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1、液压支架自动反冲洗过滤器的分析与研究穆健勇，邓伟森The Analysis and Research of the Automatic Back- flushing Filter in Hydraulic Support（郑州煤矿机械集团有限公司 河南 郑州 450013)摘要: 本文对液压支架用自动反冲洗过滤器进行了详细的分析和模拟。首先阐述了该过滤器原理的可行性，接着又对其结构、控制原理、控制方式进行了详细的分析，借助AMESim 软件对其压力 流量特性进行了模拟仿真，得出结论，为以后进一步改善该过滤器的性能提供了有用的理论依据和参考数据。最后阐述了该过滤器的应用前景及重要意义。关键词：液
2、压支架; 自动反冲洗过滤器; 模拟仿真; 压力流量特性;Abstract: In this paper, detailed analysis and simulation are made to the Hydraulic Support with the Automatic Back Flushing Filter. First, the paper sets forth the feasibility of this filter and then makes a systematic analysis of its structure, principles and patterns o
3、f control. On top of that, the pressure and flow characteristics are simulated with the help of the software AMESim. And a conclusion is reached. This provides future improvement of the filter with useful foundation in theory and reference data. Finally, this paper expounds the application prospects
4、 and significance of the Automatic Back Flushing FilterKey words: Hydraulic Support, Automatic Back-flushing Filter, Simulation，Pressure and flow characteristics；1 前言近年来，随着高端支架数量的不断增加，应用在高端液压支架系统中重要元件之一的反冲洗过滤器数目也越来越多。目前，国外进口过滤器在国内支架的应用过程中，出现了很多问题。例如：滤芯在使用过程中出现严重扭曲变形；滤芯通流量变小，液阻变大，易堵塞，导致支架动作缓慢甚至无法动作，严
5、重影响了综采工作面的生产效率。在此情况下，我中心研制并生产出手动反冲洗过滤器，井下使用中取得了较好的效果。然而，由于操作方式是手动操作，以致矿工的劳动强度还是很大，生产效率也没有明显的提高，因此为了满足现代煤矿高产、高效的需要，必须在设计上有所突破，降低劳动强度，提高生产效率。自动反冲洗过滤器的提出即是基于上述背景，对反冲洗过滤器的结构及可靠性作进一步深层次的研究，结合其使用过程中的性能表现，分析其优劣，致力克服其不足，对我中心的自制方案加以改进升级，以达到产品的尽善尽美。2 自动反冲洗过滤器的工作原理、结构及其特点2.1 自动反冲洗过滤器的工作原理从泵站输出的高压液体，经泵站过滤装置和高压过
6、滤站后，通过高压管路到达支架工作面液压系统。高压液体从反冲洗过滤器的 A 口进入，经过两个并联滤芯的过滤作用，汇流到 B 口流出，并进入电液控制阀的进液口，通过控制电液控制阀，控制支架的各项动作。此时液流方向相对滤芯而言是由外向内，乳化液里的细小颗粒等污染物被拦截在滤芯的外侧，P1 P2 时，正常过滤，乳化液中的污染物随之附着在滤网上，使得滤网内外的压差逐步增大，当 P1、P2的压差大于预先设定的压差时，电磁先导阀的其中一侧（例如：上侧）的电磁铁得电，左侧单向阀打开，使右侧高压液体由左侧滤芯的内部向外部沿排污口C 口高速流出，将左侧滤芯外部的污染物直接冲出到系统以外，如需冲洗右侧滤芯，电磁先导
