北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司 北京 100013

隨 著煤炭開采技術(shù)的不斷發(fā)展，中厚煤層綜采工作面乳化液泵站不斷向高壓、大流量方向發(fā)展[1-2]。目前，國(guó)內(nèi)許多年產(chǎn)千萬(wàn)噸級(jí)以上的大型礦井所配套的高壓大流量乳化液泵站大多以進(jìn)口KAMAT 和 RMI 泵站為主[3]。設(shè)備引進(jìn)面臨進(jìn)口泵站服務(wù)費(fèi)高，備件供貨周期長(zhǎng)，技術(shù)封鎖等諸多問(wèn)題。因此，對(duì)進(jìn)口泵站及其關(guān)鍵核心備件的國(guó)產(chǎn)化顯得尤為迫切需要[4-6]。

國(guó)內(nèi)某大型煤炭公司于 2016 年開始對(duì)乳化液泵站及其關(guān)鍵備件進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)，并取得了階段性成果。潤(rùn)滑油泵作為乳化液泵關(guān)鍵備件之一，對(duì)減速器的潤(rùn)滑冷卻起著至關(guān)重要的作用，一旦損壞，若無(wú)監(jiān)控保護(hù)則會(huì)造成油溫升高和無(wú)油壓狀態(tài)，使減速器內(nèi)部齒輪燒傷磨損，甚至損壞。對(duì)潤(rùn)滑油泵的更換，國(guó)外泵站廠家基本采取專用定制的配套方式。其供貨周期長(zhǎng)、成本高，而國(guó)產(chǎn)的潤(rùn)滑油泵，使用匹配性差，暴露出諸如油壓過(guò)高或過(guò)低、油溫?zé)o法熱平衡等問(wèn)題，難以保證泵站的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。筆者以進(jìn)口乳化液泵站國(guó)產(chǎn)化為契機(jī)，對(duì)國(guó)產(chǎn)齒輪油泵采取外置添加調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)方式，使得其能靈活滿足進(jìn)口KAMAT 泵站 500 L/min、16.0 MPa 以及 430 L/min、37.5 MPa 流量壓力等級(jí)下的泵站減速器使用。

1 潤(rùn)滑系統(tǒng)

乳化液泵的減速器冷卻潤(rùn)滑主要分 2 類[7-8]：①以飛濺潤(rùn)滑為主，強(qiáng)制潤(rùn)滑為輔，如進(jìn)口 KAMAT 系列泵站；② 以強(qiáng)制潤(rùn)滑為主，飛濺潤(rùn)滑為輔，如進(jìn)口RMI 系列泵站。潤(rùn)滑油泵連接示意如圖 1 所示。

圖1 潤(rùn)滑油泵連接示意Fig.1 Connection sketch of lubricating oil pump

(1)飛濺潤(rùn)滑過(guò)程 KAMAT 泵站充分利用自身減速器雙側(cè)對(duì)稱布置在曲軸上的斜齒輪，僅需保證曲軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑油淹沒(méi)斜齒齒根，利用曲軸高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)齒輪使?jié)櫥惋w濺到滑塊與曲軸箱體滑道的運(yùn)動(dòng)副，同時(shí)對(duì)連桿小頭、連桿銷、軸承等進(jìn)行飛濺潤(rùn)滑，此過(guò)程潤(rùn)滑油與曲軸箱壁充分接觸而散熱，達(dá)到一定的冷卻效果。

(2)強(qiáng)制潤(rùn)滑過(guò)程 潤(rùn)滑油泵通過(guò)聯(lián)軸器與減速器中的齒輪軸直聯(lián)，其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速即為泵站電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，潤(rùn)滑油泵進(jìn)口通過(guò)油管、接頭與減速器中曲軸箱底部的吸油口相聯(lián)。出油口帶負(fù)載壓力的潤(rùn)滑油經(jīng)油濾器、管路進(jìn)入內(nèi)置在吸水盒中的油冷卻器進(jìn)行冷卻，后經(jīng)出油管、過(guò)渡接頭進(jìn)入曲軸油道而供給裝載在曲軸上的連桿大頭和軸瓦，此過(guò)程主要形成對(duì)連桿、軸瓦和曲軸的強(qiáng)制壓力潤(rùn)滑，壓力值和壓力反饋分別通過(guò)裝配在多路接頭上的壓力表、壓力傳感器讀取或傳輸。

2 潤(rùn)滑油泵結(jié)構(gòu)及試驗(yàn)

2.1 結(jié)構(gòu)改造

進(jìn)口 KAMAT 泵站潤(rùn)滑系統(tǒng)要求啟泵油壓不能高于 2 MPa，泵站運(yùn)行穩(wěn)定后油壓為 0.5～1.2 MPa，熱平衡溫度 ≤70 ℃，否則油壓過(guò)高會(huì)損壞壓力表和油壓傳感器，油壓過(guò)低則強(qiáng)制潤(rùn)滑效果不起作用，且長(zhǎng)周期運(yùn)行油溫升高會(huì)使減速器出現(xiàn)燒損等嚴(yán)重問(wèn)題。因此，泵站配套潤(rùn)滑油泵均采用定制的齒輪泵。筆者對(duì)國(guó)產(chǎn)常見(jiàn)的齒輪泵進(jìn)行了改造，齒輪泵結(jié)構(gòu)如圖 2所示。

