HP500破碎機潤滑冷卻系統(tǒng)優(yōu)化實踐

王寶國

(南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司)

梅山鐵礦選礦廠細碎作業(yè)區(qū)共有美卓HP500破碎機2臺，主要用于原礦的細破碎作業(yè)，HP500破碎機潤滑系統(tǒng)潤滑油采用空氣冷卻的冷卻方式，為確保破碎機潤滑系統(tǒng)油溫的正常，提高潤滑油冷卻效果，作業(yè)區(qū)對破碎機潤滑系統(tǒng)油箱所在場地進行單獨密封處理，并在現(xiàn)場增加2臺工業(yè)空調(diào)對破碎機潤滑系統(tǒng)油箱、油管等部位進行冷卻處理，但在南方夏天高溫季節(jié)，破碎機潤滑油經(jīng)常出現(xiàn)油溫持續(xù)過高現(xiàn)象，迫使破碎機自動保護性報警跳閘，影響生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定，同時油溫過高縮短潤滑油使用壽命，增加生產(chǎn)成本［1］。為改善潤滑油冷卻系統(tǒng)滿足生產(chǎn)需要，對潤滑油冷卻系統(tǒng)冷卻方式進行改進，并對冷卻介質(zhì)和冷卻設(shè)施進行優(yōu)化，達到了控制高溫季節(jié)油溫的效果。

1 細碎機潤滑系統(tǒng)空氣冷卻器工作原理

潤滑油從散熱器底部進入散熱器，利用散熱器良好的熱傳導(dǎo)性將高溫潤滑油熱量傳導(dǎo)至低溫空氣中，形成冷熱交換，同時在風(fēng)扇的作用下，冷空氣從散熱器一面進入，熱空氣從散熱器另一面吹走，從而達到使?jié)櫥屠鋮s降溫的效果。細碎機潤滑系統(tǒng)都設(shè)有潤滑油油溫檢測裝置，當潤滑油油溫高于設(shè)置上限值，冷卻器自動啟動運行，當油溫低于設(shè)置下限值時，冷卻器自動停止運行。以HP500細碎機空氣冷卻器為例，當系統(tǒng)檢測潤滑油油溫超過40℃時，冷卻器風(fēng)扇自動啟動，當油溫低于35℃時，冷卻器風(fēng)扇自動停止運行。細碎機潤滑油空氣冷卻器結(jié)構(gòu)及工作原理見圖1、圖2。

圖1 細碎機潤滑油空氣冷卻器結(jié)構(gòu)

圖2 細碎機潤滑油空氣冷卻器工作原理

2 細碎機潤滑系統(tǒng)潤滑油冷卻方式優(yōu)化

2.1 冷卻方案比較

(1)優(yōu)化方案1:增加管殼式冷卻器。在現(xiàn)有空氣冷卻器冷卻的基礎(chǔ)上增加管殼式冷卻器，流動的冷卻水在冷卻器內(nèi)循環(huán)冷卻，帶走潤滑油熱量，冷卻效果較好，一般常用于球磨機潤滑油冷卻。缺點是對冷卻水水質(zhì)要求較高，否則容易堵塞冷卻器內(nèi)壁，因此水量消耗較大。同時需要對原有潤滑油管路進行改動，增加新的設(shè)備投入。

(2)優(yōu)化方案2:增加輔助冷卻介質(zhì)。保持現(xiàn)有空氣冷卻器冷卻方式，對散熱器表面噴灑冷卻速度更快的冷卻介質(zhì)，當空氣冷卻器無法控制潤滑油油溫時，通過對散熱器表面噴灑冷卻介質(zhì)達到快速降溫的效果。增加輔助冷卻介質(zhì)的優(yōu)點是現(xiàn)場改動較少，改造投入小，冷卻介質(zhì)消耗低;其缺點是冷卻速度慢，冷卻介質(zhì)回收困難。

綜合2種方案比較，方案2投入成本低，現(xiàn)場改動少且能解決現(xiàn)場問題，因此選擇方案2更符合選廠生產(chǎn)要求。方案2噴淋降溫工作示意見圖3。

