探秘世界首套纯水液压支架

　　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，显著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。