新河礦井通風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)改造與軸承溫度檢測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化

摘要：新河礦井所用的風(fēng)機(jī)為沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司所生產(chǎn)的MAF-2100/1200-1B型礦用軸流式通風(fēng)機(jī)，其前軸承為7230BCBM單列角接觸球軸承，后軸承為NU330ECMA單列圓柱滾子軸承。通過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)是由于冷卻潤(rùn)滑油的出油口位置不夠恰當(dāng)所造成軸承溫度過(guò)高。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)改造了潤(rùn)滑油油路，同時(shí)也優(yōu)化了軸承溫度檢測(cè)系統(tǒng)，這樣不僅把軸承溫度降到了理想狀態(tài)，而且對(duì)軸承溫度的檢測(cè)也更加準(zhǔn)確、及時(shí)和全面。

關(guān)鍵詞：軸流式通風(fēng)機(jī) 出油口 潤(rùn)滑油油路 軸承溫度

0 引言

礦用軸流通風(fēng)機(jī)目前在國(guó)內(nèi)礦山應(yīng)用已很廣泛，為了保證礦井通風(fēng)機(jī)正常提供新鮮風(fēng)流，將有害氣體排除，必須加強(qiáng)對(duì)通風(fēng)機(jī)的管理，維護(hù)和保養(yǎng)，確保通風(fēng)機(jī)安全可靠運(yùn)行，而在調(diào)試運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)溫度過(guò)高，與理想狀態(tài)偏差較大，軸承溫度過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響到軸承壽命，而且對(duì)風(fēng)機(jī)安全可靠地運(yùn)行也構(gòu)成潛在威脅，嚴(yán)重影響了通風(fēng)機(jī)的正常工作和礦井的生產(chǎn)安全，給整個(gè)企業(yè)帶來(lái)很大的損失，所以對(duì)軸承降溫處理與分析顯得格外重要.因此必須重視研究礦用通風(fēng)機(jī)的改進(jìn)，采取有效的措施去處理好軸承過(guò)熱問(wèn)題。新河礦利用結(jié)構(gòu)新穎，有一定技術(shù)要求的風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)來(lái)降低軸承溫度，使得通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)得以優(yōu)化[1]。

1 風(fēng)機(jī)軸承潤(rùn)滑存在的問(wèn)題

新河礦井所用通風(fēng)機(jī)軸承潤(rùn)滑采用的是循環(huán)油潤(rùn)滑和噴射潤(rùn)滑相結(jié)合的方式。循環(huán)油潤(rùn)滑，就是用油泵將液壓站內(nèi)經(jīng)過(guò)濾冷卻的潤(rùn)滑油輸送到軸承部件中，通過(guò)軸承與液壓站之間的壓差使?jié)櫥驮倩亓髦烈簤赫緝?nèi)。由于循環(huán)油可帶走一定的熱量，使軸承降溫。噴射潤(rùn)滑，是用油泵將高壓油經(jīng)噴嘴射到軸承中，射入軸承中的油經(jīng)軸承另一端流入油槽。在風(fēng)機(jī)軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體也以相當(dāng)高的旋轉(zhuǎn)速度使周圍空氣形成氣流，用一般潤(rùn)滑方法很難將潤(rùn)滑油送到軸承中，這時(shí)必須用高壓噴射的方法將潤(rùn)滑油噴至軸承中。

風(fēng)機(jī)軸承產(chǎn)生的摩擦熱其散熱途徑主要是通過(guò)滾動(dòng)體與潤(rùn)滑油以及內(nèi)外圈間的熱傳導(dǎo)方式，傳遞到經(jīng)過(guò)冷卻的潤(rùn)滑油中，還有一部分傳遞到軸承座以及轉(zhuǎn)子表面，由軸承座和密封圈以及轉(zhuǎn)動(dòng)部分（轉(zhuǎn)子、內(nèi)圈）與周圍進(jìn)行輻射和自然對(duì)流換熱。

