潤滑油對(duì)團(tuán)柏礦皮帶減速機(jī)節(jié)能性的試驗(yàn)

周晉鵬

(霍州煤電集團(tuán) 團(tuán)柏礦，山西 霍州 031400)

皮帶運(yùn)輸機(jī)作為煤礦原煤運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，承擔(dān)著煤礦原煤輸送80%以上的運(yùn)力，皮帶運(yùn)輸機(jī)的性能直接影響煤礦原煤生產(chǎn)效率，是煤礦必不可少的主要系統(tǒng)之一。 由于井下運(yùn)煤輸送煤量較大、距離較長，常采用大功率皮帶輸送機(jī)進(jìn)行原煤輸送，因此皮帶輸送機(jī)也是煤礦生產(chǎn)過程中耗電“大戶”。為降低霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司團(tuán)柏煤礦的噸煤生產(chǎn)成本，提高皮帶輸送機(jī)的能耗效率,以400水平二部強(qiáng)力皮帶和400水平三部強(qiáng)力皮帶減速機(jī)為研究對(duì)象，分析其潤滑油性能特點(diǎn)、潤滑狀態(tài)和選用原則，研究分別使用礦物質(zhì)潤滑油和合成潤滑油對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)能耗的影響，為團(tuán)柏煤礦其他皮帶運(yùn)輸機(jī)節(jié)能提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。

1 工程概況

團(tuán)柏礦位于霍州市西南約7.0 km白龍鎮(zhèn)陳村附近，距離市區(qū)約7 km的汾河西岸，行政區(qū)劃隸屬于霍州市白龍鎮(zhèn)管轄。目前,井下包括443和400兩個(gè)主要水平作為主采煤層，其中400水平的原煤運(yùn)輸線路：工作面切巷→順槽皮帶巷→400水平三部強(qiáng)力皮帶→400水平二部強(qiáng)力皮帶→400水平一部強(qiáng)力皮帶→400水平煤倉→443水平大巷→井底底卸站→主井強(qiáng)力皮帶→地面筒倉(地面煤場(chǎng))。

400水平二部強(qiáng)力皮帶型號(hào)為DTL/20×150/3×450，全長600 m，皮帶寬度1 200 mm，運(yùn)行速度3.15 m/s，電機(jī)功率2×450 kW，電壓等級(jí)1 140 V，使用變頻軟啟動(dòng)控制，運(yùn)輸平均坡度0.17°，主動(dòng)滾筒d1 200 mm，運(yùn)輸能力1 500 t/h，主要承擔(dān)400二采區(qū)原煤運(yùn)輸工作。400水平三部強(qiáng)力皮帶型號(hào)為DTL/20×150/3×450，全長600 m,皮帶寬度1 200 mm, 運(yùn)行速度3.15 m/s，電機(jī)功率2×450 kW，電壓等級(jí)1 140 V，使用變頻軟啟動(dòng)控制，運(yùn)輸平均坡度0.16°，主動(dòng)滾筒d1 200 mm，運(yùn)輸能力1 500 t/h，主要承擔(dān)400二采區(qū)原煤運(yùn)輸工作。兩部皮帶性能參數(shù)相同，運(yùn)輸平均坡度相差0.01°，可忽略不計(jì)，視為兩部皮帶參數(shù)和工況相同。

2 皮帶減速機(jī)潤滑油的選用

2.1 減速機(jī)潤滑油性能特點(diǎn)

油品性能的優(yōu)良反映在能否快速形成保護(hù)油膜，阻止齒輪金屬表面直接接觸，一般潤滑油分類中，合成油油品性能比礦物油好。

極壓性能反映了重載荷作用下油膜被分割，對(duì)金屬的保護(hù)作用降低，失去油膜的金屬部分直接摩擦使得溫度升高，金屬被燒蝕損壞，壓力作用下的油膜壓力導(dǎo)致齒輪表面形成輕微點(diǎn)蝕。

