摘 要： 本文通過(guò)對可控啟動(dòng)傳輸裝置CST冷卻系統中的冷卻泵、熱交換器、管路系統、壓力變送器所存在的問(wèn)題和設計缺陷進(jìn)行研究分析，有針對性地進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，不僅解決了冷卻系統自身的問(wèn)題，而且提高了CST整機運行效率，減少設備故障和生產(chǎn)影響，具有明顯的可行性，為CST系統的高效使用和技術(shù)改造提供了依據。

 

1 引 言

對于大型帶式輸送機，其對驅動(dòng)系統的要求主要體現在啟動(dòng)、制動(dòng)過(guò)程中能#大限度地降低系統的慣性力，并能實(shí)現過(guò)載保護和負載平衡，將帶式輸送機的加速、停車(chē)和運行時(shí)的膠帶張力減到#小�？煽貑�動(dòng)傳動(dòng)裝置CST的性能完全滿(mǎn)足這些要求，使大型帶式輸送機的性能達到#好。多年來(lái)，guojia能源集團寧夏煤業(yè)公司靈新煤礦主原煤運輸系統自1996年安裝使用至今，產(chǎn)量從設計年產(chǎn)240萬(wàn)t逐步遞增到390萬(wàn)t，對于CST的使用、管理、維護、保養，都形成了特有的方法。通過(guò)研究、探索和總結可以得出，在CST的各子系統中問(wèn)題#為突出、#易造成生產(chǎn)影響的就是冷卻系統。每臺CST都配置好立的冷卻系統，冷卻系統由冷卻泵、熱交換器、管路系統組成，通過(guò)對這些子系統所存在的問(wèn)題和設計缺陷分析，#終進(jìn)行整體優(yōu)化與改進(jìn)，可提高設備的運行效率，減少設備故障和生產(chǎn)影響，在原設備上進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，解決設備設計缺陷問(wèn)題，具有明顯的可行性、科學(xué)性，為CST系統的高效使用和技術(shù)改造提供了依據。

 

2 可控啟動(dòng)傳輸裝置CST概述及冷卻系統組成

2.1 可控啟動(dòng)傳輸裝置CST概述

可控啟動(dòng)傳輸裝置CST（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CST）是1個(gè)由多級齒輪減速器加上濕式離合器及液壓控制組成的系統。CST與其他的驅動(dòng)裝置不同點(diǎn)是濕式離合器設置低速軸，與負載連接。離合片之間油的流動(dòng)是層流而不是紊流，靠油膜傳遞扭矩，無(wú)磨損。層流使油膜剪切力與離合片間的距離成為線(xiàn)性關(guān)系，動(dòng)態(tài)響應快，可以進(jìn)行精que控制。位于低速軸的離合器將減速機構與負載隔開(kāi)，可以過(guò)載保護，提高了減速機構和主電機的使用壽命，如圖1所示。它是專(zhuān)門(mén)為平滑起動(dòng)運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長(cháng)距離皮帶運輸機而設計的。CST的輸出扭矩是由液壓控制系統控制的，它隨著(zhù)離合器上所加的液壓壓力而變化。對于大型帶式輸送機，選用CST不但可以解決潛在的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，而且可以降低膠帶規格、電機功率和結構費用來(lái)補償在驅動(dòng)裝置費用上的增加，從而確保帶式輸送機投入使用、維護費用的減少。

2.2 CST冷卻系統組成

每臺CST都配有好立的冷卻系統，CST的冷卻系統由冷卻泵、熱交換器、管路系統、壓力變送器組成，主要負責對CST減速器和離合器中的潤滑油進(jìn)行冷卻，在CST系統中起到非常重要的作用。

 

3 CST冷卻系統全面改進(jìn)優(yōu)化前存在的問(wèn)題及改進(jìn)優(yōu)化方案

3.1 冷卻泵改進(jìn)優(yōu)化方案

3.1.1 早期設計使用立式冷卻泵存在的問(wèn)題及改進(jìn)優(yōu)化方案

早期設計使用的立式冷卻泵存在的問(wèn)題。立式冷卻泵安裝位置與CST為直連，CST運行時(shí)產(chǎn)生熱量直接傳遞至冷卻泵，導致冷卻泵運行時(shí)溫度過(guò)高，頻繁出現停機狀況。檢修時(shí)，必須將潤滑油脂全部放空，方可進(jìn)行檢修，從而增加了檢修時(shí)間。運行時(shí)，電機自身重量作用與冷卻泵之上，導致冷卻泵口環(huán)磨損頻繁間隙增大，易出現漏油現象。

