半自磨機液壓潤滑系統改進

盧懷武

（云南錫業股份有限公司，云南 個舊 661200）

半自磨機液壓潤滑系統改進

盧懷武

（云南錫業股份有限公司，云南 個舊 661200）

半自磨機運行一段時間后，其空心主軸與合金軸瓦都會出現輕微的不均勻磨損，其潤滑油壓隨磨機轉動出現周期性波動，波動值超過安全設定值會造成非計劃故障停車，這是行業內比較難以解決的問題。因此，本文以半自磨機液壓潤滑系統為研究對象，分析如何選擇、計算液壓蓄能器，將各個軸瓦器的潤滑油壓穩定在安全允許的范圍內，降低設備故障停車率。

半自磨機軸瓦；潤滑穩壓；蓄能器

1 簡介

云南錫業股份有限公司大屯分公司官家山選廠選礦車間安裝有一臺Φ6.7×3.4 m半自磨機，電機功率2 400 kW，有效容積116 m3，筒體工作轉速12.4 r/min。由中信重工機械股份有限公司生產。大型半自磨機主要用于粉磨各種硬度的礦石和物料，破碎比高，可靠性高，適應性強，處理能力大，廣泛用于選礦、冶金、建筑及化工等各工業場合。

大型半自磨機代替傳統的三段破碎機，具有選擇性磨碎作用、破碎比大、一次成品、過粉碎礦粒少、物料輸送方便等特點。同時，它還可以大大簡化工藝流程，降低建設投資和運行費用，提高產量和質量，完善自動化水平。

本磨機選用一臺TE21604200靜壓軸承潤滑站，滿足磨機主軸承及小齒輪軸承不同的潤滑要求。它由高壓供油系統、低壓循環系統組成。

液壓站高壓系統：該系統包括2臺齒輪泵（1臺運行，1臺備用）。2臺油泵之間可以進行切換。任意一臺高壓泵通過磁性吸油濾油器從吸油室抽油分別提供給主軸承的兩個軸瓦。在每個軸瓦處，高壓油被分流馬達分成2路，向軸瓦軸襯的2個油腔提供相同流量的潤滑油，起支撐和潤滑主軸承的作用。在每個軸瓦的分流器下游安裝有2個壓力表、2個壓力傳感器、2個流量傳感器，分別用來檢測軸瓦2個油槽處的入口油壓和流量。只有全部壓力和流量連鎖都滿足時，磨機才能啟動或繼續運行。

液壓站低壓潤滑系統：該系統包括2臺油泵（1臺運行，1臺備用）。低壓系統通過磁性吸油濾油器從回油室抽油經過精過濾并冷卻，其中一部分供小齒輪軸組潤滑、散熱使用，其余部分流入油箱用于系統自身的循環過濾冷卻。潤滑站原理如圖1所示。

圖1 潤滑站原理圖

2 存在的問題

2.1 欠壓停機

磨機連續運行加上加工工藝偏差，其軸瓦與空心軸的間隙會出現不均勻，磨機運行時其潤滑油壓呈周期性波動，如圖2所示。磨機控制系統設定最低壓力3.5 MPa，當潤滑站輸出壓力小于3.5 MPa時，系統報警，如低壓力持續3 s，磨機自動停機。由于潤滑站輸出壓力較低，經常出現自動停機情況。壓力控制界面、報警界面和故障停機界面分別如圖3、圖4、圖5所示。

圖2 潤滑油壓脈動示意圖

2.2 突然停電時磨機筒體慣性對軸承造成沖擊損壞

由于沒有失壓保護，意外停電時，壓力突降為零，磨機兩端空心軸快速落下，對軸承長生沖擊，導致軸承意外損壞。

3 改進方案

根據磨機主軸承液壓系統周期性波動和在意外停電或者運行中斷點欠壓等情況下給主軸承供油的需要，增加蓄能器自動保壓設備，安裝于磨機主軸承液壓站兩側，并與磨機主軸承液壓站一起使用，如圖6所示。

人們可以選用皮囊式蓄能器，通過壓縮氣體完成能量轉化，使用時首先向蓄能器充入預定壓力的氣體。當系統壓力超過蓄能器內部壓力時，油液壓縮氣體，將油液中的壓力轉化為氣體內能；當系統壓力低于蓄能器內部壓力時，蓄能器中的油在高壓氣體的作用下流向外部系統，釋放能量。選擇適當的充氣壓力是這種蓄能器的關鍵。

圖3 壓力控制界面

圖4 報警界面

圖5 故障停機界面

3.1 計算因軸瓦間隙變大、壓力減小所需補充的流量

根據流量與壓力的關系式：

圖6 蓄能器安裝示意圖

式中：Q——流量，m3/s；μ——流量系數，與閥門或管子的形狀有關；0.6～0.65；A——液壓油通過的軸瓦間隙折合面積，m2；P——壓力差，Pa；ρ——流體的密度，kg/m3。