黏度是潤滑油最重要的性能之一，黏度越高，油膜厚度越高，可以更有利于減輕齒輪接觸部分的磨損，然而黏度的增加也使運(yùn)轉(zhuǎn)阻力更大，增加了額外動(dòng)力消耗；潤滑油黏度過小又不利于形成油膜，無法更好地保護(hù)金屬表面磨損，影響安全。

防銹性能反映了潤滑油保護(hù)金屬表面不變質(zhì)生銹的能力，潤滑油一般含有防腐添加劑阻止空氣和水分與金屬表面的接觸，潤滑油中酸性物質(zhì)增多則會(huì)增加金屬腐蝕。

2.2 減速機(jī)齒輪的潤滑效果

減速機(jī)潤滑部分重點(diǎn)在齒輪與軸承，由流體潤滑理論可知，表面作用力、運(yùn)動(dòng)速度和潤滑油的優(yōu)良都直接影響著潤滑的效果。齒輪運(yùn)動(dòng)過程中齒面接觸快速且接觸面積少，應(yīng)力變化快，極壓作用和磨損作用突出，這些都給潤滑增加了難度，所以通過分析油膜的厚度h來評(píng)判齒輪潤滑油的性能：

h=[G·LP·N(W1)-0.148]0.74

(1)

式中：

h—油膜厚度；

G—齒輪幾何參數(shù)；

LP—潤滑油參數(shù)；

N—齒輪轉(zhuǎn)速；

W1—接觸面單位寬度的負(fù)荷。

優(yōu)秀的潤滑系統(tǒng)是指油膜厚度大于4倍的表面粗糙度，在此情況下油膜厚度適宜，既能將金屬表面隔開防止直接接觸摩擦，又不會(huì)損耗太多額外動(dòng)力，齒輪金屬表面摩擦作用轉(zhuǎn)化為潤滑油的內(nèi)部熱能，齒輪點(diǎn)蝕和膠合發(fā)生的機(jī)率明顯減小。

2.3 減速機(jī)潤滑油選用要求

黏度是減速機(jī)潤滑油選擇的主要考慮因素。潤滑油黏度的選取主要與減速機(jī)的載荷、溫度及速度有關(guān)，溫度越高黏度越大；速度越高黏度越小；載荷越大黏度越大。

適用的皮帶減速機(jī)潤滑油不代表黏度最大，低速大載荷型減速機(jī)的潤滑油應(yīng)在黏度一定的情況下選擇極壓高負(fù)荷齒輪油，因?yàn)楦哓?fù)荷潤滑油能承受更大的壓力和摩擦作用，同時(shí)還能更好地隔絕齒輪表面，減少齒輪銹蝕，將齒輪保護(hù)做到最好。

選擇齒輪油應(yīng)根據(jù)使用說明進(jìn)行，尤其對(duì)于國外采購設(shè)備，齒輪油的選擇應(yīng)結(jié)合油品對(duì)比、實(shí)際工況和性價(jià)比等多方面的信息進(jìn)行。在使用潤滑油期間應(yīng)實(shí)際監(jiān)控，及時(shí)完成產(chǎn)品優(yōu)化升級(jí)。

3 潤滑油對(duì)減速機(jī)節(jié)能性的影響

采用兩組實(shí)驗(yàn)對(duì)皮帶減速機(jī)潤滑性能進(jìn)行評(píng)測(cè)，其中一組以400水平二部皮帶減速機(jī)為研究，另一組采取400水平三部減速機(jī)為研究。將舊油排放，采用相同方式?jīng)_洗皮帶減速機(jī)內(nèi)部，重新注入新潤滑油，前者注入礦物潤滑油，后者注入合成潤滑油，除此之外其他方面一致。

