王寶國(guó)

(南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司)

梅山鐵礦選礦廠細(xì)碎作業(yè)區(qū)共有美卓HP500破碎機(jī)2臺(tái)，主要用于原礦的細(xì)破碎作業(yè)，HP500破碎機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油采用空氣冷卻的冷卻方式，為確保破碎機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)油溫的正常，提高潤(rùn)滑油冷卻效果，作業(yè)區(qū)對(duì)破碎機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)油箱所在場(chǎng)地進(jìn)行單獨(dú)密封處理，并在現(xiàn)場(chǎng)增加2臺(tái)工業(yè)空調(diào)對(duì)破碎機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)油箱、油管等部位進(jìn)行冷卻處理，但在南方夏天高溫季節(jié)，破碎機(jī)潤(rùn)滑油經(jīng)常出現(xiàn)油溫持續(xù)過(guò)高現(xiàn)象，迫使破碎機(jī)自動(dòng)保護(hù)性報(bào)警跳閘，影響生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)油溫過(guò)高縮短潤(rùn)滑油使用壽命，增加生產(chǎn)成本［1］。為改善潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)滿足生產(chǎn)需要，對(duì)潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)冷卻方式進(jìn)行改進(jìn)，并對(duì)冷卻介質(zhì)和冷卻設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到了控制高溫季節(jié)油溫的效果。

1 細(xì)碎機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)空氣冷卻器工作原理

潤(rùn)滑油從散熱器底部進(jìn)入散熱器，利用散熱器良好的熱傳導(dǎo)性將高溫潤(rùn)滑油熱量傳導(dǎo)至低溫空氣中，形成冷熱交換，同時(shí)在風(fēng)扇的作用下，冷空氣從散熱器一面進(jìn)入，熱空氣從散熱器另一面吹走，從而達(dá)到使?jié)櫥屠鋮s降溫的效果。細(xì)碎機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)都設(shè)有潤(rùn)滑油油溫檢測(cè)裝置，當(dāng)潤(rùn)滑油油溫高于設(shè)置上限值，冷卻器自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)油溫低于設(shè)置下限值時(shí)，冷卻器自動(dòng)停止運(yùn)行。以HP500細(xì)碎機(jī)空氣冷卻器為例，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)潤(rùn)滑油油溫超過(guò)40℃時(shí)，冷卻器風(fēng)扇自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)油溫低于35℃時(shí)，冷卻器風(fēng)扇自動(dòng)停止運(yùn)行。細(xì)碎機(jī)潤(rùn)滑油空氣冷卻器結(jié)構(gòu)及工作原理見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 細(xì)碎機(jī)潤(rùn)滑油空氣冷卻器結(jié)構(gòu)

圖2 細(xì)碎機(jī)潤(rùn)滑油空氣冷卻器工作原理

2 細(xì)碎機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油冷卻方式優(yōu)化

2.1 冷卻方案比較

(1)優(yōu)化方案1:增加管殼式冷卻器。在現(xiàn)有空氣冷卻器冷卻的基礎(chǔ)上增加管殼式冷卻器，流動(dòng)的冷卻水在冷卻器內(nèi)循環(huán)冷卻，帶走潤(rùn)滑油熱量，冷卻效果較好，一般常用于球磨機(jī)潤(rùn)滑油冷卻。缺點(diǎn)是對(duì)冷卻水水質(zhì)要求較高，否則容易堵塞冷卻器內(nèi)壁，因此水量消耗較大。同時(shí)需要對(duì)原有潤(rùn)滑油管路進(jìn)行改動(dòng)，增加新的設(shè)備投入。

(2)優(yōu)化方案2:增加輔助冷卻介質(zhì)。保持現(xiàn)有空氣冷卻器冷卻方式，對(duì)散熱器表面噴灑冷卻速度更快的冷卻介質(zhì)，當(dāng)空氣冷卻器無(wú)法控制潤(rùn)滑油油溫時(shí)，通過(guò)對(duì)散熱器表面噴灑冷卻介質(zhì)達(dá)到快速降溫的效果。增加輔助冷卻介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)改動(dòng)較少，改造投入小，冷卻介質(zhì)消耗低;其缺點(diǎn)是冷卻速度慢，冷卻介質(zhì)回收困難。