7、阀的另一侧的电磁铁得电即可。这样就可以实现滤网的自动反冲洗，与此同时，过滤过程仍正常进行。原理图如图 1 所示。图 12.2 自动反冲洗过滤器的结构与特点根据该过滤器在系统中的使用要求，我们把它归结为过滤和自清洗两种基本功能，即该过滤器既能做过滤器使用，又可以在不拆卸的情况下实现自我冲洗，冲洗出的污染物直接排出系统，这样，既保证了系统内部的清洁，又延长了滤芯的使用寿命。根据以上介绍的过滤原理及理论模型，设计开发的自动反冲洗过滤器的结构简图如图 2 所示图 2滤芯元件的外侧、内侧采用钢制骨架，中间的滤网采用细钢丝编织而成，这样既能保证滤芯能承受的高压达 35MPa，过滤精度 25m，通流能力大，
8、又能保证在高压大流量的情况下，无论是液流通过滤芯时由外向内流还是由内向外流，滤芯都具有足够的抗变形刚度和强度。两个液控单向阀采用插装式结构，使自动反冲洗过滤器的结构非常紧凑，也便于维护与维修，密封性能也比传统的反冲洗过滤器用球阀密封效果更好。控制方式采用电液控制的方式，利用电液先导阀把电能转化为机械能，控制高压控制液的通断，再利用高压控制液的压力能转化为机械能，进一步控制插装式液控单向阀的开启、闭合，从而控制滤芯的反冲洗。电信号的发出与断开是由可编程控制器控制的，可编程控制器接受过滤器发出的压差信号，发出电信号，控制电磁先导阀的开启，进而控制插装式液控单向阀的开启、闭合，从而实现滤芯的自清洗。
9、同时还具有反冲洗次数、压差值的显示及超时报警功能。自动控制采用三种方式：、压差方式 当滤网内外压差超过预定值时，可编程控制器发出电信号，使电磁先导阀一侧的电磁铁得电，控制高压液打开液控单向阀，过滤器开始反冲洗，直到压差小于预定值，反冲洗结束。、定时方式 根据乳化液的情况以及井下采煤需要设定反冲洗的时间，每隔预定的时间反冲洗一次。、点动方式 按下点动按钮时，使电磁先导阀的左位或右位工作，高压液打开相应的液控单向阀，使过滤器反冲洗一次，此方式根据具体的工作情况而定，灵活方便。该过滤器与传统的过滤器相比，其特点主要体现在操作上实现了自动化；反冲洗时不间断供液，并且反冲洗所需乳化液量极少，1-3s 即
10、可把污染物冲出系统之外；过滤精度高。3 借助 AMESim 建立仿真分析模型并进行仿真分析3.1 借助 AMESim 建立仿真分析模型如图3 所示图 33.2 仿真结果与分析如图 4图 4当流量为 400L/min 时，压力损失为0.32MP a,当流量为 600L/min 时，压力损失为 0.56MP a, 当流量为 800L/min 时，压力损失为 1.18MP a,当流量为 1000L/min 时，压力损失为 2.76MP a, 从以上的分析结果可以看出，随着流量的增加，压力损失随之增大，同时也验证了在设计时增大通流面积最小处水力半径的正确性，从以上数据可以看出，此自动反冲洗过滤器满足了
11、高压、大流量时压力损失小的设计要求。4 自动反冲洗过滤器的应用前景综上所述，自动反冲洗过滤器具有结构紧凑、体积小、通流量大、过滤精度高、过滤不中断、操作上可实现自动化的特点，所以它非常适用于高产高效的现代化矿井，以节省投资、改善管理。5 结语本文介绍了自动反冲洗过滤器的工作原理、基本结构、高压大流量时压力损失小以及可实现自动控制等方面的特点，必将成为现代矿井中的关键设备。该过滤器能大大提高生产效率，降低劳动强度，对矿井管理的现代化有着重要的意义。参考文献：1 戴绍诚. 高产高效综合机械化采煤技术与装备.煤炭工业出版社，1998.8-2 雷天觉.新编液压工程手册.北京理工大学出版，19903 路甬祥.液压气动技术手册.机械工业出版社，20024 秦家升，游善兰.AMESim 软件的特征及其应用J .工程机械， 2004，(12): 685 MAGNE S A. AMESim4.2 User ManuaM，2004 作者简介：穆健勇（1963- ） ，男 工程师 汉族，河南省郑州市人，工程师，本科，主要从事机、电、液方面的设计工作。身份证号 410102196311221516单位： 郑州煤矿机械集团有限公司 郑州市华山路 105 号联系人： 穆健勇电子信箱：
