國內外液壓支架發展現狀

國內外液壓支架發展現狀    
  煤炭是我國的主要能源，在國民經濟建設中。具有重要的戰略地位。在未來新能源大規模利用之前。煤炭是支持我同能源供應的國內重要品種。據能源署預測，從2000到2020年，一次商品能源需求年增長2.97％，2020年我國煤炭需求量將超過25億t，煤炭工業將有一個很大的發展。
　　　根據我周社會發展的需求．要把我周建設為“資源節約型，環境友好型”的社會，煤炭工業面臨著歷史性的挑戰與機遇，經歷著關鍵性的轉變。實現以信息技術和機電一體化技術為核心的綜合自動化；以清潔生產和潔凈煤技術為基礎的潔凈化；以大企業集團和多元化經營為特征的集約化，即實現、安全、潔凈、結構優化，已成為新時期我國煤炭工業發展的方向。
　　　液壓支架是以高壓液體為動力，由若十個液壓元件(油缸、閥件)與一些金屬構件組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設備。具有強度高、移動速度快、支護性能好、安全可靠等特性。
　　　煤礦井下支護問題始終是困擾煤炭高產、安全生產的重要問題。因此，以液壓支架為主要設備的綜合機械化開采的誕生和發展是煤礦生產發展史的一次重大革命，不僅從根本上改善勞動和安全條件．也為采煤產量和效率的迅速提高奠定了基礎，使煤炭生產面貌*改觀。
　　　
1 國內外液壓支架發展情況比較
1.1 國外液壓支架發展概述
　　　1954年英國研制出垛式液壓支架，緊接著法國研制的節式液壓支架代替了木支架和金屬摩擦支架，開辟了采煤工作面支護設備的技術革命。60年代前蘇聯研制并改進的OMKT型掩護式支架(具有四連桿機構)，解決了支架端距變化的問題，開辟了液壓支架設計的新時代；70年代主要是“立即支護”方式；1980年前西德赫母夏特公司開發出G550- 22/60掩護式支架，zui大高度為6m。為提高深產能力，降低生產成本，20世紀70年代中期，英國煤炭局首先提出研制電液控制液壓支架。zui先將電液控制液壓支架用于長壁工作面的是澳大利亞的科里曼爾煤礦，該工作面由74架英國原道銻公司研制的四柱垛式液壓支架組成，于1981年投產。1983年底英國原道銻公司又為美國坎塞爾煤礦制造了兩按鈕式微機控制液壓支架，1984年投產。1995年底英國原道銻公司又研制出全工作面集中電液控制系統。威斯特伐利亞—貝考瑞特公司研制出更為先進的P-M3和P-M4電液控制系統?，F在電液控制系統已經發展到綜采全套設備可視化集成控制階段。
　　　80年代以來，世界主要采煤國家一直圍繞減面提產、減人提效、降低成本，為實現礦井集中生產而努力。他們積極開發和應用新技術，致力于高性能、高可靠性的新一代重型液壓支架的研制。新型液壓支架普遍具有微型電機或電磁鐵驅動的電液控制閥，推移千斤頂裝有位移傳感器，采煤機裝有紅外線傳感裝置，立柱缸徑超過400mm，為減少割煤時間，一般采用0.8～lm的截深，支架還采用屈服強度800～1000MPa的鋼板，既有較高的強度、硬度和韌性，又具有良好的冷焊性能。隨著長壁工作面長度的不斷增加，為適應快速移架的需要，國外還廣泛采用高壓大流量乳化液泵站，其額定壓力為40～50MPa，額定流量400～500L/min，可實現工作面成組或成排快速移架，達到6～8s/架。
1.2 國內液壓支架的發展歷程
　　　我國液壓支架發展歷程可以分為四個階段
(1)學習起步階段
