电液控超声波清理机的创新应用

张兵 刘伟

山东能源枣矿集团岱煤公司综采工区  

摘要：岱庄煤业有限公司为确保乳化液的过滤精度和稳定性，保证液压支架可靠的运行，运用超声波清理技术应用到清理阀芯上，确保了支架整个系统的平稳运行。

关键词：超声波、液压系统、硬质颗粒。

（一）创新背景及目的：乳化液是综采工作面液压系统的“血液”，乳化液配置用水对液压支架系统的污染包括：硬质颗粒、钙镁离子引起的结垢、菌类病毒等有机菌类，电化学腐蚀等4个方面。其中硬质颗粒容易对阀组造成机械磨损，钙镁离子引起的结垢容易造成传动系统的阻塞和机械磨损。我矿使用的电液控支架对传动液过滤精度非常高，其中先导阀精度为25μm。因此，确保乳化液的过滤精度和稳定性，保证液压支架可靠的运行，直接关系到煤矿的生产。所以，在整个传动液系统中，电液控厂家设置了4处过滤芯器确保过滤效果，分别是高低压过滤器、反冲洗过滤器、先导阀芯过滤器、净化水过滤器，4种过滤效果最小精度25μm。然而，这些过滤器芯在维护使用上费用很高，每件高低压过滤芯价格在6000元以上，我们返厂清理的价格为200元，清理周期为20天，支架上配置的过滤芯清理价格同样很高。

加之今年疫情期间，物流运输全部停止。矿抽调部分人员组织生产时，电液控支架过滤芯老化、堵塞严重，无法返厂清理。人工清理费时费力，且效果较差，使用周期短。我们急需更换时，都是从地面或者井下其它工作面拆用。在此情况下我们想到了超声波清理技术是否能应用到清理阀芯上。

图一：工作面电液控支架系统所有滤芯

（二）项目简介及原理：超声波在液体中传播时的声压剧变使液体发生强烈的空化和乳化现象，每秒产生数百万计的微小空化气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时,气泡迅速增大,然后突然闭合。并在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压,破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中,当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子及脱离,从而达到清洗件净化的目的。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成几百度的高温和超过1000个气压的瞬间高压，连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面清洗净化的目的。

图二：超声波清理机技术原理图

（三）实施应用效果：我们立即在网上采购超声波发生器及换能器，自行加工了500x300x400mm的清理槽，开始试验。针对我们使用的过滤芯，尤其是不锈钢（钢丝网滤芯）滤芯，我们将准备清理的滤芯样品放入实验机中，分别经过5分钟、10分钟、15分钟不等时间及各种水温下试验。最终，得出结果：超声波清理机完全可以清理高精度滤芯，效果基本能达到要求。

在多次反复试验后，我们又发现过滤芯的清理干净与否还与清理液配置的溶剂和水温有关系，我们又将日常常用的清理试剂作为介质清理滤芯。清理试剂有：螺栓松动剂、酮酸、油垢清理剂，通过实验，发现水温清理最佳为45摄氏度到60摄氏度之间，这样清理后才能到达最佳状态。清理程序如下：

1、先将滤芯用嘴吹气，是否畅通，判断是堵塞情况。如吹气不同，就把滤芯放入器皿中，用松动剂内、外全覆盖喷涂，15分钟后放入有纯净水的清理箱。清理箱调整温度50°，超声波清理30分钟。

2、清理箱换水，再将滤芯放入草酸的器皿中浸泡，15分钟后放入有纯净水的清理箱。清理箱调整温度50°，超声波清理30分钟。

3、清理箱换水，再将滤芯放入除污剂的器皿中浸泡，15分钟后放入有纯净水的清理箱。清理箱调整温度50°，超声波清理30分钟。

4、观察清理箱的水质变化，如浑浊必须进一步用纯净水清理直至水质干净；如果水质干净但又不畅通，多次试验后滤芯仍然通气不畅，滤芯停用。

5、如果滤芯用嘴吹气，畅通状态良好，可省去步骤2。

（四）社会及经济效益：我们推广使用了这种超声波清理机后，解决了液压支架电液控系统的水质问题，除能清理各类滤芯之外，还能够对支架各类喷头、阀芯，锈蚀的螺栓、阀门等进行清理，修复的再使用能让我单位节约出新购入和修复的费用，具体如下:

1、解决了电液控支架各类阀芯外委维修的问题。比如：我矿32503工作面现有支架121架。一个阀芯外委维修的价格为100元，自己通过超声波维修成本仅为3.6元，每件节约96.4元，每架每个阀芯月清理一次，一年共计1452次，仅此一年可节约13.9万余元。

2、维修周期大幅缩短，减少了新备用阀芯的购入。新购入一个滤芯368元，121架阀芯购入，仅此可以节约4.4万余元购置费。

3、通过对一些喷头、高低压过滤芯、锈蚀螺丝等进行清理，可以重复利用，减少新的投入。经过我们的结算，加上对所以清理物资的估算，每年可以减少新购费用和修复费用12万元。

常用清理元件费用调查报告（单位：元）
元件名称	月更换频率	进价	外出修复	自修（10.8Kw超声波清理机）				节省修复费	每月节省
				工时费	清洗剂费用	水电费	设备折旧
反冲洗滤芯	121	368	100	2	1	0.5	0.1	96.4	1664.4
高低压反冲洗滤芯	1.5	6600	200	5	2	1	0.2	191.8	287.7
先导阀滤芯	121	208	50	1	0.5	0.3	0.1	48.1	5820.1
各类喷头	121	65	不修复	1	0.5	0.3	0.1		7865
净化水RO反渗透膜	1	2000	200	5	2	1	0.2	191.8	191.8
净化水RO本安过滤器	1	173	50	1	0.5	0.3	0.1	48.1	48.1
采煤机粗过滤器	0.3	7800	200	5	2	1	0.2	191.8	58
水泵、轴承、阀块等									10000
每月节省总计									25935.1
每年节省总计		备用购入价格 66806							311221.2

总计每年可节约37万余元。