曾衍壽

（福建馬坑礦業(yè)股份有限公司）

福建馬坑礦業(yè)股份有限公司選礦廠磨選系統(tǒng)一段磨礦采用MQG3245格子型球磨機，二段磨礦采用MQY3254溢流型球磨機，共3個系列6臺球磨機，其同步電機軸瓦均采用人工手動定期加油潤滑方式。2020年選礦廠實施磨選自動化改造，由于崗位優(yōu)化及合并，操作人員由3個系列3名縮減至2名，所管轄的設(shè)備數(shù)量激增，點巡檢任務繁重，進行自動化改造迫在眉睫。

1 設(shè)備存在的問題

由于同步電機軸瓦內(nèi)是“死油”，設(shè)備長期運行后油質(zhì)較臟，在下瓦壓力角內(nèi)無法形成或保持一定厚度的油膜，導致軸頸與軸瓦接觸摩擦增大［1］。瓦溫、油溫升高后，潤滑油的黏度下降，加劇了油膜的破壞。當溫度達到某一臨界數(shù)值時，出現(xiàn)油膜承壓能力低于軸頸壓力，進而導致軸瓦溫度快速攀升［2-3］，甚至出現(xiàn)燒瓦的設(shè)備事故。因同步電機長期處于高溫運行狀態(tài)，2018年和2019年出現(xiàn)2臺磨機燒瓦事故，一旦發(fā)生燒瓦事故，停機時間較長，必將造成較大的經(jīng)濟損失，且不利于生產(chǎn)線的連續(xù)高效運行。

2 解決方法

針對球磨機燒瓦的安全隱患，馬坑礦業(yè)自主設(shè)計了一套同步電機全自動強制潤滑裝置，該裝置可實現(xiàn)同步電機軸瓦的潤滑油在設(shè)備體外進行循環(huán)、冷卻、過濾，24 h不間斷運行，具有在線更換濾芯、在線監(jiān)測、報警等功能。該裝置在使用過程中，可有效減少摩擦副產(chǎn)生的摩擦熱量，同時，隨著潤滑油的流動和循環(huán)，將帶走摩擦副的熱量和清洗、潤滑摩擦副表面［4-5］，達到降低摩擦，減輕磨損，減少功率消耗，延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率和完好率的作用。

根據(jù)現(xiàn)場使用經(jīng)驗，同步電機轉(zhuǎn)軸表面溫度比瓦面溫度高約10℃，而瓦面回油溫度比軸瓦溫度低3～5℃。因此，在設(shè)計強制潤滑裝置時，需控制回油溫度在45℃左右，并根據(jù)該要求選型潤滑油站。

3 全自動強制潤滑裝置

全自動強制潤滑裝置主要包括潤滑油站、供油管、供油電動調(diào)節(jié)閥、供油流量計、回油管、回油電動調(diào)節(jié)閥、回油流量計等。潤滑油站主要包括一體式齒輪泵裝置（2臺）、雙筒網(wǎng)式過濾器、空氣冷卻器、電加熱器、液位控制器、液溫傳感器、溢流閥、壓力表、電控箱等。鑒于球磨機為24 h連續(xù)運行，潤滑油站的油泵、電機均采用1備1用模式，同時采用雙筒網(wǎng)式過濾器，可在不停機的情況下，實現(xiàn)在線濾網(wǎng)更換。同時，通過在改造過程中巧妙地運用現(xiàn)有軸瓦座上加油孔和油位鏡孔，通過控制回油調(diào)節(jié)閥的開度，實現(xiàn)了即使?jié)櫥驼境霈F(xiàn)故障無法使用，仍能確保軸瓦內(nèi)的油位，保證了球磨機的安全穩(wěn)定運行。全自動強制潤滑裝置結(jié)構(gòu)見圖1。

控制系統(tǒng)由西門子PLC200smart、DI模塊、DO模塊、AI模塊等構(gòu)成，同時配備有隔離變壓器及隔離變送器等抗擾器件，人機交互界面配備有液晶屏、報警指示燈。系統(tǒng)的運行可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)全自動控制模式及手動控制模式。在自動模式下，系統(tǒng)能夠檢測供油壓力、油溫、供油流量、液位控制器等參數(shù)，進行實時監(jiān)控，同時也可將數(shù)據(jù)顯示于液晶屏，用于點巡檢查察看。輸出采用中間繼電器隔離，可根據(jù)傳感器狀態(tài)進行加熱、開閥、聲光報警等操作。系統(tǒng)通過以太網(wǎng)口及S7通信協(xié)議與中控DCS連接，實現(xiàn)遠程一鍵啟動、上下級連鎖、遠程狀態(tài)監(jiān)控報警等功能。在球磨機開機時，必須先獲取潤滑系統(tǒng)的工作狀態(tài)及油壓、油流量后，球磨電機才能獲取“允許開”信號；當潤滑系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時，可通過切換備用泵實現(xiàn)調(diào)節(jié)，并給予中控員提示；當切換后系統(tǒng)參數(shù)仍不正常時，系統(tǒng)將會報警，若報警長時間無法解除，則磨機跳閘以保護球磨機同步電機。

