球磨機開式齒輪潤滑系統的應用研究

新疆錦龍電力集團有限公司 孫達偉 國家能源蓬萊發電有限公司 孫亞偉 李永濤

球磨機開式齒輪通常采用傳統的噴射潤滑，潤滑油脂通過噴射油泵打到噴嘴，噴嘴處接入壓縮空氣，將油脂吹散成放射狀液滴，粘到大齒輪齒面上進行潤滑，后期將潤滑油直接噴射到小齒輪上，嚙合后含有雜質的油脂流入廢油池。該潤滑方式雖然能夠保證潤滑效果，但系統運行故障率高，同時也存在著噴嘴堵塞、消耗量大等諸多弊端，急需引入新的潤滑方式方式進行優化，在保障安全運行的同時提高經濟性。

1 球磨機開式齒輪噴射潤滑的弊端

長期實踐發現，球磨機開式齒輪潤滑方式使用噴射式潤滑系統在生產中存在以下弊端：

油脂粘度越大噴射越難，只能使用低粘度的油脂，降低了潤滑效果，增加了齒輪間的磨損；齒輪轉動過程中在齒輪周邊形成了風幕，使得一部分潤滑油被吹開，無法參與潤滑，無形中增加了用油量，造成了大量廢油的產生，降低了直接參與潤滑的油脂數量。穿過風幕的潤滑油大部分落到了齒輪上下表面和齒根齒背位置，不參與潤滑造成浪費，并且有效作用率進一步減少，使得潤滑效果很難滿足潤滑需求。

目前大多采用黑色石墨基潤滑油，容易堵塞噴射系統噴嘴，發現不及時容易造成齒輪長時間缺油，潤滑效果不易得到保證。同時加大了檢修維護工作量，降低了設備工作效率；受成本影響，目前噴射潤滑方式只能間歇供油，造成齒輪表面周期性斷油，潤滑不連續，磨損加重；由于噴射潤滑方式會造成潤滑油的飛濺和滴落，廢油回收量大，處理麻煩。

2 DTO-A型開式齒輪智能涂抹潤滑系統

為消除噴射潤滑系統存在的弊端，本著科技創新的出發點，經過多方研究與論證，結合現場實際，對噴射潤滑系統進行了系統改造，開發了全新的DTO-A型開式齒輪智能涂抹潤滑系統，達到了省油、提升潤滑質量、降低維護工作量的目的。

2.1 DTO-A型開式齒輪智能涂抹潤滑系統的原理

DTO-A型開式齒輪智能涂抹潤滑系統通過供油副齒輪和球磨機小齒輪嚙合；潤滑脂從供油副齒的嚙合面滲出，在嚙合作用下將潤滑油逐齒涂抹至球磨機小齒輪，從而達到潤滑目的。潤滑副齒采用金屬材料和高分子材料的復合體設計，在嚙合過程中呈現擠壓和釋放兩種狀態，可具有擠壓涂油、釋放吸油的工作性質，可在小齒輪上形成油膜，同時還可帶走小齒輪上的金屬微粒和粉塵，保護小齒輪齒面，延長齒輪壽命。該方式的好處是只針對齒輪嚙合面涂油，齒根、齒背、齒輪上下表面均不涂油，節約潤滑油使用量。

2.2 DTO-A型開式齒輪智能涂抹潤滑系統的技術優勢

本DTO-A型開式齒輪定向潤滑系統的涂抹式精準潤滑方式只對驅動齒的嚙合面涂油，對齒根、齒背和齒輪上下表面均不涂油，從而對潤滑油0浪費，可大幅減少潤滑油的使用量50%以上，降低企業的潤滑成本。基本達到用油膜推動從動齒的理想潤滑狀態，連續逐齒涂抹潤滑的效果大大優于間歇式噴射潤滑，從而保護了驅動齒和從動齒，大幅延長了齒輪壽命。

潤滑效果好，避免了因潤滑不好而引起的超溫、震動等問題，提高設備可靠性。同時使用低標號廉價潤滑油即可達到原有潤滑效果，進一步降低企業成本。模塊化設計，結構耐用、不易堵塞，設備檢修維護工作量小，降低企業人力成本。可根據油溫、壓力、齒輪溫度自動控制，基本實現無人值守。投資小，見效快，投資回報周期短。對于潤滑效果嚴苛的工作場合可不受粘度制約，可使用超高粘度潤滑油，并不會發生堵塞現象。

