提升機液壓制動系統液壓油降溫對策

江西銅業集團公司武山銅礦主井提升機為JKM-3.5×6型井塔式多繩摩擦提升機。是該礦2009年為日產5000t礦石擴產新投入的主提升機，設計每天工作17h完成全礦礦石和廢石的提升任務，達到6500t/d提升量。提升機是上海冶金礦山機械廠的產品，制動系統配用該廠中高壓液壓站（P=14MPa）。實際使用過程中，在夏季該制動系統液壓油溫持續偏高，雖配有兩臺（一開一備）液壓站，但溫升過快，工作3h左右，液壓油溫就接近67℃，因而產生系列問題，造成提升機工作不穩定。

1、故障現象

該提升機自投入運行以來，一到夏季，制動系統的液壓油溫就居高不下，油溫長時間在65～67°之間，頻繁倒換使用液壓站，還是不能解決油溫高的問題，結果故障頻發。使用半年后，開始出現一些軟故障，制動器（以下稱閘盤）會突然少量漏油，過些時間又不漏了；有時會突然失壓，把一些相關元件清洗后，故障沒消除；過段時間對清洗過的液壓站重新使用，故障又消失了。閘盤新換密封件后不久就會有漏油現象，液壓油使用中粘稠度降低得厲害，使用1～2月的液壓油就能明顯感覺粘稠度不如新油。各個管接頭都是剛性連接，但經常出現漏油現象。

2、原因分析

該提升機采用兩個制動盤，每個制動盤有兩組閘盤架，每個閘盤架對稱布置有4對閘盤。提升機運行時，液壓站給閘盤壓力油，閘盤的碟形彈簧壓縮；制動時閘盤壓力釋放，閘盤的碟形彈性回位，從而達到對制動作用。

液壓油采用油箱自然冷卻方式，在南方每年夏季有近三個月在32℃以上的高溫氣候，通風條件差，大部分夏季時間室溫在40℃以上，因此液壓油的散熱存在一定的問題。

為了解決降溫問題，我們做過在液壓站的位置做一個全封閉的房間，并安裝大功率空調對其降溫，可是效果不太，也只能把油溫下降3～5℃。

液壓站采用ATOS PVL-210-150型葉片泵，額定壓力為15MPa；系統供油量為10L、15L（高速）；配用電機YD132M-6/4型雙速電機，功率分別為4/5.5kw；油箱容積0.552m3，按油箱0.8為有效容積，液壓油量為397kg（液壓油密度按960kg/m3）圖1為液壓站局部原理圖。

要使液壓油在正常的油溫下工作，必須考慮系統的發熱量和散熱量問題，如果沒有增設冷卻器，那么油箱的容積就要從散熱角度考慮，下面對有關液壓油溫升原因進行相關計算分析。

2.1系統發熱量（ ）計算：系統發熱量主要以液壓泵功率損失和液壓閥功率損失為主。

2.1.1 液壓泵功率損失（ ）

2.1.2 液壓閥（溢流閥）功率損失 ：三個主控閥（7#、12#、15#）按總的溢流量來計算（10L/min）

2.1.3 系統總發熱量： =2875 （W）=2.875kw

2.2 系統散熱量計算

液壓系統各部分產生的熱量，在開始時，一部分由工作介質及裝置本身所吸收，較少一部分向周圍輻射。當溫度達到一定數值，散熱量與發熱量相對平衡，系統即保持一定的溫度，不再上升。

如只考慮油液溫度上升所吸收的熱量和油箱本身所散發的熱量時，系統的油溫 隨運轉時間 的變化關系如下：

2.3 油箱的散熱面積計算（m2）

3、存在問題

通過以上的計算分析，發現存在以下問題：

3.1 該液壓站在工作3小時后，油溫就達到了65.55℃，系統的熱平衡溫度也達到了93.1℃。

3.2 液壓站所需的油箱散熱面積遠遠大于油箱本身的散熱面積，現散熱面積只有達到溫升要求的16%。

3.3一般油溫在30～50℃范圍內，工作比較合適，最高不大于60℃，油溫過高，會使油液迅速變質，同時使泵的容積效率下降。因此，須對油液進行輔助冷卻。

4、措施及思路

由此認為，該液壓站采用油箱自然散熱設計在南方夏季高熱氣候不適用，須采用輔助散熱方式才能達到理想的工作油溫。

再者，中高壓液壓設備，油溫應控制在30～45℃較為理想，對于輔助散熱，水冷卻器較為理想，但因設備安裝在75米高井塔的頂樓，取水困難，成本投入高。

通過咨詢，選購江蘇某散熱器生產廠家生產的GJ500型旁路散熱器，散熱功率為5.5kw，流量60L/min，7～10分鐘可對液壓油進行一次循環冷卻。從計算的系統總發熱功率2.875kw來看，完全可以達到散熱效果。決定安裝風冷散熱器，采用旁路安裝，對液壓油進行強制冷卻。圖2為散熱器安裝好的示意圖。同時把散熱器與液壓站的溫控表聯通，設定散熱器的自動開停溫度，實現了油溫在設定溫度的范圍內波動，確保散熱器的安全使用。

5、改進后效果

2011年夏季安裝了風冷散熱器，使用后液壓油的溫度達到了比環境溫度只高2℃的效果。經過兩年的使用，效果良好；設備沒有因為液壓油溫高而出現過上述的軟故障，以及液壓油達不到使用壽命，密封件、泵、閥的使用壽命回歸正常。

參考文獻：

[1]范存德，《液壓技術手冊》，遼寧科學技術出版社，2004.05。

[2] 嚴金坤、范崇訖、馬力中，《液壓技術基礎》，科學出版社1981。