4 全自動強制潤滑裝置工作原理

（1）該裝置應用前，需提前設(shè)定好潤滑油站液位、供油溫度、供油壓力、回油溫度，并在PLC程序控制下發(fā)出警報或調(diào)整進、回油電動調(diào)節(jié)閥。

（2）裝置啟動后，液位控制器會自動檢測潤滑油站內(nèi)的潤滑油是否滿足設(shè)定要求，如不滿足，將會發(fā)出報警，提醒操作人員及時補充。

（3）當環(huán)境溫度較低時，若供油溫度低于系統(tǒng)設(shè)定最低值，裝置自動啟動電加熱器，對潤滑油進行加熱，加熱至預定值后，加熱器自動停止工作，以保證潤滑油滿足設(shè)備運行要求。

（4）該裝置通過預留接口接入到球磨機控制系統(tǒng)，在球磨機開機前，會優(yōu)先讓其運行5 min，油泵電機帶動油泵向同步電機軸瓦供油，使之充分潤滑。在這5 min內(nèi)，自動潤滑裝置通過檢測供油流量計和回油流量計的數(shù)值，并通過調(diào)節(jié)供油電動調(diào)節(jié)閥和回油調(diào)節(jié)閥，使兩者的數(shù)值保持一致，即可保證軸瓦座內(nèi)潤滑油的液位。

（5）球磨機正常運行后，循環(huán)的潤滑油帶走因設(shè)備正常運行產(chǎn)生的熱量和軸瓦磨損產(chǎn)生的金屬雜質(zhì)，經(jīng)過磁網(wǎng)一體化裝置過濾后返回油箱，潤滑油在油箱冷卻后，通過油泵再返回到軸瓦中，如此往復循環(huán)。

（6）當溫度傳感器檢測到回油溫度高于系統(tǒng)設(shè)定最高值時，PLC自動控制供油、回油電動調(diào)節(jié)閥開度，增加供油量和回油量，從而使軸瓦溫度穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。

（7）當溫度傳感器檢測到供油溫度高于系統(tǒng)設(shè)定最高值時，PLC自動控制啟動水冷卻器，將供油溫度降至預定值以下，降至預定值后，水冷卻器自動停止工作。

（8）當管道上的壓力傳感器檢測到供油壓力低于系統(tǒng)設(shè)定最低值時，系統(tǒng)預判主潤滑油泵出現(xiàn)問題，PLC即可啟動備用潤滑油泵，確保系統(tǒng)正常運行，并發(fā)出警報聲，提醒操作人員處理故障。當PLC檢測出主、副油泵均出現(xiàn)故障時，即時關(guān)閉進、回油電動調(diào)節(jié)閥，確保軸瓦座內(nèi)的潤滑油在規(guī)定刻度內(nèi)，保證軸瓦潤滑良好，而不出現(xiàn)缺油事故。

（9）當潤滑油站的雙筒網(wǎng)式過濾器前后壓力差高于系統(tǒng)設(shè)定最高值時，系統(tǒng)發(fā)出報警聲，提醒操作人員切換油道，并對堵塞的濾芯進行清洗或更換。

5 全自動強制潤滑裝置試驗

全自動強制潤滑裝置安裝完畢后，進行了相關(guān)試驗。試驗要求：①試驗選取軸瓦座下端并做好標記，確保每次測量位置一致；②制作測溫槍固定架，確保每次測量距離一致。試驗結(jié)果見表1～表4。

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通過以上改造，實現(xiàn)了6臺球磨機同步電機的軸瓦潤滑“五定”（定點、定質(zhì)、定時、定量、定人）的標準化、自動化，減輕了操作人員和維修工的日常工作強度；軸瓦溫度由原來的60℃下降至50℃左右，自投入使用3 a以來，從未出現(xiàn)溫度異常和燒瓦事件，設(shè)備運行安全穩(wěn)定。

6 結(jié)語

通過研究表明，高速旋轉(zhuǎn)摩擦副生熱是加劇零部件工作溫度異常升高，甚至摩擦副表面潤滑失效、摩擦副膠合咬死的主要原因。通過強制潤滑方式，摩擦副產(chǎn)生的熱量隨潤滑油的流動和循環(huán)帶出體外冷卻，達到滑動軸瓦恒溫的狀態(tài)。同時，潤滑油對摩擦副的潤滑摩擦副表面進行清洗，帶走產(chǎn)生的碎屑，達到降低摩擦系數(shù)的作用。為了提高摩擦副的使用壽命，一方面應從根本出發(fā)，減少摩擦熱產(chǎn)生，如提高摩擦副的加工精度和保持良好的潤滑油膜，以降低摩擦系數(shù)；另一方面應及時將產(chǎn)生的摩擦熱量帶走，使摩擦副始終保持在規(guī)定的溫度內(nèi)，避免摩擦副因高溫產(chǎn)生變形，導致摩擦系數(shù)增加，加劇磨損。