HP500破碎机润滑冷却系统优化实践

王宝国

(南京梅山冶金发展有限公司矿业分公司)

梅山铁矿选矿厂细碎作业区共有美卓HP500破碎机2台，主要用于原矿的细破碎作业，HP500破碎机润滑系统润滑油采用空气冷却的冷却方式，为确保破碎机润滑系统油温的正常，提高润滑油冷却效果，作业区对破碎机润滑系统油箱所在场地进行单独密封处理，并在现场增加2台工业空调对破碎机润滑系统油箱、油管等部位进行冷却处理，但在南方夏天高温季节，破碎机润滑油经常出现油温持续过高现象，迫使破碎机自动保护性报警跳闸，影响生产系统稳定，同时油温过高缩短润滑油使用寿命，增加生产成本［1］。为改善润滑油冷却系统满足生产需要，对润滑油冷却系统冷却方式进行改进，并对冷却介质和冷却设施进行优化，达到了控制高温季节油温的效果。

1 细碎机润滑系统空气冷却器工作原理

润滑油从散热器底部进入散热器，利用散热器良好的热传导性将高温润滑油热量传导至低温空气中，形成冷热交换，同时在风扇的作用下，冷空气从散热器一面进入，热空气从散热器另一面吹走，从而达到使润滑油冷却降温的效果。细碎机润滑系统都设有润滑油油温检测装置，当润滑油油温高于设置上限值，冷却器自动启动运行，当油温低于设置下限值时，冷却器自动停止运行。以HP500细碎机空气冷却器为例，当系统检测润滑油油温超过40℃时，冷却器风扇自动启动，当油温低于35℃时，冷却器风扇自动停止运行。细碎机润滑油空气冷却器结构及工作原理见图1、图2。

图1 细碎机润滑油空气冷却器结构

图2 细碎机润滑油空气冷却器工作原理

2 细碎机润滑系统润滑油冷却方式优化

2.1 冷却方案比较

(1)优化方案1:增加管壳式冷却器。在现有空气冷却器冷却的基础上增加管壳式冷却器，流动的冷却水在冷却器内循环冷却，带走润滑油热量，冷却效果较好，一般常用于球磨机润滑油冷却。缺点是对冷却水水质要求较高，否则容易堵塞冷却器内壁，因此水量消耗较大。同时需要对原有润滑油管路进行改动，增加新的设备投入。

(2)优化方案2:增加辅助冷却介质。保持现有空气冷却器冷却方式，对散热器表面喷洒冷却速度更快的冷却介质，当空气冷却器无法控制润滑油油温时，通过对散热器表面喷洒冷却介质达到快速降温的效果。增加辅助冷却介质的优点是现场改动较少，改造投入小，冷却介质消耗低;其缺点是冷却速度慢，冷却介质回收困难。

综合2种方案比较，方案2投入成本低，现场改动少且能解决现场问题，因此选择方案2更符合选厂生产要求。方案2喷淋降温工作示意见图3。

图3 喷淋降温工作示意

2.2 冷却介质选择

常用的冷却介质和方式有:静止空气冷却、普通风冷(普通电扇吹风)、高速风冷(空压机压缩空气吹风)、水冷、油冷及匀速冷却液中冷却。常用冷却介质冷却速度曲线见图4。

图4 常用冷却介质冷却速度曲线

由图4可见，风冷冷却速度基本保持一条直线，随着风速增加，冷却速度增加;冷却前期，油冷速度最快，冷却后期匀速冷却液冷却速度最快。

常用冷却介质对相同物质在650～550℃内的冷却速度见表1。

由表1可知，冷却液冷却速度最快，水中冷却速度最慢，且随着水温升高，冷却速度下降;综合考虑常用冷却介质冷却速度、消耗成本和回收成本，同时考虑到选矿厂用水水量充足，因此选择水作为冷却介质比较符合选矿厂生产实际情况。

