煤矿液压支架操纵阀手把上的安全限位装置设计与分析

摘 要 煤矿液压支架操纵阀手把上的安全限位装置，安装使用在井下综采工作面液压支架操纵阀上，是为有效防止操纵阀手把误动作而设计的安全限位装置。本文针对煤矿液压支架操纵阀手把上的安全限位装置的设计制造，从方便、安全、实用3 个角度进行了设计与分析的论述。

关键词 液压支架；操纵阀手把；安全限位装置；实施

1 设计分析

1.1 技术领域

煤矿综采工作面液压支架上使用的操纵阀组，无任何限制手把扳动装置。由于煤矿综采工作面操作空间环境狭窄，操纵阀组功能又要求它安装的位置要利于人员操作，不能太隐蔽。于是就存在发生手把因被意外刮到、挤压等形式而产生误动作而造成事故的可能，从而损坏设备影响生产，甚至发生人身伤害事故。因此，提出加设煤矿液压支架操纵阀手把安全限位装置这一课题进行分析研究。

此装置的设计填补了该项技术领域的空白。属于煤矿井下液压支架设备安全使用技术领域。

1.2 技术分析

煤矿用各型液压支架操纵阀组均由多个带手把的单片阀用四条螺栓串联固定，组成阀组安装在液压支架阀座上。液压支架操纵阀手把安全限位装置，结合阀组的结构特点进行设计安装，同时还要求方便井下工作人员操作，并适合井下狭窄的作业空间环境。也就是要从结构简洁、方便实用、安全等方面制定方案，来解决此装置设计的技术问题。

2 设计方案

2.1 方案图示

2.2 具体方案

煤矿液压支架操纵阀手把上的安全限位装置，设计主结构如图示：安装板[1] 与固定轴套[6]、连接板[2] 焊接为一体。安装板[1] 上设计的安装孔，其定位尺寸与阀组上侧的两个定位连接孔相同，将原设计液压支架操纵阀组的两条螺栓加长，与阀组[9] 串联固定，如此安全限位装置便可与阀组形成一体，方便可靠的安装在液压支架阀座上。固定轴[3] 贯穿在固定轴套[6] 内，下方安装挡圈[5] 后，再用开口销[4] 固定，上方设计的铰接孔与限位结构件铰接孔用螺栓[7] 贯穿连接。

2.3 方案特征

1）煤矿液压支架操纵阀手把上的安全限位装置，设计成铰接旋转结构。主结构包括安装板[1]、固定轴[3]、固定轴套[6]、限位结构杆[8]（“U”形状）。其中限位结构杆[8] 即为有效防止操纵阀手把误动作，直接发挥安全防护作用的部件；

2）作为适用于煤矿井下液压支架操纵阀手把上的安全限位装置。它的设计结构适用于各型液压支架使用，只需根据支架操纵阀片的多少来选择不同尺寸加工所需要的限位杆[8] ；

3）本方案装置结构设计显著特点：使用简便。操纵阀组[9]不工作时，手把均置于零位，将限位杆[8] 向下转动到锁住操纵阀组手把位置，相当于“套”住所有手把。需进行液压支架手把操作工作时，将限位杆[8] 掀起，再随固定轴[3] 一起旋转到不妨碍作业一侧即可，像使用旋转开关一样简单；

4）此装置的设计方案最初有多种，主结构最直接的不同就体现在限位杆[8] 的固定方式上，未定型前还有链连接及插销型两种方式。最终通过小范围实践，确定了这种旋转开关型。这种旋转开关型的限位杆[8] 不会丢失且不易损坏，同时这种连接固定方式，最有效的实现了限位安全装置操作方便、快捷、安全，适于井下作业环境的设计理念。

3 设计特点

1）液压支架操纵阀手把上的安全限位装置设计特点，结合了阀组的结构特点，设计结构简洁，方便实用且利于安全操作。其结构适用于各型液压支架使用。各型液压支架操纵阀组，如图示中[9] 示意均由多个带手把的单片阀组成用四条螺栓串联固定，构成阀组安装在液压支架阀座上，有横向和纵向两种安装方式；

