强制水冷却系统分析及故障探讨

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摘要：JOY48C型梭车的行走采用变频电机驱动方式，变频器采用了强制循环水冷却。对强制水冷却系统的原理、液压驱动式水泵的结构、水系统的实际故障处理方法以及故障排查进行了阐述，对梭车的现场使用、维护保养具有一定的借鉴意义。

关键词：梭车；强制水冷却系统；液压驱动式水泵

梭车、连续采煤机及锚杆钻车是短壁机械化开采的关键设备，其中梭车是运煤的主要装备，梭车跟在连续采煤机尾端，用于装载连续采煤机截落的煤,并运输至给料破碎机处卸煤，可在150～200m的距离内频繁往返于连续采煤机和给料破碎机之间，实现煤巷掘进工作面或短壁采煤工作面的短距离运输，有效地提高了煤矿开采效率，降低了工人劳动强度。JOY48C型梭车的行走采用变频电机驱动方式，工作过程中，变频器产生大量的热量，需要及时散发，因此该梭车的变频器采用了强制循环水冷却，冷却水使用液压驱动式离心泵进行循环工作。

1JOY48C型梭车强制水冷却系统分析

JOY48C型梭车的冷却水采用液压驱动，在设计上水泵驱动回路与转向回路串联在一起，如图1所示，主要由齿轮泵、变频器箱、液压驱动式水泵、水泵安全阀、单向节流阀、转向安全阀、转向阀和转向油缸组成。齿轮泵为系统提供压力油，油液先进入水泵的驱动马达，带动水泵旋转，水泵将水箱中的冷却水压入变频器箱的水套中，最终再回到水箱中，完成对变频器的冷却。水泵安全阀的设定压力为3MPa，确保水泵驱动马达的工作压力不超压。通过调节单向节流阀的开口度，可以调节进入水泵驱动马达的液压油流量，可以调节水泵的转速，使冷却水流量满足系统的冷却要求。梭车转向不工作时，只有冷却水泵工作，多余的油液通过转向阀的中位回到油箱。转向安全阀的设定压力为10MPa，当梭车转向时，操作转向阀驱动转向油缸左右伸出，此时转向压力远大于水泵安全阀的设定压力，水泵安全阀完全打开，齿轮泵的油液完全进入转向阀中。因此该梭车的水泵驱动回路和转向回路单独工作，但是转向回路优先工作，确保梭车的转向动作。

2液压驱动式水泵结构分析

液压驱动式水泵是梭车水冷系统的关键元部件，JOY48C型梭车使用的水泵结构如图2所示，主要由调节螺钉、泵壳体、固定螺母、驱动轴、叶轮、旋转密封、O形圈、固定座和液压马达组成。1.调节螺钉2.泵壳体3.固定螺母4.驱动轴5.叶轮6.旋转密封7.O形圈8.固定座9.液压马达液压马达通过螺钉安装在固定座上，输出轴与驱动轴联接。驱动轴穿过固定座、旋转密封，通过螺钉与叶轮固定，液压马达旋转时可带动叶轮旋转，通过离心原理，将吸入的冷却水甩入出水口。驱动轴穿过旋转密封，通过O形圈进行密封。旋转密封分为静止端和旋转端两部分，静止端内有弹簧并安装在固定座上，旋转端与叶轮紧密贴合，并通过弹簧压紧在静止端，静止端和旋转端通过中间的密封面进行密封，弹簧可以补偿两者之间的磨损，防止离心水泵泄漏。

3强制水冷却系统故障分析

梭车行走时变频器需要及时散热，否则就会出现变频器热保护，造成梭车停机，影响正常生产。在使用过程中，某矿的1台梭车由于变频器散热不畅，经常会出现停机，经检查主要是冷却水泄漏造成的。冷却水泄漏主要包括管路泄漏、水箱泄漏、水泵泄漏。查找泄漏点，发现主要是水泵泄漏，拆解后发现旋转密封的密封面损坏，如图3所示。旋转密封的旋转端密封面有轻微的磨损，但是密封面整齐。静止端的密封面已经出现了材料剥离，造成了密封面变窄、密封能力变差，导致泄漏；而且外沿部分出现了高温迹象，因此可以判定在使用过程中，水泵缺水导致了旋转密封损伤，而旋转密封损伤反过来加剧了泄漏程度，使冷却系统进入了恶性循环。（a）旋转密封旋转端（b）旋转密封静止端图3旋转密封结构损坏情况针对此故障，要求梭车驾驶员每班都要观察冷却水位情况，发现冷却水变少时应排查管路、水箱及水泵处是否存在泄漏，做好强制水冷却系统的维护。

4结语

梭车在井下使用时，如果出现变频器热保护，可导致梭车不能行走，直接影响煤矿的生产效率。针对JOY48C型梭车强制水冷却系统，在实际使用应该做到：（1）熟悉梭车的强制水冷却循环工作回路，了解液压驱动式水泵的实际结构，为使用和维护打好基础；（2）结合梭车水冷却系统故障的具体情况，依据工作回路逐个节点分析故障，判断出故障原因，并排除故障，加强对设备日常检修、保养及维护，可有效提高梭车的使用效率。

参考文献：

［1］李永安，乔彦华，王佃武.液压驱动式离心泵在使用中应注意的问题［J］.煤矿机械,2019,40（8）:132-134.

［2］陈庆贺.梭车闭式水冷系统的设计［J］.煤矿机械,2014,35（12）:169-170.

［3］冀鹏飞.掘进装备运输机构液压驱动的改进研究［J］.煤矿机械,2019,40（2）:101-103.

作者:常映辉 单位:1.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 2.山西天地煤机装备有限公司