　　　我國從20世紀70年代初開始液壓支架的研制工作，基礎條件很差，一切都是從零開始，所需的板材、管材及液壓管膠等都需要研制及試驗。1964年由太原分院和鄭州煤機廠設計70型邁步式自移支架，從此開始了液壓支架的國產化道路。在廣大科研工作者的辛勤努力下，先后研制出了垛式、節式及掩護式支架。盡管支架的性能及可靠性都較差，但為我國液壓的發展奠定了基礎，為以后液壓支架的研制積累了經驗。
(2)引進、消化、吸收、發展階段
　　　20世紀70年代末80年代初我國分三次大規模地引進國外支架，尤其是第三批引進了當時西方國家較為先進的綜采設備共100套，其中的液壓支架主要以二柱掩護式和四柱支撐式為主，支架的參數和性能比以往進口支架有明顯提高。1984年，北京開采所、沈陽所、鄭州煤機廠在沈陽蒲河礦進行我國*套放頂煤液壓支架的工業性試驗，繼而研制了多種低位、中位和高位放頂煤支架，成功地在緩傾斜厚煤層和急傾斜厚煤層水平分層工作面使用。通過消化吸收*技術，科研人員自主開發了多種不同用途的液壓支架，具有代表性的支架有QY系列和ZY系列支架，其中QY31和ZY35支架在較大范圍內得到了推廣使用。這一時期開發出的支架重量普通較輕，如QY31經濟型支架重量僅6T，支架的工作阻力也偏小，二柱支架一般在2000～3500kN，四柱支架一般在3000～4600kN。支架的可靠性比較差，壽命試驗僅8000次，與國外的差距較大。在支架的控制方面，操縱閥主要以ZC片閥為主，流量只有80L/min。乳化液泵站流量一般為80～200L/min，支架的移架速度較慢，一般在20～30s/架，立柱千斤頂的密封圈全部為橡膠件，壽命較短。
(3)完善和提高階段
　　　從上世紀90年代中期開始，我國液壓支架進入了快速發展階段，全國綜采工作面數量大幅度提高，液壓支架的性能、參數、可靠性有了明顯提高，架型不斷豐富。尤其是放頂煤開采技術在我國的成功應用，極大地推動了放頂煤支架快速發展。架型按放煤位置分有高位、中位、低位放頂煤支架，按四連方向分有正四連桿和反四連桿放頂煤支架等。近五年來隨著國內液壓支架需求量的不斷增加(2007年液壓支架需求量達到25000架)和液壓支架國產化進程的發展，國內液壓支架進入高速發展階段，鄭州煤礦機械廠等廠家先后生產出了5.5m、6m液壓支架，對800MPa和900MP*高強鋼的焊接性進行了系統的研究。平頂山煤機廠、鄭州煤機廠和北京煤機廠等對液壓支架電液控制技術進行了研究，即將進入工業化試驗階段。國內液壓支架的設計和制造水平正逐步接近先進水平。
　　　
2 國內液壓支架發展現狀
(1)我國目前支架設計水平
　　　我國目前具有液壓支架設計能力的單位主要有4家，即北京開采所、北京煤機廠、鄭州煤機及沈陽煤研所。北京開采所近幾年占到全國液壓支架設計任務量的50%左右，該所設計的新架型占的比例更高些。北京開采所是液壓支架的技術歸口單位，液壓支架的標準、設計規范都出自該所。北京開采所支架設計水平代表了國內液壓支架設計水平，目前已實現了液壓支架設計CAD三維設計，并開發出了具有先進水平的液壓支架模擬仿真系統和支架參數優化設計軟件系統。盡管我國液壓支架設計水平與國外有一定的差距，但這一差距正在逐漸縮小。
(2)液壓支架使用材料現狀
　　　以前國內絕大部分支架所用板材均采用350MPa的16Mn鋼板，焊接性能好，但強度低，支架較重。為了降低支架重量，國內從20世紀90年代中期開始研究高強度板的焊接工藝，經過幾年的努力，現在對1000MP*以下鋼板的焊接工藝進行了系統的研究。第二是立柱千斤頂，2004年鄭煤機制造Φ360mm的立柱已在晉城大采高支架上成功應用。目前我國幾個主要支架生產廠家已具備生產中Φ400mm立柱的能力，兩柱掩護式支架工作阻力可以達到l0000kN。
(3)我國液壓支架檢驗標準
