[00749563]综采高压大流量乳化液泵关键技术研究及其应用

高压大流量乳化液泵是煤炭企业百万吨级综采工作面液压支架等液压设备的动力源，是实现综采工作面高产高效的关键设备，其工作的连续性、稳定性和可靠性对于保证煤炭企业的安全生产和提高经济效益具有重要的战略意义和应用价值。本课题针对当前煤炭企业百万吨级综采工作面对高可靠性的高压大流量乳化液泵的迫切市场需求，采用优化设计理论、动力学、摩擦学、流体力学及流体动压润滑理论等对高压大流量乳化液泵动力端的曲轴曲柄空间布置、支承结构、曲柄轴承润滑特性及曲柄轴承磨损故障和液力端进、排液阀常见故障的机理和诊断方法进行了研究，研制开发出具有良好动态特性的高压大流量乳化液泵，实现了对高压大流量乳化液泵的预知维修。并提出与高压大流量乳化液泵配套使用的矸石充填开采液压支架及单臂式液压锚杆钻机的新型结构。获得实用新型专利2项，发表相关学术论文7篇，其中，6篇被EI检索，3篇获得河南省首届自然科学学术奖二等奖，1篇获得河南省第十届自然科学优秀学术论文奖三等奖。主要技术内容如下：（1）以高压大流量乳化液泵动力端曲轴曲柄所产生的惯性力和惯性力矩的合成最小为优化目标，对曲轴曲柄错角的空间位置分布和支承结构进行优化，并对动力端五拐三支承结构曲轴在危险工况下的疲劳强度、应力场分布及变形状况进行分析，研制开发出具有良好动态特性的高压大流量乳化液泵，并提出与此高压大流量乳化液泵配套使用的矸石充填开采液压支架及单臂式液压锚杆钻机的新型结构。（2）建立高压大流量乳化液泵动力端曲轴曲柄轴承流体动压润滑数学模型，揭示出曲柄轴承在不同间隙状态下的流体动压润滑特性。提取曲柄轴承在不同磨损状态下振动信号的特征表现形式，提出模糊支持向量机的识别方法，实现了对曲柄轴承磨损故障的早期诊断。（3）建立高压大流量乳化液泵液力端泵阀动力学模型，揭示出泵阀弹簧断裂故障的机理及表现特征，提出基于最小中位二乘法的Lipschitz指数计算方法，确定泵阀弹簧断裂故障的判断准则，实现了对泵阀弹簧断裂故障的早期诊断。本项目研制开发出的高压大流量乳化液泵经焦作矿区计量检测中心检测，各项检测项目均符合MT/T188.2-2000标准中规定的性能技术要求。经过在焦作煤业（集团）有限责任公司九里山矿和中马村矿等单位的推广应用，证明该高压大流量乳化液泵减少了综采工作面液压支架初撑升柱、推溜、降柱及移架的动作时间，提高了综采设备的运行效率，增加了原煤产量，实现了综采工作面的高产高效。据统计，该高压大流量乳化液泵的应用可以使综采工作面每年增加上万吨的原煤产量，新增产值千万余元。同时，将有关曲柄轴承磨损和泵阀故障诊断的研究成果应用到现用的其他型号乳化液泵的使用维护中，减少了乳化液泵常见的曲柄轴承磨损、曲轴拉瓦及烧瓦和泵阀故障的发生，提高了乳化液泵的运行可靠性，保障了综采工作面生产的安全性。综上所述，该项目研究成果的应用可以为煤矿企业创造出显著的经济效益和社会效益。