HP500破碎機潤滑冷卻系統優化實踐

王寶國

(南京梅山冶金發展有限公司礦業分公司)

梅山鐵礦選礦廠細碎作業區共有美卓HP500破碎機2臺，主要用于原礦的細破碎作業，HP500破碎機潤滑系統潤滑油采用空氣冷卻的冷卻方式，為確保破碎機潤滑系統油溫的正常，提高潤滑油冷卻效果，作業區對破碎機潤滑系統油箱所在場地進行單獨密封處理，并在現場增加2臺工業空調對破碎機潤滑系統油箱、油管等部位進行冷卻處理，但在南方夏天高溫季節，破碎機潤滑油經常出現油溫持續過高現象，迫使破碎機自動保護性報警跳閘，影響生產系統穩定，同時油溫過高縮短潤滑油使用壽命，增加生產成本［1］。為改善潤滑油冷卻系統滿足生產需要，對潤滑油冷卻系統冷卻方式進行改進，并對冷卻介質和冷卻設施進行優化，達到了控制高溫季節油溫的效果。

1 細碎機潤滑系統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性將高溫潤滑油熱量傳導至低溫空氣中，形成冷熱交換，同時在風扇的作用下，冷空氣從散熱器一面進入，熱空氣從散熱器另一面吹走，從而達到使潤滑油冷卻降溫的效果。細碎機潤滑系統都設有潤滑油油溫檢測裝置，當潤滑油油溫高于設置上限值，冷卻器自動啟動運行，當油溫低于設置下限值時，冷卻器自動停止運行。以HP500細碎機空氣冷卻器為例，當系統檢測潤滑油油溫超過40℃時，冷卻器風扇自動啟動，當油溫低于35℃時，冷卻器風扇自動停止運行。細碎機潤滑油空氣冷卻器結構及工作原理見圖1、圖2。

圖1 細碎機潤滑油空氣冷卻器結構

圖2 細碎機潤滑油空氣冷卻器工作原理

2 細碎機潤滑系統潤滑油冷卻方式優化

2.1 冷卻方案比較

(1)優化方案1:增加管殼式冷卻器。在現有空氣冷卻器冷卻的基礎上增加管殼式冷卻器，流動的冷卻水在冷卻器內循環冷卻，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要求較高，否則容易堵塞冷卻器內壁，因此水量消耗較大。同時需要對原有潤滑油管路進行改動，增加新的設備投入。

(2)優化方案2:增加輔助冷卻介質。保持現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，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達到快速降溫的效果。增加輔助冷卻介質的優點是現場改動較少，改造投入小，冷卻介質消耗低;其缺點是冷卻速度慢，冷卻介質回收困難。

綜合2種方案比較，方案2投入成本低，現場改動少且能解決現場問題，因此選擇方案2更符合選廠生產要求。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 冷卻介質選擇

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

圖4 常用冷卻介質冷卻速度曲線

由圖4可見，風冷冷卻速度基本保持一條直線，隨著風速增加，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。

常用冷卻介質對相同物質在650～550℃內的冷卻速度見表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比較符合選礦廠生產實際情況。

2.3 環水凈化水和工業自來水現場試驗比較

選礦廠生產用水主要有生產環水、環水凈化水和工業自來水3類，其中生產環水主要是生產系統中的礦漿水經沉淀池初期沉淀后經圓筒篩隔渣濾去水中雜質經環水系統重新進入到生產系統流程，該類水水中雜質含量較高，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用于泵類設備的水封水，水質相對環水系統較好，但凈化水水質和環水水質一樣，硬度為2319，主要是鈣鎂離子高，因凈化水系統處于現場裸露空間，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場試驗主要對環水凈化水和工業自來水噴淋降溫效果進行試驗對比。環水凈化水及工業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 常用冷卻介質在650～550℃內的冷卻速度

圖5 環水凈化水噴淋降溫曲線

由圖5可見，環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，與環水凈化水上半部曲線基本一樣;環水凈化水在生產中不斷循環，受氣溫影響較大，高溫天氣，環水凈化水溫度最高達到50℃，而工業自來水溫度受氣溫影響較小，最高達到25℃，因此綜合環水凈化水和工業自來水溫度特點，從成本角度考慮，在環水凈化水水溫達到30℃以前，噴淋冷卻介質使用環水凈化水，當環水凈化水水溫超過30℃時，將噴淋冷卻介質更換為工業自來水，從而節約工業自來水消耗，符合選礦低耗生產的要求。

2.4 現場優化

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

圖7 現場管路連接示意

由圖7可見，當需要使用環水凈化水作為冷卻介質時，物理斷開工業自來水管道，關閉工業自來水切換閥門，連接環水凈化水管道，打開環水凈化水切換閥門，最后利用環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，一般夏季生產潤滑油溫度控制在46～48℃比較理想;在應用試驗初期采用凈化水冷卻時，因該類水硬度值較高，破碎機冷卻風扇在使用一周后風扇壁明顯出現鈣化，反而降低了冷卻效果，經除垢處理后，考慮系統的穩定性和經濟性，最終采用自來水作為水務降溫的主要舉措;但原凈化水管理切換系統保留，主要為以后的凈化水水質硬度處理后的應用預留相關的使用空間。

(2)噴頭優化。原有噴頭使用單孔噴頭，噴射出的冷卻水呈發散線狀，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)管道水壓優化。凈化水水壓和工業自來水水壓壓力不足，無法發揮噴頭霧化最佳效果，需要增加管道內水壓，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 結語

通過對HP500破碎機潤滑油冷卻方式的優化，在原有空氣冷卻器散熱器的基礎上增加噴淋降溫方法，通過這種風冷和水冷聯合降溫設計降低破碎機潤滑系統潤滑油油溫，實現了在破碎機潤滑油冷卻方式上的創新。在冷卻介質的選擇上，根據成本要求采用環水凈化水和工業自來水切換使用，符合目前選礦廠低耗生產要求。通過對HP500破碎機潤滑油冷卻方式優化實踐，保障了破碎機在高溫季節運行過程的穩定，同時延長了潤滑油的使用壽命，達到了預想的效果。

［1］ 劉云旭.金屬熱處理原理［M］.北京:機械工業出版社，1981.