)液體壓力達(dá)到一定值時，液體頂開排液閥7，從排液口8進(jìn)入向工作面供液的管道，這個過程叫排液。曲軸每旋轉(zhuǎn)一周，柱塞就往復(fù)運動一次，完成一個吸液、排液工作循環(huán)。曲軸連續(xù)運轉(zhuǎn)，柱塞就連續(xù)往復(fù)運動，吸、排液過程就不斷交替出現(xiàn)。由上述可知，單柱塞泵在吸液時不排液，鉸鏈從A點依
　　逆時針轉(zhuǎn)到B點，旋轉(zhuǎn)180º吸液；再從B點逆時針轉(zhuǎn)到A點，又旋轉(zhuǎn)180º排液。曲軸轉(zhuǎn)角在270º時排量最大。所以，單柱塞泵的排液量是很不均勻的，它排出的液體在排液管中是一種周期間斷性的脈沖壓力液體。為了克服單柱塞泵脈沖壓力給管路、設(shè)備和控制元件帶來的有害作用，一般將乳化液泵制作成三柱塞式，曲軸的三個曲拐相隔120º，曲軸旋轉(zhuǎn)時，保持始終有吸液和排液的柱塞，從而減輕了排液壓力的脈動。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時，三個柱塞將交替吸液和排液。在每一個瞬間內(nèi)，至少有一個柱塞，最多有兩個柱塞在排液，同時又有兩個或一個柱塞吸液。即使這樣，三個柱塞泵的排量仍然不均勻，但比單柱塞泵卻好的多，基本可以滿足生產(chǎn)需要。目前，工作面使用的大多是臥式三柱塞乳化液泵，有的采用五柱塞乳化液泵。

乳化液泵組結(jié)構(gòu)特征與工作原理：
乳化液泵組由三相四級防爆電機(jī)、輪胎聯(lián)軸器、乳化液泵、卸載閥、蓄能器等組成等組成，安裝在共同的底拖上。（圖1）
乳化液泵為臥式三柱塞往復(fù)泵 , 選用三相交流四極防爆電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)一級齒輪減速，帶動三拐曲軸旋轉(zhuǎn)，再由連桿、滑塊帶動柱塞作往復(fù)運動，使工作液在泵頭中經(jīng)吸、排液閥吸入和排出 ，此時機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，輸出壓力液體，供執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。在泵的排液腔裝有調(diào)整好的安全閥及自動卸載閥，在
卸載閥的高壓出口接φ19高壓膠管與蓄能器連接。乳化液泵組液壓系統(tǒng)（圖2）
3.1乳化液泵
乳化液泵由曲軸箱、泵頭組件、高壓鋼套組件 、泵用安全閥等部件組成。（圖3）
3.1.1、曲軸箱
曲軸箱主要由箱體、曲軸、連桿、滑塊、減速齒輪箱和軸齒輪等組成。
箱體是安裝曲軸、減速齒輪箱、連桿、滑塊、高壓鋼套及泵頭等部件的基架，又是運動過程中的主要的受力構(gòu)件，采用高強(qiáng)度鑄鐵整體箱形結(jié)構(gòu)，具有足夠的強(qiáng)度和剛性。曲軸選用優(yōu)質(zhì)鍛鋼制成，為三拐曲軸。軸瓦為鋼殼高錫鋁合金薄壁瓦，滑塊油封為骨架式專用油封。齒輪采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，硬齒面，具有較高的傳動精度。連桿大頭選用剖分式結(jié)構(gòu)以便裝拆，小頭選用圓柱銷聯(lián)接，工作可靠，潤滑裝置采用飛濺式潤滑方式。在進(jìn)液腔蓋上方設(shè)有放氣孔，以放盡進(jìn)液腔內(nèi)空氣。在進(jìn)液腔蓋下方設(shè)有防凍放液孔，可放盡進(jìn)液腔內(nèi)液體。在箱體內(nèi)曲軸下方設(shè)有磁性過濾器，以吸附潤滑油中的鐵磁雜物。
