超声波技术在煤矿清洗支架滤芯及车辆防爆栅栏等方面的应用
摘要：文章针对综采液压支架的返冲滤芯、主阀阀芯及防爆运输车防爆栅栏的清洗难题，引进超声波鼓泡技术，对设备加以改造，满足清洗件尺寸的要求，摸索出除污清洗剂的合理配比，最终达到理想的清洗效果；清洗件做到反复使用，节约了材料费用，取得了显著的经济效益，进而保证了安全生产。
关键词：超声波鼓泡技术；液压支架滤芯；车辆防爆栅栏；清洗
中图分类号：TB559 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）01-0044-02
1 问题的提出
陕西黄陵二号煤矿有限公司是一家现代化大型煤矿企业，目前矿井生产能力为800万吨/年。矿上拥有综采成套设备4套，其中大采高液压支架全部采用电液控制系统。电液控液压支架对乳化液的洁净度要求非常高，滤芯过滤精度10μm，尽管在配液前对水进行反渗透处理，泵站加装高压过滤站，但是液压支架的返冲滤芯、主阀阀芯经常出现堵塞现象，更换下滤芯必须复用，旧滤芯清洗变成难题。采用高压水枪冲洗的方法进行去污，去污后的滤芯效果不佳，使用周期也相当短，有的甚至在安装后根本无法
使用。
辅助运输实现无轨化，防爆胶轮车56辆，运送人员及材料。为了满足车辆防爆要求，在进排气侧均装有防爆栅栏，防爆栅栏片间距0.5mm，使用过程中防爆栅栏受到灰尘、油污的影响，必须每周定期进行更换和清洗，否则车辆因进气不足、燃料燃烧不充分，会出现动力下降；尾气中产生黑烟，严重污染井下空气，对职工健康造成伤害。由于防爆栅栏狭长缝隙粘附油污，彻底清洗变得很困难。
2 研究要解决的关键问题及技术途径
2.1 技术引进及清洗原理
面对以上问题，通过多方考察、查找资料研究此问题的解决方法，最终确定引进目前先进的超声波清洗技术解决面临的棘手问题。
超声清洗技术的研究和应用，我国始于20世纪50年代，几乎与国外同步进行。20世纪80年代以前发展比较缓慢，80年代以后，特别是改革开放以来，这一新技术得到很快的发展，超声清洗与现代科技发展及先进制造工艺密切相关。已被广泛应用于机械、光学、电子、轻工、纺织、化工、航空航天、船舶、原子能以及医疗医药等工业部门，在煤矿上应用可谓凤毛麟角。超声波清洗属于物理力清洗，其本身为绿色清洗，若在清洗液中添加适宜的清洗剂则属组合清洗，更具明显的清洗效果。超声清洗在各种化学、物理以及机械的清洗中是较为有效的一种。
超声波清洗器的原理是由超声波发生器所发出的高频振荡讯号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质——清洗液中，超声波在清洗液中疏密相间地进行辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合，在这种被称之为“空化”效应的过程中气泡闭合可能成超过去1000个气压的瞬间高压，连续不断产生的高压就像一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使物件表面及缝隙中的污垢迅速剥落。
为此购置了两台JDSC-2400/S超声波清洗机和一台高压清洗机配套进行清洗工作。在此基础上对其进行了相应的技术创新和工艺改进，创新改进后的超声波清洗机是由超声波清洗槽和超声波发生器两部分构成。超声波清洗机洗槽专门用坚固弹性好、耐腐蚀的优质不锈钢制成，底部安装有超声波换能器振子；超声波发生器产生高频高压，通过电缆联结线传导给换能器，换能器与振动板一起产生高频共振，从而使超声波清洗机清洗槽中的溶剂受超声波作用对污垢进行清洗作业。超声波清洗与其他清洗相比具有洗净率高、残留物少、清洗时间短、清洗效果好的优点，凡是能被液体浸到的被清洗件，超声对它都有清洗作用。
2.2 设备尺寸改造
通过试验运行效果的观察，发现其清洗泵站的阀芯方面存在一定的缺陷，由于目前要清洗的各类滤网大小尺寸、污垢程度各不相同，尤其如泵站所使用的阀芯，其长度达到了715mm，而超声波清洗槽只有650mm的长度，不能将阀芯全部浸入其中，根本无法清洗。所以，只有通过对其尺寸进行必要的技术改造，以适应我矿清洗工件的要求来达到完全清洗的目的。对其清洗槽拆除后，进行加大改造至750mm，以便能够清洗我矿目前所有规格的滤芯、滤网，做到了清洗规格无盲点、无缺陷。
2.3 清洗中遇到问题的解决
由于需要清洗的工件种类不同，受污程度的不同，必须对厂家提供的几种除污清洗剂重新进行配比试验，研制出适合于我矿各滤网除锈去污的清洗工艺方法。通过长期实践和探索，掌握了几种除污清洗剂的合理配比。新型清洗剂不但比前期经济节约，而且现在只需要一次清洗就可以达到理想的清洗效果，延长使用周期，也不会损伤配件性能，清洗液还可多次使用。
3 工件清洗前后对比
3.1 防爆栅栏清洗前后对比照
防爆栅栏清洗前后对比照如图1所示：
清洗前 清洗后
图1
3.2 支架返冲滤网清洗前后对比照
支架返冲滤网清洗前后对比照如图2所示：
清洗前 清洗后
图2
4 经济效益
超声波鼓泡技术在清洗支架滤芯及防爆栅栏方面的应用于2011年3月份成功投入使用以来，据不完全统计，已经成功为我矿清洗支架反冲滤网8392件次，支架主阀阀芯4986件次，为我矿节省材料开支1316.3万元之多，为矿经济效益的稳步提升做出了积极的贡献。
5 结语
目前超声波鼓泡技术在我矿的应用已经趋于成熟阶段，该项技术在我矿的成功应用，彻底解决了我矿液压支架的返冲滤芯、主阀阀芯以及运输车辆防爆栅栏清洗的难题，为我矿大采高液压支架的正常使用奠定了坚实的基础，为我矿防爆车的安全运行提供了有力保障。该项技术的应用，受到了兄弟单位的高度评价，具有较高的社会推广价值。
参考文献
[1] 魏竹波，周继维.超声波清洗技术[M].北京：化学
工业出版社，2007.
[2] 窦照英.工业清洗超声波清洗技术[M].北京：化学
工业出版社，2012.
作者简介：张孝斌（1971—），男，陕西武功人，陕西黄陵二号煤矿有限公司副总工程师，工程师，研究方向：煤矿机电技术及管理。