2）液压支架操纵阀手把安全限位装置，所设计限位杆[8] 为U 形长杆，为保证限位杆[8] 能根据工作操作需求，在安全有效范围内灵活转动，安装板[1] 前部设计了限制限位杆[8] 旋转的限位面，当限位杆[8] 处于垂直于固定轴[3] 位置时，限位面的前端边缘顶在限位杆[8] 的侧面，使限位杆[8] 不能继续旋转，以保证限位杆[8] 在安全位置悬挂，不会妨碍安全操纵液压支架。

4 方案实施

煤矿液压支架操纵阀手把上的安全限位装置于2008 年10 月正式批量加工制作，投入到井下采煤工作面使用。首先应用在ZY3600-11/28 型液压支架，之后又推广到ZY4800-19/40 型液压支架。现在开滦钱家营矿业分公司已经全面推广使用到各型号液压支架，共7 种规格。在几年的实践与不断改进后，形成了本文所论述的最优化结构。此煤矿液压支架操纵阀手把上的安全限位装置已申请了国家专利，并准备在全局范围内推广使用。

5 结论

煤矿液压支架操纵阀手把上的安全限位装置的推广应用，有中温炉烟系统的工作原理是利用磨机入口负压与抽取点间形成的压差，将高温、低含氧量的烟气从转向室处抽出，送入制粉系统，改变了干燥介质的成分，降低制粉系统终端含氧量在16%以下，满足大比例掺烧褐煤后制粉系统的安全防爆要求。该系统优点：1）抽取点的烟温较高、含氧量较低，可同时满足制粉系统干燥出力和防爆要求；2）抽取点烟气负压较小，需克服的阻力小；3）抽炉烟管道布置不受锅炉主要设备影响，不需增加额外动力，管道安装方便，成本较低。

锅炉制粉系统在中温炉烟系统改造前，磨机出口温度在60℃以下，最差工况下，有时在50℃以下，制粉系统终端氧量在18%左右。当中温炉烟改造后，磨机通风量维持在170 000m3/h 左右，制粉系统末端氧量控制在16%，磨机出口温度能达到60℃以上，与冷炉烟系统相比，制粉系统末端氧量下降2%，出口温度提高10℃以上。在大比例掺烧褐煤时，满足了制粉系统防爆和提高干燥出力的设计要求，制粉系统通风量也能满足机组运行的要求。通过中温炉烟改造及掺烧褐煤相关试验，得出以下结论：

1）褐煤掺烧达70%，及投入中温炉烟时，磨机入口负压保持在1 000Pa~1 200Pa 之间，磨机出口温度能维持在60℃ ~70℃，制粉系统终端含氧量均低于16%，能够满足大比例掺烧褐煤时制粉系统防爆和干燥出力要求；

2）褐煤掺烧达70%，及投入中温炉烟时，煤粉细度R90 为40.3% 的试验条件下，测得磨煤机最大出力为70.8t/h，磨机总出力能够达到规定的裕度要求；3）当投入中温炉烟系统，机组负荷约为185mW 时，掺烧比例在70% 以下实测锅炉热效率为91.89%，修正后为91.11% ；当机组负荷约为155mW 时，掺烧比例在80% 以下实测锅炉热效率为90.50%，修正后为90.87%。

自2009 年11 月完成中温炉烟系统改造后，解决了大比例掺烧褐煤后制粉系统的干燥出力和安全防爆问题。2010 年全年掺烧褐煤，未发生制粉系统爆发事故。两台炉制粉电耗1~12 月份平均完成22.13kW·h/t 煤，比同期下降1.04kW·h/t 煤，1~12 月份累计耗煤量1 604 709t，因制粉电耗降低共减少厂用电量167.377 万kW·h。

3 结论

随着电力生产的发展，电力用煤大幅增加，燃料供应紧张的问题与降低成本保发电的矛盾也将更加突出，为保证用煤稳定，大比例掺烧霍林河褐煤任务越来越重，要求也越来越高。我公司褐煤的掺烧和相关改造措施，既有效的缓解了燃煤紧张，同时又保证了锅炉的经济性和安全稳定运行。