3.1.2、泵頭組件（圖4）
泵頭部分是重要的液力部分，輸入低壓液體輸出壓力液體，泵頭下部安裝三組吸液閥，上部安裝三組排液閥 ，三組排液腔用孔道串通。進(jìn)排液閥為菌形錐閥結(jié)構(gòu)，均用不銹鋼制成。在排液孔的一端裝有安全閥，其調(diào)定壓力為泵額定工作壓力的110~115%，三個柱塞腔端部均設(shè)有放氣螺釘，以放盡該腔空氣。
3.1.3、高壓鋼套組件（圖5）
主要由高壓鋼套、半圓環(huán)、柱塞、導(dǎo)向銅套、密封圈、墊片、支承環(huán)等組成。柱塞由優(yōu)質(zhì)炭鋼制成，表面噴鍍合金材料，經(jīng)精密磨削具有較細(xì)的粗糙度及較高的硬度，使其有良好的耐磨性和防銹性。柱塞密封為矩形多道密封結(jié)構(gòu)形式，工作性能良好。
3.2、安全閥（圖6）
安全閥由閥殼、閥座、閥芯、頂桿、彈簧座、等主要零件組成。
安全閥是泵的高壓保護(hù)零件，它的調(diào)定壓力為泵工作壓力的110%~115%左右。
來自泵的高壓液通過閥座、閥芯、頂桿作用于彈簧上，當(dāng)液體壓力小于安全閥的調(diào)定壓力時，在彈簧作用力下，安全閥關(guān)閉。如果液體壓力大于安全閥調(diào)定壓力時，液體壓力克服彈簧的作用力，閥被打開，泵就泄漏。
調(diào)整彈簧的作用力即能改變安全閥的開啟壓力。
3.3、卸載閥（圖7）
卸載閥主要由單向閥、主閥及先導(dǎo)閥組成。
卸載閥的功能是：當(dāng)供液系統(tǒng)壓力超過卸載閥的調(diào)定壓力時（如支架停止用液時）卸載閥動作，把泵排出的乳化液直接送入乳化液箱，使泵站處于空載下運行。節(jié)省電力，延長泵站使用壽命。
卸載閥的工作原理：泵輸出的高壓乳化液進(jìn)入卸載閥后，分成四條液路。第一條：沖開單向閥向支架系統(tǒng)供液；第二條：沖開單向閥的高壓乳化液經(jīng)控制液路到達(dá)先導(dǎo)閥滑套下腔，給閥桿一個向上的推力；第三條：來自泵的高壓乳化液經(jīng)中間的控制液路和先導(dǎo)閥下腔作用在主閥的推力活塞下腔，使主閥關(guān)閉。第四條：經(jīng)主閥閥口，是高壓乳化液的卸載回液液路。當(dāng)支架停止用液或系統(tǒng)壓力升高到超過先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力時，作用于先導(dǎo)閥滑套下端的高壓乳化液頂開先導(dǎo)閥，使作用于主閥推力活塞下腔的高壓乳化液卸載回零，主閥因失去依托而打開，此時乳化液經(jīng)主閥卸載回乳化液箱，同時單向閥在乳化液的壓力作用下關(guān)閉，單向閥上腔形成高壓密封腔，從而維持閥的持續(xù)開啟，實現(xiàn)閥穩(wěn)定卸載狀態(tài)，泵處于低壓運行。當(dāng)支架重新用液或系統(tǒng)漏損，單向閥上高壓腔壓力下降至卸載閥的恢復(fù)工作壓力時，先導(dǎo)閥在彈簧力的作用下關(guān)閉，主閥的推力活塞下腔重新建立起壓力，主閥關(guān)閉，泵站恢復(fù)供液狀態(tài)。
調(diào)節(jié)卸載閥的工作壓力時，只需調(diào)節(jié)先導(dǎo)閥調(diào)整螺套，即調(diào)節(jié)先導(dǎo)閥碟形彈簧作用力，其調(diào)定壓力為出廠時泵的公稱壓力。
3.4、蓄能器（圖8）
