模糊综合评价与等值分析对单体液压支柱液压缸评估修复探讨

宋道柱等

摘要：文章选取可能腐蚀液压缸的8种气体进行数据处理并利用模糊综合评价模型，利用试验筛选，获得H2S、Cl-、CO2作为支柱关键腐蚀因素。假定支柱未修复的情况下，H2S、Cl-、CO2这三种物质对于其腐蚀而造成的经济损失，通过等值分析法计算出主要支柱的损失成本和修复效益，与等值分析法计算出的总损失值比较，得出各因素对于支柱损失的贡献度。

关键词：模糊综合评价；等值分析；单体液压支柱液压缸；评估修复；支柱关键腐蚀 文献标识码：A

中图分类号：TH137 文章编号：1009-2374（2015）16-0015-04 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.008

在煤矿的开采过程中，外注式液压支柱作为主要的支护装备，应用于各类采煤工作面，具有很强的适应性。实际生产中，支柱液压缸往往遭到各类腐蚀，出现蚀坑，大大降低了支柱的安全性，造成大量的经济损失，为实际作业带来了很大的危险。

采用模糊综合评价模型，基于试验模拟并结合选用的矿井数据分析，获取相应腐蚀因素的影响权值。通过获取的权值，采用净环境损害等值分析，考虑修补贴现因素，对研究因素的腐蚀效果进行评价，为合理及时地更换支柱器件提供有效建议。

1 腐蚀机理

井下气体成分复杂，工作面以及巷道的湿度为70%～80%，液压支柱长期处于潮湿环境中。目前普遍采用的工作介质为3%～5%乳化油的乳化液，井下湿度较大，液压缸的非介质接触区形成了极薄的水膜，矿井中的可溶性腐蚀气体溶解在工作介质中以及这些水膜中，形成了酸性电解液，产生了化学腐蚀与电化学腐蚀，对液压缸产生了极大的腐蚀作用。

2 试验模拟

为确定主要腐蚀因素对于液压支柱液压缸的腐蚀程度情况，首先在实验室选取不同的腐蚀因素进行环境模拟。试验对象为单体液压支柱常用材质：冷拔。

考虑到井下强制通风，含有多类气体，结合实际作业情况，可能对于液压缸起到腐蚀效应的有H2S、CO2、Cl-、CO、CH4、NO2、SO2、NH4-气体及离子。先选取上述8种因素进行对比试验，筛选出对于液压缸腐蚀起到主要作用的因素进行针对性的研究。

采用失重法对腐蚀因素进行研究，主要原理为将金属固件放在腐蚀环境中，经过一定时间后，取出并测量其重量和尺寸的变化，计算出腐蚀速率，对腐蚀结果进行初步评价。

可见两类钢材在受三种因素的影响下，均处于第一等级，三类因素对于调质单体液压支柱液压缸的损害均很严重，需要针对性地进行防护。

4 等值分析

等值分析是资源损坏后，对其做出准确的损失及评估并制定恢复实施方案的一种方法。该方法立足于修复，基本思路为将修复的资源和服务与受到损害的资源与服务之间建立等量关系，确定修复方案的规模，估算修复方案的成本。

4.1 确定损害发生到恢复基线期间的损失

在具体的修复过程中，往往由于工作环境以及技术等不稳定因素的存在，导致难以定量衡量曲线的各点值和估量期间损失。

4.2 确定修复成本

单体液压支柱液压缸的修复工艺采用校直→除锈→电泳组合工艺。

具体步骤为：用校直机矫直→用磨缸机除去液压缸的锈迹→电泳涂装修复表面。

5 综合分析

由图4可知，当压力比<20，此时腐蚀以H2S为主，随着压力比的增大，此时腐蚀以CO2为主。而Cl-在其中只充当了类似于“催化剂”的作用。

可知单独分析物质腐蚀状况时，损失小于总修复损失成本的95%，这是因为实际上单体液压支柱的腐蚀条件更为复杂，牵扯到的因素更多。

利用上述可知：对于矿下作业的单体液压支柱，需要重点消除H2S、CO2、Cl-的腐蚀影响。保持工作条件在CO2分压较低的情况下。同时根据等值贴现的原理，得出腐蚀损失随时间会产生不断增长的贴现系数，造成的经济损失，因此对于支柱修复要及时，在液压缸使用两到三年后应及时对液压缸检修、更换。

6 结语

从支柱的评价到修复，利用模糊综合评价以及等值分析理论，对整个过程中腐蚀因素造成的损失进行了直观的经济评估，本文基本上完整地诠释了其过程。

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基金项目：江苏省前瞻性产学院联合创新资金项目（BY2013022）；江苏省大学生创新项目（201411998017Z）。

作者简介：宋道柱（1994-），男，就读于徐州工程学院机电工程学院，研究方向：机械设计及可靠性。

（责任编辑：周 琼）