3.1 沖洗方案

兩組實(shí)驗(yàn)方法一致，以第一組實(shí)驗(yàn)為例，首先應(yīng)選擇與潤滑油相同的沖洗油，將加油口附近灰塵擦除，對(duì)減速機(jī)呼吸閥進(jìn)行除塵，對(duì)于管路中存在損壞漏液、滲液的部位及時(shí)進(jìn)行維修；對(duì)于舊潤滑油排出應(yīng)提前準(zhǔn)備專用容器，排油口附近進(jìn)行隔絕保護(hù)，打開排液口排出舊潤滑油，排出完成后進(jìn)行復(fù)檢，直到舊潤滑油以及舊潤滑油中殘留的污垢及銹蝕物等雜質(zhì)徹底排出機(jī)體外。

排出舊潤滑油后，采用棉布擦拭油箱，將油箱中殘余潤滑油和雜質(zhì)清理干凈，對(duì)于難以清除的污漬可采用面團(tuán)進(jìn)行清理。清潔完成后加入沖洗油，將其降至最低位，小負(fù)荷運(yùn)行兩小時(shí)，觀察油污情況，對(duì)于沖洗效果較差的可增加運(yùn)行時(shí)間或提高潤滑油溫度。

沖洗完成后根據(jù)觀察情況決定是否需要二次沖洗，更換潤滑油濾芯，將新潤滑油加注到減速機(jī)中，加至合適油位后開機(jī)運(yùn)行(即潤滑油液面位于觀察孔上、下限位之間)。

3.2 研究對(duì)象潤滑油的選用

兩組研究對(duì)象及其采用潤滑油的具體參數(shù)見表1，其中美孚600XP320礦物潤滑油為礦物油，美孚600XP460合成潤滑油為合成油。

3.3 電能損耗測(cè)定

對(duì)兩組減速機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行電能損耗測(cè)試，為了減少負(fù)載干預(yù)，該次實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)空載情況下測(cè)試皮帶機(jī)運(yùn)行的瞬時(shí)電流和功率情況，通過對(duì)比瞬時(shí)用電情況檢測(cè)潤滑油的阻力影響。

采用FLUKE 345 功率測(cè)試儀測(cè)試皮帶機(jī)能量損耗。兩組潤滑油的皮帶機(jī)瞬時(shí)電流情況反映其功率損耗，其對(duì)比數(shù)據(jù)見表2.

Ps=Is·Ue

(2)

表1 兩種潤滑油典型性質(zhì)表

式中：

Ps—皮帶輸送機(jī)的瞬時(shí)功率，kWh；

Is—皮帶輸送機(jī)的瞬時(shí)電流,A；

Ue—皮帶輸送機(jī)額定電壓,V.

從表2可以看出：400水平二部強(qiáng)力皮帶空載運(yùn)行功率為104.082 kWh，400水平三部強(qiáng)力皮帶空載運(yùn)行功率為101.346 kWh，400水平二部強(qiáng)力皮帶相對(duì)于400水平三部強(qiáng)力皮帶空載運(yùn)行節(jié)能2.74 kWh，即使用合成油后可節(jié)電2.74 kWh/h，節(jié)能比率為2.62%. 預(yù)計(jì)400水平二部強(qiáng)力皮帶每年將節(jié)省電能3萬kWh.

表2 皮帶機(jī)瞬間功率數(shù)據(jù)表

4 結(jié) 語

通過對(duì)團(tuán)柏礦400水平二部強(qiáng)力皮帶和400水平三部強(qiáng)力皮帶進(jìn)行研究，分析皮帶減速機(jī)潤滑油性能特點(diǎn)、潤滑狀態(tài)和選用原則，分別為400水平二部強(qiáng)力皮帶減速機(jī)和400水平三部強(qiáng)力皮帶減速機(jī)選用美孚600XP320礦物潤滑油和美孚600XP460合成潤滑油，通過對(duì)兩部皮帶空載運(yùn)行功率進(jìn)行檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集，最終確定采用美孚600XP460合成潤滑油的400水平三部強(qiáng)力皮帶電能消耗較少，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。