圖3 噴淋降溫工作示意

2.2 冷卻介質(zhì)選擇

常用的冷卻介質(zhì)和方式有:靜止空氣冷卻、普通風(fēng)冷(普通電扇吹風(fēng))、高速風(fēng)冷(空壓機壓縮空氣吹風(fēng))、水冷、油冷及勻速冷卻液中冷卻。常用冷卻介質(zhì)冷卻速度曲線見圖4。

圖4 常用冷卻介質(zhì)冷卻速度曲線

由圖4可見，風(fēng)冷冷卻速度基本保持一條直線，隨著風(fēng)速增加，冷卻速度增加;冷卻前期，油冷速度最快，冷卻后期勻速冷卻液冷卻速度最快。

常用冷卻介質(zhì)對相同物質(zhì)在650～550℃內(nèi)的冷卻速度見表1。

由表1可知，冷卻液冷卻速度最快，水中冷卻速度最慢，且隨著水溫升高，冷卻速度下降;綜合考慮常用冷卻介質(zhì)冷卻速度、消耗成本和回收成本，同時考慮到選礦廠用水水量充足，因此選擇水作為冷卻介質(zhì)比較符合選礦廠生產(chǎn)實際情況。

2.3 環(huán)水凈化水和工業(yè)自來水現(xiàn)場試驗比較

選礦廠生產(chǎn)用水主要有生產(chǎn)環(huán)水、環(huán)水凈化水和工業(yè)自來水3類，其中生產(chǎn)環(huán)水主要是生產(chǎn)系統(tǒng)中的礦漿水經(jīng)沉淀池初期沉淀后經(jīng)圓筒篩隔渣濾去水中雜質(zhì)經(jīng)環(huán)水系統(tǒng)重新進入到生產(chǎn)系統(tǒng)流程，該類水水中雜質(zhì)含量較高，容易堵塞管道和噴淋裝置噴頭，因此給予排除。凈化水系統(tǒng)主要是利用濃縮大井和加藥裝置(絮凝劑)對水中的泥漿進行沉淀，濾去泥漿等微細粒雜質(zhì)用于泵類設(shè)備的水封水，水質(zhì)相對環(huán)水系統(tǒng)較好，但凈化水水質(zhì)和環(huán)水水質(zhì)一樣，硬度為2319，主要是鈣鎂離子高，因凈化水系統(tǒng)處于現(xiàn)場裸露空間，水溫受氣溫的影響較大，當室外氣溫低于40℃左右時，用于水溫冷卻比較好，當室外氣溫高于45℃時不適宜采用?，F(xiàn)場試驗主要對環(huán)水凈化水和工業(yè)自來水噴淋降溫效果進行試驗對比。環(huán)水凈化水及工業(yè)自來水噴淋降溫潤滑油油溫下降曲線分別見圖5、圖6。

表1 常用冷卻介質(zhì)在650～550℃內(nèi)的冷卻速度

圖5 環(huán)水凈化水噴淋降溫曲線

由圖5可見，環(huán)水凈化水水溫越低降溫效果越明顯，水溫越高降溫效果越差，當水溫達到30℃以前，潤滑油下降溫度保持一條直線，當水溫超過30℃時，冷卻效果開始變差，當水溫超過40℃時，與潤滑油溫度接近，降溫效果不明顯。

圖6 工業(yè)自來水噴淋降溫曲線

由圖6可見，自來水噴淋降溫基本保持一條直線，與環(huán)水凈化水上半部曲線基本一樣;環(huán)水凈化水在生產(chǎn)中不斷循環(huán)，受氣溫影響較大，高溫天氣，環(huán)水凈化水溫度最高達到50℃，而工業(yè)自來水溫度受氣溫影響較小，最高達到25℃，因此綜合環(huán)水凈化水和工業(yè)自來水溫度特點，從成本角度考慮，在環(huán)水凈化水水溫達到30℃以前，噴淋冷卻介質(zhì)使用環(huán)水凈化水，當環(huán)水凈化水水溫超過30℃時，將噴淋冷卻介質(zhì)更換為工業(yè)自來水，從而節(jié)約工業(yè)自來水消耗，符合選礦低耗生產(chǎn)的要求。

