PTC陶瓷加热器替代普通加热器在牙轮钻机上的使用方案

(本钢矿业南芬露天矿穿凿作业区，辽宁 本溪 117014)

1 概述

国内YZ系列牙轮钻机和KY系列牙轮钻机上使用的加热器，主要安装在钻机操作室及机械室，操作室的作用是冬季取暖用，机械室的作用是对空压机系统进行保温，防止空压机管路油凝，循环不畅，冬季机械室温度低于10 ℃时，空压机启动回路断开，空压机无法启动，钻机就无法正常作业。另外，机械室温度过低，油路循环不畅，自动润滑系统也将无法正常工作，机台加热器选用的是NFP型加热器，加热器功率为6～7.5 kW，加热器发热部件的加热管选用的是普通带散热片用镍铬电阻丝作为加热管内发热体，目前国内牙轮设备、电铲等一些设备上使用的都是选用此种型号的加热器。

2 普通镍铬电阻丝为发热体的加热器的不足

NFP型普通加热器，加热管选用的是普通带散热片的加热管为镍铬电阻丝为发热体，目前我国钻机、电铲、及一些碎矿、排岩等设备设施上使用的都是选用此种加热器。NFP加热器发热电阻棒内采用的是镍铬电热丝加热，镍铬电热丝易损坏、寿命短，使用寿命在3 000 h左右，开机瞬间电流大，也是对发热管一种伤害，加热器内风机一旦故障损坏停转，加热管会严重发热，极容易损坏，钻机工作场地一般都是在采场，采场大电铲或者排岩机高压大电机启动作业时，由于启动电流大，网络电压波动较大，对加热器寿命影响非常大，过高的网络电压会瞬间烧毁加热器，镍铬电阻丝作为发热源的普通加热器，只要接通电源，就处于炽热状态，一旦加热器风机损坏，热保护失效，加热器发热管发红直至出现明火，这种情况不及时停机，加热管基本就会损坏；同时，进入冬季，加热器附近也是设备重点防火区域，设备上因为加热器故障引起火灾事故时有发生，造成损失程度大小不一，损失程度与现场发现的时间及时不及时有关，如果发现不及时，严重时甚至会烧毁设备，带来的损失更是无法估量，如果作业区的每个钻机机台装机量是4台， 电铲机台装机量是8台，如果提高加热器的功率，大功率加热器电铲也需要配置3～4台， 一个中型矿山需要配置5～8台钻机，配套电铲按照5～8台计算，就算其他作业区设备需求忽略不计，每年也需要新更换加热器上百台，一个大型矿山配置就得乘以倍数来计算了，由于采场网络电压一般波动都比较大，加热器损坏主要有加热管、吹风电机，维护人员日常维修量大，修旧量大，设备冬季因加热器损坏，造成低温启动不了设备，停机小时增加，影响机台作业效率，影响矿山产量，严重者甚至会冻坏设备。因此，加热器更新换代很有必要。

3 PTC陶瓷发热片热风加热器钻机使用可行性分析

PTC加热器又叫PTC发热体，采用PTC陶瓷发热元件与铝管组成。该类型PTC加热器具有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器。突出特点在于安全性能，任何应用情况下均不会产生如电热管类加热器的表面“发红”现象，避免了烫伤、火灾等安全隐患。根据现场使用实际情况选型，建议机台改型选用PTC陶瓷加热器，PTC陶瓷加热片是一种热敏电阻，由于PTC原件的电阻温度特性决定，元件在工作时可根据自身的温度自动调节自身的电阻，发热体的电阻一变化，输出功率自然也随之变化，这是第一个质的飞跃。所以由PTC元件组成的PTC加热器，可以不用其他控制设备而自动调节发热功率。这样，当空压机系统正常运转后，加热器根据机械室实际情况自动调整功率，乃至停机，减少了不必要的浪费，且永远不会超温，经济、节能、高效。在加热器内风机出现故障时停转时，即遇风机故障停转时，PTC加热器因得不到充分散热，其功率会自动急剧下降，此时加热器的表面温度维持在居里温度左右(一般在250 ℃上下)，从而不致产生如电热管类加热器的表面“发红”现象。而且PTC元件在工作时不发红、无明火，这不但保证了整套设备的安全，同时也减少了不必要的热量损失，PTC陶瓷加热器由于其半导体特性，彻底杜绝火灾事故的发生，安全特性极佳，这是第二个质的飞跃。普通加热器在加热状态对震动抗震的效果一般，固定厂房使用好些，采场设备在作业生产和设备移动时，震动较大，老式加热器极易受到损坏，检维修工作量增大，维修车辆出车频次加大，同时会给生产带来一定的影响，PTC陶瓷加热器使用的PTC陶瓷加热片是热敏电阻，抗震性极好，这是第三个质的飞跃。PTC元件使用寿命长达10 000 h以上，普通加热器的使用寿命是3 000 h，经过一个冬季使用基本就达到了使用寿命，这还不包括在日常使用过程中，因为网络电压波动、设备震动、损坏更换和维修数量，PTC陶瓷加热器比电阻丝制作的加热器使用寿命长很多，达到3倍以上。由于PTC加热器对电压适应范围宽，可在12～380 V根据需要设计工作电压：当工作电压变化 2 倍时，表面温度的变化非常小，因此不会因为电源电压波动而影响功率输出，日常使用更加稳定、可靠，故障率极低，这是它的第四个质的飞跃。新型加热器价格每台为普通加热器价格的150%左右，技术替代初期费用有增加，但经过一个使用周期后，经济效益提升是毋庸置疑的；同时也减少维修时车辆和人工成本支出。

加热器更新换代势在必行，就像当初照明行业更新换代一样，从普通白炽灯到日光灯更新到节能灯再到现在的LED照明，节能灯具和LED灯具价格高于白炽灯泡，但一路走来，人们已经完全接受了节能灯具，因为它更加节能、高效、长寿、环保。因此，希望国内制造厂家也能够逐渐淘汰老式加热器。

如果国内钻机、电铲、碎矿、排岩、及厂房等设备、设施上使用的NFP型加热器，更新替代升级为PTC陶瓷加热器，可节省加热器备件采购成本：第一年支出的成本为原来冬季加热器成本的150%，由于损坏较少，几乎没有损坏，第二年几乎没有加热器的备件成本支处，第三年和第四年(以此类推)可减少原冬季加热器备件申报总量的9/10。这样计算下来，节省的加热器材备件费用支出将是一个非常大的数字，另外，更重要的一点是减少了电气检维修人员日常维修加热器的工作量，提高了加热器的安全可靠性能，最大程度降低了安全风险，直接效益、间接效益和安全效益巨大。

4 结语

一个可行的合理化革新项目，追求的是企业的利益最大化，提高企业核心竞争力为目标，也是现代化企业管理所追寻的，随着企业的发展，有效合理利用能源、减少资源浪费、降低安全生产设备事故，确保设备设施安全的重要性日益凸显。因此，用PTC陶瓷加热器替代普通加热器在牙轮钻机上使用方案能有效减少工况设备冬季取暖备件成本的支出、减少维修台时、提高机台生产效率、消除火灾安全隐患、节约能源，最大限度地提高企业的经济效益。