MQY3245型球磨机同步电机轴瓦全自动强制润滑装置应用

曾衍寿

（福建马坑矿业股份有限公司）

福建马坑矿业股份有限公司选矿厂磨选系统一段磨矿采用MQG3245格子型球磨机，二段磨矿采用MQY3254溢流型球磨机，共3个系列6台球磨机，其同步电机轴瓦均采用人工手动定期加油润滑方式。2020年选矿厂实施磨选自动化改造，由于岗位优化及合并，操作人员由3个系列3名缩减至2名，所管辖的设备数量激增，点巡检任务繁重，进行自动化改造迫在眉睫。

1 设备存在的问题

由于同步电机轴瓦内是“死油”，设备长期运行后油质较脏，在下瓦压力角内无法形成或保持一定厚度的油膜，导致轴颈与轴瓦接触摩擦增大［1］。瓦温、油温升高后，润滑油的黏度下降，加剧了油膜的破坏。当温度达到某一临界数值时，出现油膜承压能力低于轴颈压力，进而导致轴瓦温度快速攀升［2-3］，甚至出现烧瓦的设备事故。因同步电机长期处于高温运行状态，2018年和2019年出现2台磨机烧瓦事故，一旦发生烧瓦事故，停机时间较长，必将造成较大的经济损失，且不利于生产线的连续高效运行。

2 解决方法

针对球磨机烧瓦的安全隐患，马坑矿业自主设计了一套同步电机全自动强制润滑装置，该装置可实现同步电机轴瓦的润滑油在设备体外进行循环、冷却、过滤，24 h不间断运行，具有在线更换滤芯、在线监测、报警等功能。该装置在使用过程中，可有效减少摩擦副产生的摩擦热量，同时，随着润滑油的流动和循环，将带走摩擦副的热量和清洗、润滑摩擦副表面［4-5］，达到降低摩擦，减轻磨损，减少功率消耗，延长设备使用寿命，提高设备运转率和完好率的作用。

根据现场使用经验，同步电机转轴表面温度比瓦面温度高约10℃，而瓦面回油温度比轴瓦温度低3～5℃。因此，在设计强制润滑装置时，需控制回油温度在45℃左右，并根据该要求选型润滑油站。

3 全自动强制润滑装置

全自动强制润滑装置主要包括润滑油站、供油管、供油电动调节阀、供油流量计、回油管、回油电动调节阀、回油流量计等。润滑油站主要包括一体式齿轮泵装置（2台）、双筒网式过滤器、空气冷却器、电加热器、液位控制器、液温传感器、溢流阀、压力表、电控箱等。鉴于球磨机为24 h连续运行，润滑油站的油泵、电机均采用1备1用模式，同时采用双筒网式过滤器，可在不停机的情况下，实现在线滤网更换。同时，通过在改造过程中巧妙地运用现有轴瓦座上加油孔和油位镜孔，通过控制回油调节阀的开度，实现了即使润滑油站出现故障无法使用，仍能确保轴瓦内的油位，保证了球磨机的安全稳定运行。全自动强制润滑装置结构见图1。

控制系统由西门子PLC200smart、DI模块、DO模块、AI模块等构成，同时配备有隔离变压器及隔离变送器等抗扰器件，人机交互界面配备有液晶屏、报警指示灯。系统的运行可以通过转换开关实现全自动控制模式及手动控制模式。在自动模式下，系统能够检测供油压力、油温、供油流量、液位控制器等参数，进行实时监控，同时也可将数据显示于液晶屏，用于点巡检查察看。输出采用中间继电器隔离，可根据传感器状态进行加热、开阀、声光报警等操作。系统通过以太网口及S7通信协议与中控DCS连接，实现远程一键启动、上下级连锁、远程状态监控报警等功能。在球磨机开机时，必须先获取润滑系统的工作状态及油压、油流量后，球磨电机才能获取“允许开”信号；当润滑系统处于异常状态时，可通过切换备用泵实现调节，并给予中控员提示；当切换后系统参数仍不正常时，系统将会报警，若报警长时间无法解除，则磨机跳闸以保护球磨机同步电机。