2.3 环水净化水和工业自来水现场试验比较

选矿厂生产用水主要有生产环水、环水净化水和工业自来水3类，其中生产环水主要是生产系统中的矿浆水经沉淀池初期沉淀后经圆筒筛隔渣滤去水中杂质经环水系统重新进入到生产系统流程，该类水水中杂质含量较高，容易堵塞管道和喷淋装置喷头，因此给予排除。净化水系统主要是利用浓缩大井和加药装置(絮凝剂)对水中的泥浆进行沉淀，滤去泥浆等微细粒杂质用于泵类设备的水封水，水质相对环水系统较好，但净化水水质和环水水质一样，硬度为2319，主要是钙镁离子高，因净化水系统处于现场裸露空间，水温受气温的影响较大，当室外气温低于40℃左右时，用于水温冷却比较好，当室外气温高于45℃时不适宜采用。现场试验主要对环水净化水和工业自来水喷淋降温效果进行试验对比。环水净化水及工业自来水喷淋降温润滑油油温下降曲线分别见图5、图6。

表1 常用冷却介质在650～550℃内的冷却速度

图5 环水净化水喷淋降温曲线

由图5可见，环水净化水水温越低降温效果越明显，水温越高降温效果越差，当水温达到30℃以前，润滑油下降温度保持一条直线，当水温超过30℃时，冷却效果开始变差，当水温超过40℃时，与润滑油温度接近，降温效果不明显。

图6 工业自来水喷淋降温曲线

由图6可见，自来水喷淋降温基本保持一条直线，与环水净化水上半部曲线基本一样;环水净化水在生产中不断循环，受气温影响较大，高温天气，环水净化水温度最高达到50℃，而工业自来水温度受气温影响较小，最高达到25℃，因此综合环水净化水和工业自来水温度特点，从成本角度考虑，在环水净化水水温达到30℃以前，喷淋冷却介质使用环水净化水，当环水净化水水温超过30℃时，将喷淋冷却介质更换为工业自来水，从而节约工业自来水消耗，符合选矿低耗生产的要求。

2.4 现场优化

(1)喷淋装置管路优化。对现场喷淋装置管路进行优化，在原有管道的基础上新增一条管路，即现场两条管路，一条连接环水净化水主管路，一条连接工业自来水主管路，两条管路与喷淋装置主管路采用物理隔绝连接，方便工业自来水与环水净化水切换，同时采用物理隔绝连接避免环水净化水与工业自来水发生串水现象。现场管路连接示意见图7。

图7 现场管路连接示意

由图7可见，当需要使用环水净化水作为冷却介质时，物理断开工业自来水管道，关闭工业自来水切换阀门，连接环水净化水管道，打开环水净化水切换阀门，最后利用环水净化水控制阀门控制水量大小，水量大小由最终润滑油温度决定，一般夏季生产润滑油温度控制在46～48℃比较理想;在应用试验初期采用净化水冷却时，因该类水硬度值较高，破碎机冷却风扇在使用一周后风扇壁明显出现钙化，反而降低了冷却效果，经除垢处理后，考虑系统的稳定性和经济性，最终采用自来水作为水务降温的主要举措;但原净化水管理切换系统保留，主要为以后的净化水水质硬度处理后的应用预留相关的使用空间。

(2)喷头优化。原有喷头使用单孔喷头，喷射出的冷却水呈发散线状，喷射中心位置水量较大，周边水量较小，促使散热器表面冷却不均匀，且水线耗水量较大，冷却水流失较大。通过改进采用雾化喷头，喷头自身采用螺旋加压设计，冷却水在管道水压的作用下通过螺旋通道进一步加压，通过多点式喷孔向外喷射雾状水珠，水雾对散热器进行全面均匀覆盖，冷却效果更佳，同时雾化水珠耗水量更小。

(3)管道水压优化。净化水水压和工业自来水水压压力不足，无法发挥喷头雾化最佳效果，需要增加管道内水压，在管道上增加管道自动增压泵，当开启管道控制闸门后，增压泵压力传感装置感应到管道水压增加自动启动增压泵对冷却水进行补压，以提高喷头喷射效果。

3 结语

通过对HP500破碎机润滑油冷却方式的优化，在原有空气冷却器散热器的基础上增加喷淋降温方法，通过这种风冷和水冷联合降温设计降低破碎机润滑系统润滑油油温，实现了在破碎机润滑油冷却方式上的创新。在冷却介质的选择上，根据成本要求采用环水净化水和工业自来水切换使用，符合目前选矿厂低耗生产要求。通过对HP500破碎机润滑油冷却方式优化实践，保障了破碎机在高温季节运行过程的稳定，同时延长了润滑油的使用寿命，达到了预想的效果。

［1］ 刘云旭.金属热处理原理［M］.北京:机械工业出版社，1981.