本泵采用公稱容積為25升的氣囊式蓄能器，其主要作用是補(bǔ)充高壓系統(tǒng)中的漏損，從而減少卸載閥的動作次數(shù)，延長液壓系統(tǒng)中液壓元件的使用壽命；同時還能吸收高壓系統(tǒng)的壓力脈動。蓄能器在安裝前必須在膠囊內(nèi)充足氮氣。注意蓄能器內(nèi)禁止充氧氣和壓縮空氣，以免引起爆炸和膠囊老化。
蓄能器充氣方法有三種：即
A、氮氣瓶直接過氣法：接上充氣附件，擰開氮氣瓶上的開關(guān)，由于氮氣瓶的壓力比蓄能器里氣體壓力高，所以氮氣自然壓入蓄能器，當(dāng)壓力表指示所需要的壓力時，關(guān)閉氮氣瓶開關(guān)，充氣不能過猛，以免把充氣閥的橡膠塞子沖到膠囊里去。氮氣充好以后，擰松充氣閥上的放氣螺栓，把充氣管里的壓力泄掉，才能拆下充氣管和充氣附件，充氣工作即告完
成。
B、蓄能器增壓法：如果蓄能器要求氣體壓力較高，氮氣瓶中的氣壓較低，不能滿足充氣要求時，則采用蓄能器增壓法充氣。其工具是二套充氣附件和一個蓄能器，方法是首先用氮氣瓶直接過氣法，將二個蓄能器都充好，然后把二個蓄能器上的充氣閥的進(jìn)氣口用充氣管連起來，這樣一個蓄能器相當(dāng)于氮氣瓶，另一蓄能器為被充氣的蓄能器，然后在相當(dāng)于氮氣瓶的那個蓄能器的另一端通入高壓液，壓縮膠囊，使膠囊的氮氣充入被充氣的蓄能器里去，樣反復(fù)幾次直到蓄能器達(dá)到所需壓力為止。
C、利用專用充氮機(jī)充氣方法。在充氣時不管采用何種方法，都必須遵守下列程序：
（1）取下充氣閥的保護(hù)罩；
（2）裝上帶壓力表的充氣工具，并與充氣管聯(lián)通；
（3）操作人員在啟閉氮氣瓶氣閥時，應(yīng)站在充氣閥的側(cè)面，徐徐開啟氮氣瓶氣閥；
（4）通過充氣工具的手柄，徐徐打開壓下氣門芯，緩慢地充入氮氣，待氣囊膨脹至菌形閥關(guān)閉，充氣速度方可加快，并達(dá)到所需的充氣壓力；
（5）充氣完畢將氮氣瓶開關(guān)關(guān)閉，放盡充氣工具及管道內(nèi)殘余氣體，方能拆卸充氣工具，然后將保護(hù)帽牢固旋緊。
泵站在使用中蓄能器的氣體壓力應(yīng)經(jīng)常定期檢查，蓄能器投入工作后在最初十天之內(nèi)應(yīng)當(dāng)檢查一次膠囊內(nèi)氣體壓力，如無明顯的滲漏以后每月檢查一次氣體壓力。如發(fā)現(xiàn)蓄能器內(nèi)的剩余氣體壓力最小值應(yīng)大于或等于液壓系統(tǒng)最大工作壓力的25%，其最大值應(yīng)小于或等于液壓系統(tǒng)最小工作壓力的90%。當(dāng)蓄能器的氣體壓力小于上述氣體最低壓力時，就應(yīng)當(dāng)及時補(bǔ)充氮氣。
蓄能器膠囊內(nèi)氮氣壓力的測量：在實際使用過程中，往往需要知道蓄能器內(nèi)氮氣的實際壓力，決定是否要補(bǔ)充氮氣，可采用直接測量法：取掉過渡接頭，接上充氣附件，使頂桿頂開充氣閥芯，壓力表讀數(shù)即蓄能器內(nèi)氮氣壓力。
蓄能器膠囊的更換：在更換膠囊時，首先要將充氣附件裝上，用頂桿頂開充氣閥芯（即螺桿）放盡膠囊內(nèi)氣體，拆下充氣閥，另一端的托閥也同時拆下來檢查，有無損壞，拆膠囊時用工具輕輕撬松膠囊上口，慢慢拉出來就行。
膠囊裝入前，首先要把蓄能器殼內(nèi)清理干凈，不得留有雜物，以免損壞膠囊，再在膠囊和鋼瓶內(nèi)涂些乳化油，把膠囊沿軸向折起來，慢慢塞進(jìn)去，必要時也可以用一根適當(dāng)大小的棒，頭部削圓，伸入膠囊慢慢推入，裝好后可用手指檢查膠囊口部內(nèi)壁，如有皺折應(yīng)擠壓平服，裝上其余零部件，即可充氣，把充好氣的整個蓄能器浸入水中，觀察有無漏氣后，擰上保護(hù)帽。