在式中，μ、ρ為常量，油壓變化，影響不大，因液壓系統中采用流量平衡閥，流量Q=40 L/min也作為常量考慮，變化的是軸瓦間隙A和壓力P。將軸瓦間隙增大前、后的壓力進行比較，得出：

根據現場實測：軸瓦間隙增大前，油壓值P1=4.2 MPa，軸瓦間隙增大后，油壓值P2=3.4 MPa，時長t=5 s。

軸瓦間隙增大后，要保持原有的壓力，流量Q瞬時需增加ΔQ=4.4 L/min，在軸瓦間隙增大時間區域，需補給潤滑油體積：ΔV=0.37 L。

3.2 蓄能器選擇

蓄能器根據使用情況的條件不同，容量計算分為三種情況：蓄能器作為動力源使用，其排油速度較快；蓄能器作為動力源使用，其排油速度較慢；蓄能器作為吸收壓力沖擊和壓力脈動使用。

根據磨機潤滑系統運行工況，選擇“蓄能器作為動力源使用，其排油速度較慢”工況條件。在這種工況下，蓄能器的作用是保持系統壓力，補償泄漏等情況，蓄能器內氣體的變化狀態，可按等溫變化考慮。即：

式中：P0——供油前充氣壓力（Pa）；P1——最高工作壓力（Pa）；P2——最低工作壓力（Pa）；V0——供油前蓄能器氣體容積，即蓄能器的總容量（L）；V1——壓力P1時的氣體容積（L）；V2——壓力P2時的氣體容積（L）。

由上式可知，當工作壓力從P1降為P2時，氣體容積變化量，即蓄能器排出的油量ΔV為：

于是，蓄能器的總容積為：

補償氮氣型皮囊式蓄能器只許75%充有油液，以免皮囊產生大的收縮，預充壓力可選擇高于最低工作壓力的0.9倍，這樣卸荷至最低壓力P1時，蓄能器內保留約10%容量的剩余油量。

根據已有條件：取充氣壓力設定為：P0=3.2 MPa；最高工作壓力：P1=4.2 MPa；最低工作壓力：P2=3.8 MPa；ΔV=0.37L。得出：V0=4.7L。根據蓄能器選型樣本，選NXQA-16/31.5-L-Y型皮囊式蓄能器。

4 結論

液壓站安裝蓄能器，起到對磨機的保護作用，主要達到四個目的。一是存儲能量。蓄能器可作輔助動力源，減小裝機容量，補償泄漏，作緊急動力源，構成恒壓油源。二是吸收液壓沖擊。換向閥突然換向、執行元件運動的突然停止都會在液壓系統中產生壓力沖擊，使系統壓力在短時間內快速升高，造成儀表、元件和密封裝置的損壞，并產生振動和噪聲。為保證吸收效果，蓄能器應設置在沖擊點附近，所以蓄能器一般裝設在控制閥或液壓缸等沖擊源之前，可以很好地吸收和緩沖液壓沖擊。三是消除脈動、降低噪聲。裝設蓄能器，可以大量吸收脈動壓力和流量中的能量。在流量脈動的一個周期內，瞬時流量高于平均流量的部分油液被蓄能器吸收，低于平均流量部分由蓄能器補充，這就吸收了脈動中的能量，降低了脈動，減小了其對敏感儀器和設備的損壞。四是回收能量。能量回收可以提高能量利用率，這是節能的一個重要途徑。蓄能器因為可以暫存能量，所以其可以用來回收多種功能、位置勢能。

1 中信重工機械股份有限公司.Φ6.7×3.4 m半自磨機使用說明書[M].洛陽：中信重工機械股份有限公司，2010.

2 鐘 洪，張冠坤.液體靜壓動靜壓軸承設計使用手冊[M].北京：電子工業出版社，2007.

Improvement of Semi-autogenous Mill Hydraulic Lubrication System

Lu Huaiwu
(Yunnan Tin Industry Co.,Ltd.,Gejiu 661200,China)

After running for some time,the semi-autogenous mill has slightly uneven wear on the hollow main shaft and the alloy bearing bush.The lubricating oil pressure fluctuates cyclically with the rotation of the mill.When the fluctuation value exceeds the safety set value,it causes unplanned failure Parking,this is the industry more difficult to solve the problem.Therefore,in this paper,the semi-autogenous mill hydraulic lubrication system as the research object,analyze how to choose,calculate the hydraulic accumulator,the oil pressure of each shaft pot pressure stabilized within the allowable range of safety,reduce equipment failure rate.

semi-auto mill bearing; lubrication pressure; accumulator

TH117.2

A

1008-9500(2017)11-0131-04

2017-09-26

盧懷武（1965-），男，云南保山人，高級工程師，從事礦山技術工作。E-mail：luhuaiwu@126.com