2.4 現(xiàn)場優(yōu)化

(1)噴淋裝置管路優(yōu)化。對現(xiàn)場噴淋裝置管路進行優(yōu)化，在原有管道的基礎(chǔ)上新增一條管路，即現(xiàn)場兩條管路，一條連接環(huán)水凈化水主管路，一條連接工業(yè)自來水主管路，兩條管路與噴淋裝置主管路采用物理隔絕連接，方便工業(yè)自來水與環(huán)水凈化水切換，同時采用物理隔絕連接避免環(huán)水凈化水與工業(yè)自來水發(fā)生串水現(xiàn)象?，F(xiàn)場管路連接示意見圖7。

圖7 現(xiàn)場管路連接示意

由圖7可見，當需要使用環(huán)水凈化水作為冷卻介質(zhì)時，物理斷開工業(yè)自來水管道，關(guān)閉工業(yè)自來水切換閥門，連接環(huán)水凈化水管道，打開環(huán)水凈化水切換閥門，最后利用環(huán)水凈化水控制閥門控制水量大小，水量大小由最終潤滑油溫度決定，一般夏季生產(chǎn)潤滑油溫度控制在46～48℃比較理想;在應(yīng)用試驗初期采用凈化水冷卻時，因該類水硬度值較高，破碎機冷卻風(fēng)扇在使用一周后風(fēng)扇壁明顯出現(xiàn)鈣化，反而降低了冷卻效果，經(jīng)除垢處理后，考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，最終采用自來水作為水務(wù)降溫的主要舉措;但原凈化水管理切換系統(tǒng)保留，主要為以后的凈化水水質(zhì)硬度處理后的應(yīng)用預(yù)留相關(guān)的使用空間。

(2)噴頭優(yōu)化。原有噴頭使用單孔噴頭，噴射出的冷卻水呈發(fā)散線狀，噴射中心位置水量較大，周邊水量較小，促使散熱器表面冷卻不均勻，且水線耗水量較大，冷卻水流失較大。通過改進采用霧化噴頭，噴頭自身采用螺旋加壓設(shè)計，冷卻水在管道水壓的作用下通過螺旋通道進一步加壓，通過多點式噴孔向外噴射霧狀水珠，水霧對散熱器進行全面均勻覆蓋，冷卻效果更佳，同時霧化水珠耗水量更小。

(3)管道水壓優(yōu)化。凈化水水壓和工業(yè)自來水水壓壓力不足，無法發(fā)揮噴頭霧化最佳效果，需要增加管道內(nèi)水壓，在管道上增加管道自動增壓泵，當開啟管道控制閘門后，增壓泵壓力傳感裝置感應(yīng)到管道水壓增加自動啟動增壓泵對冷卻水進行補壓，以提高噴頭噴射效果。

3 結(jié)語

通過對HP500破碎機潤滑油冷卻方式的優(yōu)化，在原有空氣冷卻器散熱器的基礎(chǔ)上增加噴淋降溫方法，通過這種風(fēng)冷和水冷聯(lián)合降溫設(shè)計降低破碎機潤滑系統(tǒng)潤滑油油溫，實現(xiàn)了在破碎機潤滑油冷卻方式上的創(chuàng)新。在冷卻介質(zhì)的選擇上，根據(jù)成本要求采用環(huán)水凈化水和工業(yè)自來水切換使用，符合目前選礦廠低耗生產(chǎn)要求。通過對HP500破碎機潤滑油冷卻方式優(yōu)化實踐，保障了破碎機在高溫季節(jié)運行過程的穩(wěn)定，同時延長了潤滑油的使用壽命，達到了預(yù)想的效果。

［1］ 劉云旭.金屬熱處理原理［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1981.