4 全自动强制润滑装置工作原理

（1）该装置应用前，需提前设定好润滑油站液位、供油温度、供油压力、回油温度，并在PLC程序控制下发出警报或调整进、回油电动调节阀。

（2）装置启动后，液位控制器会自动检测润滑油站内的润滑油是否满足设定要求，如不满足，将会发出报警，提醒操作人员及时补充。

（3）当环境温度较低时，若供油温度低于系统设定最低值，装置自动启动电加热器，对润滑油进行加热，加热至预定值后，加热器自动停止工作，以保证润滑油满足设备运行要求。

（4）该装置通过预留接口接入到球磨机控制系统，在球磨机开机前，会优先让其运行5 min，油泵电机带动油泵向同步电机轴瓦供油，使之充分润滑。在这5 min内，自动润滑装置通过检测供油流量计和回油流量计的数值，并通过调节供油电动调节阀和回油调节阀，使两者的数值保持一致，即可保证轴瓦座内润滑油的液位。

（5）球磨机正常运行后，循环的润滑油带走因设备正常运行产生的热量和轴瓦磨损产生的金属杂质，经过磁网一体化装置过滤后返回油箱，润滑油在油箱冷却后，通过油泵再返回到轴瓦中，如此往复循环。

（6）当温度传感器检测到回油温度高于系统设定最高值时，PLC自动控制供油、回油电动调节阀开度，增加供油量和回油量，从而使轴瓦温度稳定在正常范围内。

（7）当温度传感器检测到供油温度高于系统设定最高值时，PLC自动控制启动水冷却器，将供油温度降至预定值以下，降至预定值后，水冷却器自动停止工作。

（8）当管道上的压力传感器检测到供油压力低于系统设定最低值时，系统预判主润滑油泵出现问题，PLC即可启动备用润滑油泵，确保系统正常运行，并发出警报声，提醒操作人员处理故障。当PLC检测出主、副油泵均出现故障时，即时关闭进、回油电动调节阀，确保轴瓦座内的润滑油在规定刻度内，保证轴瓦润滑良好，而不出现缺油事故。

（9）当润滑油站的双筒网式过滤器前后压力差高于系统设定最高值时，系统发出报警声，提醒操作人员切换油道，并对堵塞的滤芯进行清洗或更换。

5 全自动强制润滑装置试验

全自动强制润滑装置安装完毕后，进行了相关试验。试验要求：①试验选取轴瓦座下端并做好标记，确保每次测量位置一致；②制作测温枪固定架，确保每次测量距离一致。试验结果见表1～表4。

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通过以上改造，实现了6台球磨机同步电机的轴瓦润滑“五定”（定点、定质、定时、定量、定人）的标准化、自动化，减轻了操作人员和维修工的日常工作强度；轴瓦温度由原来的60℃下降至50℃左右，自投入使用3 a以来，从未出现温度异常和烧瓦事件，设备运行安全稳定。

6 结语

通过研究表明，高速旋转摩擦副生热是加剧零部件工作温度异常升高，甚至摩擦副表面润滑失效、摩擦副胶合咬死的主要原因。通过强制润滑方式，摩擦副产生的热量随润滑油的流动和循环带出体外冷却，达到滑动轴瓦恒温的状态。同时，润滑油对摩擦副的润滑摩擦副表面进行清洗，带走产生的碎屑，达到降低摩擦系数的作用。为了提高摩擦副的使用寿命，一方面应从根本出发，减少摩擦热产生，如提高摩擦副的加工精度和保持良好的润滑油膜，以降低摩擦系数；另一方面应及时将产生的摩擦热量带走，使摩擦副始终保持在规定的温度内，避免摩擦副因高温产生变形，导致摩擦系数增加，加剧磨损。