　　　我國目前液壓支架的檢驗采用MT312-2000技術標準，用以取代MT312-1992，該新標準在制定過程中不僅參照了歐洲標準，還結合了現階段液壓支架在我國的使用情況。新標準從2001年8月份開始實行強制執行。新標準在試驗次數上較老標準有大幅度提高，頂梁偏載加載時，四連桿機構的扭矩比老標準增加70%，另外對兩柱支架還增加了水平加載工況。
(4)液壓支架控制系統現狀
　　　目前我國液壓支架控制系統有兩種型式，即手動控制和電液控制，其中絕大部分還是手動控制系統，只有神華、晉城等少數礦區進口的支架采用電液壓控制系統。手動系統的流量一般為200～400L/min，移架速度zui快可達11s/架。我國從上世紀90年代中期開始研制電液控制系統，雖然做了大量的工作，但效果并不理想，閥的沖擊的和穩定性等問題沒有得到解決，因此沒有*實現在井下的推廣和應用。zui近幾年我國的天瑪公司與德國合作，引進德國瑪坷公司的PM3技術已成功在充州、開灤礦區的支架上應用，并取得了較好的效果。
　　　
3 國產液壓支架與國外差距
　　　目前國產液壓支架與世界上先進國家的差距主要表現在支架的整體可靠性、材料結構、控制系統和液壓元件等幾個方面。
(1) 可靠性的差距
　　　我國目前的大部分支架的可靠性與國外差距比較大。例如神華進口的支架，工作面的開機率達到90%以上，年產達到10MT，支架大修周期為產煤15MT以上。而我國目前綜采工作面開機率平均為50%左右。支架大修周期平均產煤量在4～5MT左右。但zui近我國自主開發的ZFS6800/18/35放頂煤支架年產煤量已達到8MT。
(2) 控制系統方面
　　　目前世界上一些發達國家支架的控制系統已廣泛采用電液控制系統，例如美國、澳大利亞、德國已普遍采用。電液控制系統技術在這些國家中已經非常成熟，支架的移架速度非?？?，可達8s/架，可以跟上采煤機13m/min的速度。我國目前液壓支架采用電液控制系統的數量很少，絕大部分為手動。目前我國共有17套支架采用電液控制系統，絕大部分為進口設備，其中神華神東公司9套，晉城、鐵法各2套全部為引進設備，開灤2套為國內天瑪公司生產的。在控制系統方面我國與國外的差距較大。我國目前絕大部分液壓支架仍采用手動控制，移架速度一般為15～20s/架，可以跟上采煤機6～7m/s的速度。手動控制與電液控制相比，工人勞動強度大，自動化程度低，速度慢、支護效果差。
(3) 液壓元件方面
　　　我國液壓元件的研發速度遠遠滯后于液壓支架發展的需要。液壓支架的可靠性主要依賴于液壓元件的可靠性，液壓支架在煤礦生產中應用是否成功，關鍵在干液壓元件的技術性能是否達到要求。國外目前多采用大流量安全閥、液控單向閥、截止閥、初撐力保持閥及立柱快速回液閥，對液壓元件的結構形式、幾何尺寸、材料選擇、熱處理方法和表面處理等各方面進行了深入的研究與開發，研制出一批密封性能好、靈敏度高、進排液能力大、抗沖擊載荷強的各類液壓元件，以適應液壓支架工作性能的要求。而我國對此類液壓元件研發較為滯后，目前仍沿用上個世紀80年代的產品，沒有形成液壓元件通用化、系列化、標準化

,油路塊MFD-16,MFD-25,MFD-32,MFD-40,MFD-50,MFD-63,

,電動止回閥,

,V2064,V2066,V2067,V2068,V2069,V2070,

,V2071,V2072,V2073,V2074,V3071,V3072,

,V3066,V3067,V3068,V3070,V3080,V3570,

,V6066,V6067,V6068,V6070,V8066,V8067,V8068,