在最初的調(diào)試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)前軸承（單列角接觸球軸承）溫度過(guò)高，一直維持在55℃左右，與理想狀態(tài)40℃偏差較大。考慮到軸承溫度過(guò)高的常見(jiàn)原因有：①冷卻不夠，如管路堵塞，冷卻器選用不合適，冷卻效果差；②震動(dòng)大，如聯(lián)軸器校正工藝差，不符合要求，轉(zhuǎn)子存在動(dòng)、靜不平衡，基礎(chǔ)剛性差、地腳虛，旋轉(zhuǎn)失速和喘振等；③軸承異常，如軸承損壞，軸承裝配工藝差，軸承箱各部間隙調(diào)整不符合要求；④潤(rùn)滑不良，如潤(rùn)滑不足或過(guò)分潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油質(zhì)量不符合要求、變質(zhì)或有雜物[2]。

通過(guò)認(rèn)真檢查反復(fù)實(shí)驗(yàn)，排除了冷卻不夠、震動(dòng)大、軸承異常的因素，最終發(fā)現(xiàn)是由于潤(rùn)滑油路設(shè)置不當(dāng)、噴油嘴位置偏底導(dǎo)致潤(rùn)滑不良，從而造成軸承溫度偏高。

2 技術(shù)說(shuō)明

2.1 潤(rùn)滑系統(tǒng)改造

改造一：原設(shè)計(jì)中，潤(rùn)滑油經(jīng)冷卻后從潤(rùn)滑油站出來(lái)，經(jīng)輸油管先到達(dá)風(fēng)機(jī)后軸承處的噴油嘴，然后到達(dá)前軸承處的噴油嘴。風(fēng)機(jī)前軸承緊鄰風(fēng)葉，受力最大，摩擦發(fā)熱多，但是潤(rùn)滑油最后到達(dá)前軸承噴油嘴時(shí)，油壓降低，油量減少，不能夠充分澆注進(jìn)軸承里，散熱效果大大削弱。所以我們就改油路為：從前軸承處進(jìn)入，先經(jīng)過(guò)前軸承的噴油嘴，再流到后軸承的噴油嘴，這樣前軸承就能最大程度的得到潤(rùn)滑油冷卻，效果明顯。后軸承雖然獲得潤(rùn)滑油量有所減少，但其自身受力小，發(fā)熱少，軸承溫度和改造前相比，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯升高[3]。（如圖1）

改造二：原設(shè)計(jì)中，前軸承噴油嘴只有一個(gè)，噴嘴的位置在內(nèi)圈和保持架中心之間，這是恰當(dāng)?shù)模怯捎陲L(fēng)機(jī)的前軸承內(nèi)外徑較大，軸承厚度較厚，潤(rùn)滑油單從一處噴射進(jìn)軸承，不能保證整個(gè)軸承都很好的得到潤(rùn)滑與冷卻，所以我們?cè)谇拜S承處又加接了兩個(gè)噴油嘴，分別從軸承左右兩側(cè)噴射到軸承的轉(zhuǎn)子上，這樣共三個(gè)噴油嘴出油全方位澆注潤(rùn)滑冷卻軸承，軸承溫度大大降低，維持在38℃左右，達(dá)到了預(yù)期效果[3]。

2.2 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化

2.2.1 潤(rùn)滑油油路改造后檢測(cè)系統(tǒng)的不足

在前面對(duì)潤(rùn)滑油油路改造后，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示軸承溫度大大降低了，但與此同時(shí)我們對(duì)溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生了質(zhì)疑，這個(gè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確嗎？如何確保檢測(cè)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可靠的問(wèn)題又?jǐn)[在了面前，為了解決這個(gè)問(wèn)題經(jīng)過(guò)細(xì)致研究對(duì)軸承溫度檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改善。