綜合2種方案比較，方案2投入成本低，現(xiàn)場(chǎng)改動(dòng)少且能解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，因此選擇方案2更符合選廠生產(chǎn)要求。方案2噴淋降溫工作示意見(jiàn)圖3。

圖3 噴淋降溫工作示意

2.2 冷卻介質(zhì)選擇

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

圖4 常用冷卻介質(zhì)冷卻速度曲線

由圖4可見(jiàn)，風(fēng)冷冷卻速度基本保持一條直線，隨著風(fēng)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(zhì)對(duì)相同物質(zhì)在650～550℃內(nèi)的冷卻速度見(jiàn)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(zhì)冷卻速度、消耗成本和回收成本，同時(shí)考慮到選礦廠用水水量充足，因此選擇水作為冷卻介質(zhì)比較符合選礦廠生產(chǎn)實(shí)際情況。

2.3 環(huán)水凈化水和工業(yè)自來(lái)水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)比較

選礦廠生產(chǎn)用水主要有生產(chǎn)環(huán)水、環(huán)水凈化水和工業(yè)自來(lái)水3類，其中生產(chǎn)環(huán)水主要是生產(chǎn)系統(tǒng)中的礦漿水經(jīng)沉淀池初期沉淀后經(jīng)圓筒篩隔渣濾去水中雜質(zhì)經(jīng)環(huán)水系統(tǒng)重新進(jìn)入到生產(chǎn)系統(tǒng)流程，該類水水中雜質(zhì)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(tǒng)主要是利用濃縮大井和加藥裝置(絮凝劑)對(duì)水中的泥漿進(jìn)行沉淀，濾去泥漿等微細(xì)粒雜質(zhì)用于泵類設(shè)備的水封水，水質(zhì)相對(duì)環(huán)水系統(tǒng)較好，但凈化水水質(zhì)和環(huán)水水質(zhì)一樣，硬度為2319，主要是鈣鎂離子高，因凈化水系統(tǒng)處于現(xiàn)場(chǎng)裸露空間，水溫受氣溫的影響較大，當(dāng)室外氣溫低于40℃左右時(shí)，用于水溫冷卻比較好，當(dāng)室外氣溫高于45℃時(shí)不適宜采用。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)主要對(duì)環(huán)水凈化水和工業(yè)自來(lái)水噴淋降溫效果進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。環(huán)水凈化水及工業(yè)自來(lái)水噴淋降溫潤(rùn)滑油油溫下降曲線分別見(jiàn)圖5、圖6。

表1 常用冷卻介質(zhì)在650～550℃內(nèi)的冷卻速度

圖5 環(huán)水凈化水噴淋降溫曲線

由圖5可見(jiàn)，環(huán)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(dāng)水溫達(dá)到30℃以前，潤(rùn)滑油下降溫度保持一條直線，當(dāng)水溫超過(guò)30℃時(shí)，冷卻效果開(kāi)始變差，當(dāng)水溫超過(guò)40℃時(shí)，與潤(rùn)滑油溫度接近，降溫效果不明顯。

圖6 工業(yè)自來(lái)水噴淋降溫曲線

由圖6可見(jiàn)，自來(lái)水噴淋降溫基本保持一條直線，與環(huán)水凈化水上半部曲線基本一樣;環(huán)水凈化水在生產(chǎn)中不斷循環(huán)，受氣溫影響較大，高溫天氣，環(huán)水凈化水溫度最高達(dá)到50℃，而工業(yè)自來(lái)水溫度受氣溫影響較小，最高達(dá)到25℃，因此綜合環(huán)水凈化水和工業(yè)自來(lái)水溫度特點(diǎn)，從成本角度考慮，在環(huán)水凈化水水溫達(dá)到30℃以前，噴淋冷卻介質(zhì)使用環(huán)水凈化水，當(dāng)環(huán)水凈化水水溫超過(guò)30℃時(shí)，將噴淋冷卻介質(zhì)更換為工業(yè)自來(lái)水，從而節(jié)約工業(yè)自來(lái)水消耗，符合選礦低耗生產(chǎn)的要求。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化

