浅谈DBT5.5米支架技改升级田建英

浅谈DBT5.5米支架技改升级田建英

田建英

中国神华神东煤炭集团公司设备管理中心陕西神木719315

摘要：以液压支架技改升级为研究对象，通过对立柱、结构件改造，根据结构件设计强度计算结果对比提出改进方案，提高支架支护性能与适应性。积累了液压支架在再制造技术应用的经验，对老旧设备的处置方式指引了新方向。

关键词：支护强度；工作阻力；技改；焊接；经济分析

引言

目前神东煤炭集团现有各类DBT支架9套，其中5.5米支架有3套，工作阻力8638kN，自2003年到2006年陆续开始投入生产，本套技改支架截止2014年4月累计过煤量4000多万吨，工作循环3万次，大项修7次；工作阻力较小，使得支架使用范围较小，已经不能满足神东矿井对大阻力支架的使用需求。且使用周期长，且支架部分配件已经落后，部分备件厂家应停产或是供货周期长；设备的人员防护安全措施也不完善，需要改造提升性能。

1.DBT5.5米支架改造

根据神东矿区地质条件及设备选型经验，将原支架工作阻力由8638KN提升至10000KN，以提高支架支护性能与适应性。支架工作阻力提升首先要对支架立柱、结构件进行升级改造，保证支架的支护性能与使用寿命。结合支架改造经验，提出对支架进行工作阻力提升，提高支架的设计强度，通过对底座、顶梁、四连杆等进行技改，更换大缸径立柱等手段，将工作阻力提升到10000kN，提升设备整体性能。为了保证项目实施的可靠性，制作样机升级改造，进行3次压架，累计压架20000次。

1.1技改总体方案：

a）保留原支架主要结构件，降低改造成本。改造过程中对全部支架的底座、顶梁、掩护梁、四连杆、侧护板等进行改造。根据支架在不同极限状态条件下结构件受力进行有限元分析，采用对上述的结构件贴板焊接来提高结构件的抗拉伸和抗弯强度。

b）原支架Φ345立柱更换为φ380立柱、1000L/min大流量立柱安全阀，工作阻力提升到10000KN，满足大阻力的工作要求。

c）为增加护帮板防护能力，对护帮板进行加宽改造。

d）为提高两端头的防护措施，端头支架新增加可旋转挡矸板和可伸缩的挡风装置。

e）为加强工作面降尘效果，新增加负压除尘系统。

f）为提高架内人员行走安全性，在两立柱中间增加防护网。

g）为提高设备的防腐性，采用了不锈钢U卡，不锈钢过渡接头。

h）为更好的记录立柱压力值，采用了带记忆功能双针压力表。

i）改造过程中对阀件、销轴密封等进行了检测、维修、更换。

1.2支架设计强度提高

立柱：按改造后支架工作阻力10000kN计算：立柱投制新件，更换为φ380立柱，立柱安全阀调定压力：44.1MPa。立柱柱头与顶梁连接方式不变，连接件可以互换。立柱缸底半径SR200改为SR210，由于原底座柱窝处档宽为480mm，Φ380立柱外径445mm，需要对底座柱窝进行改造与缸底相适应，重新设计立柱压板，支架最低高度增加50mm。

顶梁改造：从opt及有限元分析来看，顶梁安全系数在1.7左右，强度尚可；考虑支架过煤量已达4000万吨，建议在顶梁四个部位进行加强。顶梁部件的改造必须对工作阻力提高后结构件进行加强，不对结构进行改动。先刨掉焊接各处小件，顶梁前端上翘处左右侧各增加贴Q550、δ16板腹板加强；在外主筋和厚60贴板的断面焊接贴板裆焊Q550δ20盖板1件。加强板上设计塞焊孔与原盖板焊接，提高整体受力。

1.3支架设计功能升级（辅助功能）

在一二级护帮板两侧对接δ30钢板，护帮板加宽至1450mm，增大护帮支护面积，提高支架预防煤壁片帮能力；支架增加平衡油缸保护链预防平衡油缸坠落。支架安装负压除尘喷雾系统改善工作面的除尘效果。底座安装柱窝填充物预防浮煤涌入立柱与底座间的空隙内。立柱间增加防护网，保证工作面生产时人员在支架行人通道上的安全。在机头机尾端头支架外侧设计、安装可旋转可伸缩的挡风装置，提高工作面送风排风效率。立柱安装1000L充氮大流量安全阀，提高支架对矿压突变的适应性；立柱安装立柱保护套，保护活柱、中缸镀层。平衡安全阀泄液、二级护帮安全阀泄液和反冲洗过滤器反冲液全部回收到支架回液系统，预防泄露的乳化液污染环境、减少乳化液浪费。

2DBT5.5米支架具体技改

支架结构件整体完好，个别部件局部损坏作大修处理。对拆解结构件进行编号管理；编号结构件在检查过程中有详细的检测记录和照片。对各结构件进行喷砂处理，喷砂后表面露出金属光泽，方便检测及保证后续焊接、喷漆质量。对所有结构件关键部位焊缝探伤检查，对有问题的焊缝进行修复；检测结构件外形，对变形、损坏部位修复；检查各铰接孔锈蚀情况，抛除铰接孔加工面的锈斑；检查各处铰接孔尺寸，变形的铰接孔，返修达到铰接孔设计尺寸公差范围内。

拆解支架千斤顶，千斤顶密封件全部更换。检测缸筒、活塞杆、导向套配合尺寸，超差件进行返修，保证各部件装配尺寸返修后的千斤顶按标准要求打压保证无渗漏。

检测主要铰接轴的外形尺寸，超差部分投制新件；对铰接轴外圆进行抛光，保证表面粗糙度Ra6.4，进行退镀重新镀锌。

支架主阀、辅阀和过滤器全部拆解大修，阀大修后的使用性能达到新阀的标准，液压阀循环次数达到15000次以上。支架所有胶管及其附件全部更换，液压系统采用U型卡“D”型断面结构U型卡。

3DBT5.5米支架压架试验及应用效果

随机挑选一架旧支架改造大修作为样机进行压架试验，结合欧标EN1804-12001、国标GB25974.1-2010，共作3次压架试验，累计压架次数25000次。改造大修后的样机满足支架不小于使用循环次数10000次的使用寿命要求。

2015年12月25日在哈拉沟矿22408面投入生产以来，已经累计生产1580万吨，以目前的运行情况看，能够满足使用要求。购置一套同型号5.5米液压支架约需12000万元，该套液压支架升级、改造费用费3900万元，相比新购置一套同型号设备可节约资金8100万元左右。

4节语

DBT5.5米支架改造大修项目对老旧设备的处置方式指引了新方向，积累了再制造技术在液压支架上应用的经验，随着再制造技术的发展与应用，老旧设备重获新生，继续为企业创造价值。