潤滑油對團柏礦皮帶減速機節(jié)能性的試驗

周晉鵬

(霍州煤電集團 團柏礦，山西 霍州 031400)

皮帶運輸機作為煤礦原煤運輸?shù)闹饕O備，承擔著煤礦原煤輸送80%以上的運力，皮帶運輸機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。 由于井下運煤輸送煤量較大、距離較長，常采用大功率皮帶輸送機進行原煤輸送，因此皮帶輸送機也是煤礦生產(chǎn)過程中耗電“大戶”。為降低霍州煤電集團有限責任公司團柏煤礦的噸煤生產(chǎn)成本，提高皮帶輸送機的能耗效率,以400水平二部強力皮帶和400水平三部強力皮帶減速機為研究對象，分析其潤滑油性能特點、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皮帶運輸機能耗的影響，為團柏煤礦其他皮帶運輸機節(jié)能提供理論基礎和實踐依據(jù)。

1 工程概況

團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400兩個主要水平作為主采煤層，其中400水平的原煤運輸線路：工作面切巷→順槽皮帶巷→400水平三部強力皮帶→400水平二部強力皮帶→400水平一部強力皮帶→400水平煤倉→443水平大巷→井底底卸站→主井強力皮帶→地面筒倉(地面煤場)。

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

2 皮帶減速機潤滑油的選用

2.1 減速機潤滑油性能特點

油品性能的優(yōu)良反映在能否快速形成保護油膜，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，對金屬的保護作用降低，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致齒輪表面形成輕微點蝕。

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轉(zhuǎn)阻力更大，增加了額外動力消耗；潤滑油黏度過小又不利于形成油膜，無法更好地保護金屬表面磨損，影響安全。

防銹性能反映了潤滑油保護金屬表面不變質(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)增多則會增加金屬腐蝕。

2.2 減速機齒輪的潤滑效果

減速機潤滑部分重點在齒輪與軸承，由流體潤滑理論可知，表面作用力、運動速度和潤滑油的優(yōu)良都直接影響著潤滑的效果。齒輪運動過程中齒面接觸快速且接觸面積少，應力變化快，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，又不會損耗太多額外動力，齒輪金屬表面摩擦作用轉(zhuǎn)化為潤滑油的內(nèi)部熱能，齒輪點蝕和膠合發(fā)生的機率明顯減小。

2.3 減速機潤滑油選用要求

黏度是減速機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的載荷、溫度及速度有關，溫度越高黏度越大；速度越高黏度越?。惠d荷越大黏度越大。

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

選擇齒輪油應根據(jù)使用說明進行，尤其對于國外采購設備，齒輪油的選擇應結(jié)合油品對比、實際工況和性價比等多方面的信息進行。在使用潤滑油期間應實際監(jiān)控，及時完成產(chǎn)品優(yōu)化升級。

3 潤滑油對減速機節(jié)能性的影響

采用兩組實驗對皮帶減速機潤滑性能進行評測，其中一組以400水平二部皮帶減速機為研究，另一組采取400水平三部減速機為研究。將舊油排放，采用相同方式?jīng)_洗皮帶減速機內(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

兩組實驗方法一致，以第一組實驗為例，首先應選擇與潤滑油相同的沖洗油，將加油口附近灰塵擦除，對減速機呼吸閥進行除塵，對于管路中存在損壞漏液、滲液的部位及時進行維修；對于舊潤滑油排出應提前準備專用容器，排油口附近進行隔絕保護，打開排液口排出舊潤滑油，排出完成后進行復檢，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，對于難以清除的污漬可采用面團進行清理。清潔完成后加入沖洗油，將其降至最低位，小負荷運行兩小時，觀察油污情況，對于沖洗效果較差的可增加運行時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中，加至合適油位后開機運行(即潤滑油液面位于觀察孔上、下限位之間)。

3.2 研究對象潤滑油的選用

兩組研究對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 電能損耗測定

對兩組減速機運行情況進行電能損耗測試，為了減少負載干預，該次實驗主要針對空載情況下測試皮帶機運行的瞬時電流和功率情況，通過對比瞬時用電情況檢測潤滑油的阻力影響。

采用FLUKE 345 功率測試儀測試皮帶機能量損耗。兩組潤滑油的皮帶機瞬時電流情況反映其功率損耗，其對比數(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—皮帶輸送機的瞬時功率，kWh；

Is—皮帶輸送機的瞬時電流,A；

Ue—皮帶輸送機額定電壓,V.

從表2可以看出：400水平二部強力皮帶空載運行功率為104.082 kWh，400水平三部強力皮帶空載運行功率為101.346 kWh，400水平二部強力皮帶相對于400水平三部強力皮帶空載運行節(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%. 預計400水平二部強力皮帶每年將節(jié)省電能3萬kWh.

表2 皮帶機瞬間功率數(shù)據(jù)表

4 結(jié) 語

通過對團柏礦400水平二部強力皮帶和400水平三部強力皮帶進行研究，分析皮帶減速機潤滑油性能特點、潤滑狀態(tài)和選用原則，分別為400水平二部強力皮帶減速機和400水平三部強力皮帶減速機選用美孚600XP320礦物潤滑油和美孚600XP460合成潤滑油，通過對兩部皮帶空載運行功率進行檢測和數(shù)據(jù)采集，最終確定采用美孚600XP460合成潤滑油的400水平三部強力皮帶電能消耗較少，達到了節(jié)能降耗的目的。