改進(jìn)優(yōu)化方案：根據原有立式冷卻泵的使用狀況和運行能力以及CST系統的整體要求，在可不改變系統整體性能的情況下，選擇相應的臥式冷卻泵，將原有的立式冷卻泵進(jìn)行更換。

3.1.2 冷卻泵檢修工藝存在的問(wèn)題及改進(jìn)優(yōu)化方案

3.1.2.1 冷卻泵檢修工藝存在的問(wèn)題

廠(chǎng)家設計的冷卻系統是將冷卻泵通過(guò)管路直接與CST箱體之間進(jìn)行連接，檢修或更換冷卻泵時(shí)，需將CST箱體內的所有油全部放空，當冷卻泵檢修或更換工作完成后，再將放出的油加入箱體內，方可進(jìn)行系統的試運轉、運行。放油和加油過(guò)程占用時(shí)間較長(cháng)，冷卻泵的檢修效率較低。

3.1.2.2 改進(jìn)優(yōu)化方案

可在冷卻泵與CST箱體之間加裝球形截止閥，檢修或更換冷卻泵、冷卻泵與CST箱體之間的管路時(shí)將球形截止閥關(guān)閉，檢修或更換工作結束后直接將球形截止閥打開(kāi)，節省了檢修時(shí)間，改造后檢修CST其他部件不受限制。

3.2 冷卻泵機械油封改進(jìn)優(yōu)化方案

3.2.1 存在問(wèn)題

機械油封主要防止通過(guò)泵體內的潤滑油從軸套與泵殼體之間漏出，由于機械油封位于冷卻泵殼體與軸套之間，通過(guò)防轉銷(xiāo)固定在泵的殼體上，當電機驅動(dòng)冷卻泵高速運轉時(shí)，泵的軸套隨之在機械油封的內高速運轉，由于摩擦，運行一段時(shí)間后將造成機械油封損壞，#終導致大量的潤滑油從機械油封處滲漏出去。

3.2.2 改進(jìn)優(yōu)化方案

對CST冷卻泵的機械油封進(jìn)行潤滑降溫，可解決摩擦對油封內套磨損和外圈“O”型密封的損壞。我們可通過(guò)在CST冷卻泵出油口與機械油封安裝位置的殼體之間加裝1根1/4寸的油管將CST系統的潤滑油脂引至機械油封安裝位置，對機械油封進(jìn)行直接潤滑降溫。

3.3 冷卻系統壓力監測裝置的改進(jìn)與優(yōu)化

3.3.1 存在問(wèn)題

CST冷卻系統的冷卻壓力是通過(guò)流量計監測流量，通過(guò)流量計內部放大器如圖2所示，將監測到的脈沖信號傳輸給控制器，控制器對返回信號實(shí)現連續監控，當系統連續500ms監測到流量小于CST系統設定的值時(shí)，系統將按設置狀態(tài)停止皮帶機。因放大器傳輸的是脈沖信號，極易受外界強電磁信號干擾，導致監測到的信號出現失真、不準確、不穩定，#終導致系統在連續500ms監測到冷卻流量小于系統設定值，系統就會(huì )自動(dòng)停機。

3.3.2 改進(jìn)優(yōu)化方案

經(jīng)現場(chǎng)對CST的潤滑系統、控制系統中使用的壓力變送器，如圖3所示。分析發(fā)現，壓力變送器是將0~100psi的壓力線(xiàn)性信號轉換為4~20mAdc信號返回給控制器，控制器通過(guò)自動(dòng)計算將返回的電流信號以壓力數值進(jìn)行反饋和控制，與流量計相比壓力變送器測定的數據較真實(shí)、穩定，#終將冷卻系統原使用的流量計拆除，改造更換為壓力變送器，然后對相應參數進(jìn)行重設，問(wèn)題得到解決。

3.4 冷卻系統新型油脂過(guò)濾裝置的應用

3.4.1 已有過(guò)濾裝置存在的不足

CST液壓系統中的過(guò)濾裝置主要有籃式過(guò)濾器、Y形過(guò)濾器、呼吸器、外接過(guò)濾車(chē)、系統壓力、潤滑壓力過(guò)濾器，以上這些過(guò)濾裝置只能對系統中參與工作的個(gè)別系統的油脂進(jìn)行過(guò)濾，存在一定的局限性；部分過(guò)濾裝置過(guò)濾效果差；操作過(guò)程繁瑣、工作效率低、價(jià)格昂貴。如使用過(guò)濾機對CST油脂進(jìn)行過(guò)濾時(shí)，每次都需將CST停運后將管路接好，并單好提供電源方可實(shí)現對油脂的過(guò)濾。