圖1 DTO-A型開式齒輪定向潤滑系統

2.3 DTO-A型開式齒輪智能涂抹潤滑系統的實現

2.3.1 人機界面

本系統人機界面采用西門子10吋觸摸屏，給人以很好的視觀和操控展示。主頁面設有三個按鈕選項“溫度曲線”、“運行狀態”、“日期修改”進行頁面跳轉。當在主頁面點擊“溫度曲線”按鈕后，頁面進行切換。本頁面反映齒面溫度和油箱溫度的實時數據，曲線長度為12小時，點擊屏中所列時間點，表格中將顯示該時間點各溫度值。點擊“主頁”頁面進行切換返回主頁面。當在主頁面點擊“運行狀態”按鈕后，頁面進行切換。本頁面包含系統基本操作，工況指示，工況設定。

設備上電后手動和自動都處于關閉狀態系統不運行，點擊手動或自動后系統運行，運行后點擊手動將會由自動切換到手動，反之亦然。點擊加熱，加熱運行，再次點擊加熱關閉；指示齒面溫度和油箱溫度實時數值反映運行現況，指示燈綠色正常紅色異常；輸入潤滑效率值，系統自動按該效率運行，因該值直接影響齒輪間潤滑效果，一旦合理值設定不易進行過大改動，可配合溫度曲線合理調整；當在主頁面點擊“日期修改”按鈕后，頁面進行切換；因多數用戶在大修維護期間會對設備停電處理，停電時間過長可能會造成系統時間丟失、運行數據受影響。在設備上電后對異常時間進行修改點擊確認，其中“年”修改只寫末尾兩個數字。

2.3.2 控制柜

控制柜包含控制柜體、控制部分、供油部分：控制柜體。控制柜正面兩扇開門，左側裝有有電源指示燈和故障指示燈，人機界面。右側開有油位觀察孔。柜體后面兩扇開門，柜體兩側門可開，里面配有獨立配電箱、潤滑油脂儲存箱，油泵及管路；控制部分。打開控制柜雙開門在左側有一獨立箱體，控制系統安裝在內，箱體相對密封隔絕油氣進入。箱體下側留出線孔方便各元件線路出入。箱體內無操作部件，工作時處于關閉狀態；供油部分：箱內配有大容量油箱，油泵處于底部和油箱連于一體，管路通過柜體頂部左右兩個出孔引出。

2.3.3 供油系統

供油系統采用遞進式油脂集中推進方式，油泵運行，系統管路壓力逐漸升高，當壓力大于該泵額定壓力、安全閥動作，推動分配器柱塞依次動作出油。泵體密封、防水防塵，配有壓力表可檢測泵體運行現況。采用四單元同量供油方式。泵體最高壓力16MPA或28MPA可選。采用鋼絲編制、耐高壓、耐腐蝕高壓膠管作為油路管道。

2.3.4 均油器

均油器分油齒采用柔性高分子纖維、聚脲和橡膠混煉而成，耐磨耐油，其導油孔均布出油且保證同步出油涂抹均勻。均油器采用與球磨機小齒輪從動驅動方式，逐齒涂抹與球磨機大小齒輪嚙合受力面。均油器轉動部件封于球磨機殼體內，外部無運動部件，不增加現場安全隱患。

3 DTO-A型開式齒輪智能涂抹潤滑系統的創新點

新型的開式齒輪潤滑方式，將潤滑油輸送到表面柔性復合材料的供油副齒內，通過供油副齒和開式齒輪的嚙合擠壓，將油膜級潤滑油涂抹至開式齒輪的嚙合面上，從而達到了潤滑目的。其供油副齒的表面柔性材料為高分子纖維、聚脲和橡膠的混煉體，具有一定的物理強度，多孔和耐磨等特性。通過云端監控系統，實時根據齒面嚙合溫度、振動幅度控制給油量和油溫，實現智能控制和無人值守。

DTO-A型開式齒輪智能涂抹潤滑系統的技術經濟指標及應用成果：DTO-A型節油系統于8月10日改造完成并投入使用，球磨機振動及噪音值均有所下降，齒輪磨合面溫度保持穩定。系統實現了無人值守且長時間無故障運行，未出現噴頭堵塞現象、未進行停運維護。在潤滑效果不變的情況下采用國產潤滑油替代進口潤滑油，經統計球磨機潤滑油使用量降低50%以上。