圖2 齒輪泵結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of gear pump

對(duì)齒輪泵外置增加一種調(diào)壓閥，要求對(duì)所選用齒輪泵的進(jìn)出口各預(yù)留一定大小的節(jié)流通道。

齒輪泵改造原理：通過(guò)調(diào)壓螺桿調(diào)節(jié)彈簧的變形壓力，從而改變密封球與閥體間的密封開度，當(dāng)出口油壓大于彈簧調(diào)定的變形壓力時(shí)，密封球被打開，油壓會(huì)從增壓腔內(nèi)泄至進(jìn)油口直至油壓穩(wěn)定到與彈簧調(diào)定壓力相等，密封球關(guān)閉；當(dāng)出口油壓小于彈簧調(diào)定的變形壓力時(shí)，油壓大小會(huì)增壓到與彈簧變形相等的壓力；使用過(guò)程中只需根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)節(jié)調(diào)壓螺桿而改變彈簧的變形壓力來(lái)控制出口油壓的大小，且調(diào)壓螺桿上配有鎖緊螺母，在調(diào)到合適的使用油壓后，擰緊鎖緊螺母以防止振動(dòng)而使螺桿松懈而影響油壓，出口油壓可通過(guò)油壓表讀取。

2.2 試驗(yàn)測(cè)試

將潤(rùn)滑油泵安裝在進(jìn)口 KAMAT 泵站中，選用測(cè)試泵站額定流量為 400 L/min，壓力為 37.5 MPa，按照 MT 188.2—2010 規(guī)定的試驗(yàn)方法和儀器進(jìn)行測(cè)試。潤(rùn)滑油泵油壓隨時(shí)間的變化曲線如圖 3 所示。

由圖 3 可以看出，啟泵油壓在 1.50 MPa，運(yùn)行 1 h 內(nèi)油壓下降較快，之后穩(wěn)定在 1.25 MPa。在運(yùn)行 3 h 后擰松調(diào)壓螺桿 2 圈，油壓呈直線下降穩(wěn)定至 1.00 MPa，表明該潤(rùn)滑油泵可根據(jù)使用需要適時(shí)靈活連續(xù)調(diào)節(jié)油壓。潤(rùn)滑油泵油溫隨時(shí)間的變化曲線如圖 4所示。由圖 4 可知，在前 1.5 h 內(nèi)油溫上升較快，之后達(dá)到熱平衡，油溫穩(wěn)定在 51 ℃，滿足 MT 188.2—2010 對(duì)油壓油溫的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試過(guò)程中潤(rùn)滑油泵運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)異常響動(dòng)。

圖3 潤(rùn)滑油泵油壓隨時(shí)間變化曲線Fig.3 Variation curve of oil pressure of lubricating oil pump with time

圖4 潤(rùn)滑油泵油溫隨時(shí)間變化曲線Fig.4 Variation curve of oil temperature of lubricating oil pump with time

3 實(shí)例應(yīng)用

為充分驗(yàn)證潤(rùn)滑油泵的可靠性和耐久性，筆者借助進(jìn)口大流量泵站國(guó)產(chǎn)化的機(jī)遇，在內(nèi)蒙某大型煤炭公司某礦綜采工作面，將該潤(rùn)滑油泵應(yīng)用于進(jìn)口KAMAT 泵站的噴霧泵和乳化液泵。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，其在流量為 430 L/min、壓力為 37.5 MPa 的乳化液泵上，顯示開機(jī)油壓為 1.5 MPa，運(yùn)行 2 h 后達(dá)到熱平衡油壓穩(wěn)定在 0.6 MPa，經(jīng)過(guò)調(diào)壓閥調(diào)壓穩(wěn)定至 0.8 MPa，熱平衡油溫穩(wěn)定在 62 ℃。在流量為 500 L/min、壓力為16 MPa 的噴霧泵上，顯示開機(jī)油壓為 2.1 MPa，經(jīng)過(guò)調(diào)壓閥調(diào)壓穩(wěn)定至 0.6 MPa，熱平衡油溫穩(wěn)定在 54℃。在后期現(xiàn)場(chǎng)跟蹤中，該潤(rùn)滑油泵工作近 1 440 h，期間運(yùn)行穩(wěn)定，使用正常。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑油泵的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，解決了潤(rùn)滑油泵國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中出現(xiàn)的油壓過(guò)高或過(guò)低、油溫?zé)崞胶鈫?wèn)題。改進(jìn)后的潤(rùn)滑油泵運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高，操作簡(jiǎn)單方便，具有較大的推廣價(jià)值，為進(jìn)口大流量泵站關(guān)鍵備件的國(guó)產(chǎn)化研究提供了一定參考。