3.4.2 改進(jìn)優(yōu)化方案

我們可以看出，在CST系統中所有參與各子系統使用的油脂#終都會(huì )通過(guò)CST冷卻系統的冷卻泵和熱交換器冷卻后#終回到CST箱體中，只要將新型在線(xiàn)過(guò)濾器，如圖4所示，應用于冷卻系統相應的問(wèn)題便會(huì )得到很好的解決。在線(xiàn)過(guò)濾器安裝于CST熱交換器進(jìn)出油口之間，部分油旁通流經(jīng)在線(xiàn)過(guò)濾器，只要冷卻泵在運轉，箱體內的油就會(huì )被該旁通過(guò)濾器過(guò)濾清潔。在線(xiàn)過(guò)濾器配套使用高精度過(guò)濾器，可對油脂中的雜質(zhì)進(jìn)行全面過(guò)濾。

3.5 冷卻系統管路的改進(jìn)與優(yōu)化

存在問(wèn)題：CST冷卻系統管路隨機設計使用高壓軟管，使用一段時(shí)間后就會(huì )因為長(cháng)期受油脂的腐蝕而損壞，需要進(jìn)行更換，從而增加費用，同時(shí)會(huì )增加檢修時(shí)間。需要說(shuō)明的是，CST冷卻泵進(jìn)油口與CST箱體之間的管路為負壓管，一旦出現問(wèn)題，而管路又無(wú)滲油、漏油的明顯狀況出現，故障很難查出，將會(huì )增加檢修時(shí)間，甚至影響生產(chǎn)。

改進(jìn)優(yōu)化方案：將CST冷卻系統的進(jìn)出油冷卻管路全部改造更換為與原有高壓軟管管徑相同的鋼管。將高壓軟管改造更換為鋼管后，由于鋼管比高壓軟管結實(shí)耐用，將大大提高冷卻系統管路的使用壽命，減少管路更換的次數，目前已在靈新煤礦得到廣泛應用。

 

4 可控啟動(dòng)傳輸裝置CST冷卻系統的全面改進(jìn)與優(yōu)化的特點(diǎn)

（1）設計方案科學(xué)合理，改造過(guò)程簡(jiǎn)單，針對冷卻系統存在的問(wèn)題，采用#科學(xué)、合理、簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

（2）通過(guò)對CST冷卻系統中各子系統和輔助設備、設施所存在的問(wèn)題和設計缺陷進(jìn)行逐個(gè)優(yōu)化與改進(jìn)，#終實(shí)現系統的全面優(yōu)化與改進(jìn)，大大提高了設備的運行效率，減少設備故障和生產(chǎn)影響。

（3）在不改變系統使用功能和主要結構的情況下，進(jìn)行全面改進(jìn)優(yōu)化，提高了設備效率。在原有設備上進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，解決設備的設計缺陷問(wèn)題，具有明顯的可行性、科學(xué)性、適應性。

（4）通過(guò)對CST冷卻系統中冷卻泵、熱交換器、管路系統、壓力變送器所存在的設計缺陷和故障、問(wèn)題進(jìn)行研究分析，有針對性地進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，不僅解決了冷卻系統自身的問(wèn)題，而且提高了CST整機運行效率。

通過(guò)對CST冷卻系統中各子系統和輔助設備、設施所存在的問(wèn)題和設計缺陷進(jìn)行逐個(gè)優(yōu)化與改進(jìn)，在不改變系統使用功能和主要結構的情況下，進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，解決設備設計缺陷等問(wèn)題，#終實(shí)現系統的全面優(yōu)化與改進(jìn)，大大提高了設備的運行效率，具有明顯的可行性、科學(xué)性，可在行業(yè)內進(jìn)行推廣應用。

 

5 可控啟動(dòng)傳輸裝置CST冷卻系統的全面改進(jìn)與優(yōu)化的效果

（1）通過(guò)對CST冷卻系統中冷卻泵、熱交換器、管路系統、壓力變送器所存在的設計缺陷和故障、問(wèn)題進(jìn)行研究分析，有針對性地進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，不僅解決了冷卻系統自身的問(wèn)題，而且提高了CST整機運行效率，效果非常明顯。