由于經(jīng)冷卻的潤(rùn)滑油噴油嘴只對(duì)著單列角接觸球軸承轉(zhuǎn)子橫面的中間部位，導(dǎo)致潤(rùn)滑油不能直接全部覆蓋軸承，只能高壓將潤(rùn)滑油噴至軸承中，又因風(fēng)機(jī)前軸承位置緊鄰風(fēng)葉，受力大，對(duì)其溫度進(jìn)行全方位準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。而風(fēng)機(jī)本身自帶的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)都位于軸承上端，彼此緊緊相鄰，不能夠全面檢測(cè)反映軸承各部位的實(shí)際溫度，存在監(jiān)控漏洞，而且按原設(shè)計(jì)僅從幾個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)引出一路監(jiān)控線到總控制柜中，來(lái)監(jiān)控風(fēng)機(jī)軸承溫度的變化，這樣可能會(huì)因?yàn)榻?jīng)過(guò)冷卻的潤(rùn)滑油直接噴射到溫度監(jiān)測(cè)裝置上，引起監(jiān)控人員的誤判斷，后果難以預(yù)想[4]。

2.2.2 系統(tǒng)的優(yōu)化改造

本著控制柜中的PLC及溫度檢測(cè)模塊本身端口允許，在風(fēng)機(jī)前軸承共加接了3個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)，互成120°夾角，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軸承溫度360°的全方位檢測(cè)。監(jiān)控過(guò)程中，可以對(duì)比三組數(shù)據(jù)來(lái)判斷軸承的實(shí)際溫度。

另外風(fēng)機(jī)后軸承連接了2個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)，上下對(duì)稱檢測(cè)；電機(jī)的三相繞組溫度檢測(cè)及轉(zhuǎn)軸前后端共接了5處溫度檢測(cè)，最后通過(guò)控制柜上的溫度巡檢儀實(shí)現(xiàn)集中輸出顯示。

電阻式溫度檢測(cè)器(RTD，Resistance Temperature Detector)是一種物質(zhì)材料做成的電阻，它會(huì)隨溫度的上升而改變電阻值，如果它隨溫度的上升而電阻值也跟著上升就稱為正電阻系數(shù)，如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱為負(fù)電阻系數(shù)。大部分電阻式溫度檢測(cè)器是以金屬做成的，其中以白金(Pt)做成的電阻式溫度檢測(cè)器，最為穩(wěn)定、耐酸堿、不會(huì)變質(zhì)、相當(dāng)線性等性能最受工業(yè)界廣泛采用。

PT100溫度感測(cè)器是一種以白金(Pt)做成的電阻式溫度檢測(cè)器，屬于正電阻系數(shù)，其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下：R=Ro(1+αT) 其中α=0.00392，Ro為100Ω(在0℃的電阻值)，T為攝氏溫度。

系統(tǒng)加接的溫度傳感器均為PT100溫度傳感器，PT100溫度傳感器是一種穩(wěn)定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻傳感器，可以工作在-200℃至650℃的范圍，能夠滿足軸承溫度檢測(cè)的需要[5]。

3 實(shí)施效果

通過(guò)小成本投入，對(duì)通風(fēng)機(jī)的潤(rùn)滑油油路和軸承溫度檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化創(chuàng)新，降低了風(fēng)機(jī)軸承溫度，延長(zhǎng)了軸承使用壽命，加強(qiáng)了對(duì)風(fēng)機(jī)軸承的全方位溫度檢測(cè)，提高了風(fēng)機(jī)故障的可預(yù)知性和風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性。另外在此過(guò)程中同時(shí)也對(duì)風(fēng)機(jī)的性能構(gòu)造有了更深入的認(rèn)識(shí)，為后期保養(yǎng)工作積累了經(jīng)驗(yàn)。由于軸承溫度的降低，延長(zhǎng)了潤(rùn)滑油的更換周期，降低了材料消耗與維修費(fèi)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)軸承過(guò)熱故障的分析和處理，采用軸承溫度檢測(cè)系統(tǒng)，可發(fā)現(xiàn)軸承的早期故障，及時(shí)采取防范措施，防止通風(fēng)事故的發(fā)生，減少了通風(fēng)機(jī)的不正常停機(jī)時(shí)間，將計(jì)劃性強(qiáng)制維修改為預(yù)制維修，降低通風(fēng)維修成本，節(jié)約能源，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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新河礦通風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)改造與軸承溫度檢測(cè)項(xiàng)目報(bào)告

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任洞天主編，礦井通風(fēng)與安全[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1993.3-18.

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