(1)噴淋裝置管路優(yōu)化。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)噴淋裝置管路進(jìn)行優(yōu)化，在原有管道的基礎(chǔ)上新增一條管路，即現(xiàn)場(chǎng)兩條管路，一條連接環(huán)水凈化水主管路，一條連接工業(yè)自來(lái)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(yè)自來(lái)水與環(huán)水凈化水切換，同時(shí)采用物理隔絕連接避免環(huán)水凈化水與工業(yè)自來(lái)水發(fā)生串水現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)管路連接示意見(jiàn)圖7。

圖7 現(xiàn)場(chǎng)管路連接示意

由圖7可見(jiàn)，當(dāng)需要使用環(huán)水凈化水作為冷卻介質(zhì)時(shí)，物理斷開(kāi)工業(yè)自來(lái)水管道，關(guān)閉工業(yè)自來(lái)水切換閥門，連接環(huán)水凈化水管道，打開(kāi)環(huán)水凈化水切換閥門，最后利用環(huán)水凈化水控制閥門控制水量大小，水量大小由最終潤(rùn)滑油溫度決定，一般夏季生產(chǎn)潤(rùn)滑油溫度控制在46～48℃比較理想;在應(yīng)用試驗(yàn)初期采用凈化水冷卻時(shí)，因該類水硬度值較高，破碎機(jī)冷卻風(fēng)扇在使用一周后風(fēng)扇壁明顯出現(xiàn)鈣化，反而降低了冷卻效果，經(jīng)除垢處理后，考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，最終采用自來(lái)水作為水務(wù)降溫的主要舉措;但原凈化水管理切換系統(tǒng)保留，主要為以后的凈化水水質(zhì)硬度處理后的應(yīng)用預(yù)留相關(guān)的使用空間。

(2)噴頭優(yōu)化。原有噴頭使用單孔噴頭，噴射出的冷卻水呈發(fā)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(guò)改進(jìn)采用霧化噴頭，噴頭自身采用螺旋加壓設(shè)計(jì)，冷卻水在管道水壓的作用下通過(guò)螺旋通道進(jìn)一步加壓，通過(guò)多點(diǎn)式噴孔向外噴射霧狀水珠，水霧對(duì)散熱器進(jìn)行全面均勻覆蓋，冷卻效果更佳，同時(shí)霧化水珠耗水量更小。

(3)管道水壓優(yōu)化。凈化水水壓和工業(yè)自來(lái)水水壓壓力不足，無(wú)法發(fā)揮噴頭霧化最佳效果，需要增加管道內(nèi)水壓，在管道上增加管道自動(dòng)增壓泵，當(dāng)開(kāi)啟管道控制閘門后，增壓泵壓力傳感裝置感應(yīng)到管道水壓增加自動(dòng)啟動(dòng)增壓泵對(duì)冷卻水進(jìn)行補(bǔ)壓，以提高噴頭噴射效果。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)HP500破碎機(jī)潤(rùn)滑油冷卻方式的優(yōu)化，在原有空氣冷卻器散熱器的基礎(chǔ)上增加噴淋降溫方法，通過(guò)這種風(fēng)冷和水冷聯(lián)合降溫設(shè)計(jì)降低破碎機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油油溫，實(shí)現(xiàn)了在破碎機(jī)潤(rùn)滑油冷卻方式上的創(chuàng)新。在冷卻介質(zhì)的選擇上，根據(jù)成本要求采用環(huán)水凈化水和工業(yè)自來(lái)水切換使用，符合目前選礦廠低耗生產(chǎn)要求。通過(guò)對(duì)HP500破碎機(jī)潤(rùn)滑油冷卻方式優(yōu)化實(shí)踐，保障了破碎機(jī)在高溫季節(jié)運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定，同時(shí)延長(zhǎng)了潤(rùn)滑油的使用壽命，達(dá)到了預(yù)想的效果。

［1］ 劉云旭.金屬熱處理原理［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1981.