（2）改造方案簡(jiǎn)單，設計科學(xué)合理，針對冷卻系統存在的問(wèn)題，采用#科學(xué)、合理、簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

（3）現場(chǎng)施工簡(jiǎn)單、快捷，既解決了現場(chǎng)過(guò)程中影響生產(chǎn)的實(shí)際問(wèn)題，又為CST系統的優(yōu)化提供了技術(shù)支持和保障。

（4）在不改變系統使用功能和主要結構的情況下，進(jìn)行全面改進(jìn)優(yōu)化，提高了設備效率，為行業(yè)內各礦山企業(yè)CST系統的優(yōu)化改造總結了寶貴經(jīng)驗。

（5）在原有設備上進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，解決設備的設計缺陷等問(wèn)題，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。靈新煤礦共使用10臺CST系統，通過(guò)對冷卻系統未優(yōu)化改進(jìn)前3年與優(yōu)化改進(jìn)后的冷卻系統生產(chǎn)運行情況進(jìn)行對比可以看出創(chuàng )造的經(jīng)濟價(jià)值非�？捎^(guān)。冷卻系統全面優(yōu)化改進(jìn)前每年因冷卻系統造成的生產(chǎn)影響時(shí)間平均為55h，對冷卻系統進(jìn)行全面優(yōu)化與改進(jìn)后，生產(chǎn)影響時(shí)間降低為5h，每年減少生產(chǎn)影響時(shí)間50h，按小時(shí)生產(chǎn)原煤600t、噸煤?jiǎn)蝺r(jià)300元計算，對CST冷卻系統進(jìn)行全面優(yōu)化與改進(jìn)后每年創(chuàng )造間接經(jīng)濟價(jià)值為：50×600×300=900萬(wàn)元，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。

 

6 CST冷卻系統存在的缺陷及建議改進(jìn)方案

通過(guò)對CST冷卻系統中各子系統有針對性地進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，不僅解決了冷卻系統自身的問(wèn)題，而且提高了CST整機運行效率，效果非常明顯。改造方案簡(jiǎn)單，設計科學(xué)合理，在不改變系統使用功能和主要結構的情況下，對原有設備進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，進(jìn)行全面改進(jìn)優(yōu)化，既解決了現場(chǎng)過(guò)程中影響生產(chǎn)的實(shí)際問(wèn)題，減少了設備故障，又為CST系統的優(yōu)化改造提供了技術(shù)支持。通過(guò)對CST冷卻系統進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，可大大提高設備的運行效率，減少生產(chǎn)影響，解決設備的設計缺陷等問(wèn)題，具有明顯的可行性、科學(xué)性。本創(chuàng )新項目方案自身比較科學(xué)、合理，符合現用CST冷卻系統的改造需要，但由于CST驅動(dòng)器現用的冷卻方式為風(fēng)冷卻系統。（工作原理：當CST監控系統檢測到某1臺CST齒輪箱油溫達到55℃時(shí)，相應的冷卻風(fēng)扇啟動(dòng)，當CST監控系統檢測到某1臺CST齒輪箱油溫降至到45℃以下時(shí)，相應的冷卻風(fēng)扇停止，通過(guò)時(shí)間驗證齒輪箱油溫從55℃降至45℃以下一般需要20min以上的時(shí)間，而且這其中不計算設備增加負荷后齒輪箱油溫降至系統要求溫度所需要的時(shí)間），一旦冷卻風(fēng)扇啟動(dòng)器或電機出現故障后，必須對整個(gè)系統進(jìn)行全面檢查，將故障排除后方可進(jìn)行正常運轉，故障排除時(shí)間長(cháng)，將出現影響生產(chǎn)的狀況。通過(guò)現場(chǎng)研究、考察，可將原有的風(fēng)冷卻系統改造更換為水冷卻系統。與風(fēng)冷方式相比，水冷卻系統降溫速度快、能耗低、冷卻介質(zhì)可再生等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于煤礦各采掘設備，如將水冷方式運用到CST系統中，可大大降低CST齒輪箱油溫從上限報警溫度降至安全運行溫度的時(shí)間，減少用于設備冷卻方面的功耗，簡(jiǎn)化控制方式，可大大提高設備的運行效率，減少設備故障和生產(chǎn)影響，經(jīng)濟效益將會(huì )更加明顯。