摘 要： 本文通過對可控啟動傳輸裝置CST冷卻系統(tǒng)中的冷卻泵、熱交換器、管路系統(tǒng)、壓力變送器所存在的問題和設計缺陷進行研究分析，有針對性地進行改進和優(yōu)化，不僅解決了冷卻系統(tǒng)自身的問題，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(tǒng)的高效使用和技術(shù)改造提供了依據(jù)。

 

1 引 言

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

 

2 可控啟動傳輸裝置CST概述及冷卻系統(tǒng)組成

2.1 可控啟動傳輸裝置CST概述

可控啟動傳輸裝置CST（以下簡稱CST）是1個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(tǒng)。CST與其他的驅(qū)動裝置不同點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是層流而不是紊流，靠油膜傳遞扭矩，無磨損。層流使油膜剪切力與離合片間的距離成為線性關(guān)系，動態(tài)響應快，可以進行精que控制。位于低速軸的離合器將減速機構(gòu)與負載隔開，可以過載保護，提高了減速機構(gòu)和主電機的使用壽命，如圖1所示。它是專門為平滑起動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長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(tǒng)控制的，它隨著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力學問題，而且可以降低膠帶規(guī)格、電機功率和結(jié)構(gòu)費用來補償在驅(qū)動裝置費用上的增加，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(tǒng)組成

每臺CST都配有好立的冷卻系統(tǒng)，CST的冷卻系統(tǒng)由冷卻泵、熱交換器、管路系統(tǒng)、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行冷卻，在CST系統(tǒng)中起到非常重要的作用。

 

3 CST冷卻系統(tǒng)全面改進優(yōu)化前存在的問題及改進優(yōu)化方案

3.1 冷卻泵改進優(yōu)化方案

3.1.1 早期設計使用立式冷卻泵存在的問題及改進優(yōu)化方案

早期設計使用的立式冷卻泵存在的問題。立式冷卻泵安裝位置與CST為直連，CST運行時產(chǎn)生熱量直接傳遞至冷卻泵，導致冷卻泵運行時溫度過高，頻繁出現(xiàn)停機狀況。檢修時，必須將潤滑油脂全部放空，方可進行檢修，從而增加了檢修時間。運行時，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(xiàn)漏油現(xiàn)象。

改進優(yōu)化方案：根據(jù)原有立式冷卻泵的使用狀況和運行能力以及CST系統(tǒng)的整體要求，在可不改變系統(tǒng)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行更換。

3.1.2 冷卻泵檢修工藝存在的問題及改進優(yōu)化方案

3.1.2.1 冷卻泵檢修工藝存在的問題

廠家設計的冷卻系統(tǒng)是將冷卻泵通過管路直接與CST箱體之間進行連接，檢修或更換冷卻泵時，需將CST箱體內(nèi)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(nèi)，方可進行系統(tǒng)的試運轉(zhuǎn)、運行。放油和加油過程占用時間較長，冷卻泵的檢修效率較低。

3.1.2.2 改進優(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箱體之間的管路時將球形截止閥關(guān)閉，檢修或更換工作結(jié)束后直接將球形截止閥打開，節(jié)省了檢修時間，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優(yōu)化方案

3.2.1 存在問題

機械油封主要防止通過泵體內(nèi)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，通過防轉(zhuǎn)銷固定在泵的殼體上，當電機驅(qū)動冷卻泵高速運轉(zhuǎn)時，泵的軸套隨之在機械油封的內(nèi)高速運轉(zhuǎn)，由于摩擦，運行一段時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 改進優(yōu)化方案

對CST冷卻泵的機械油封進行潤滑降溫，可解決摩擦對油封內(nèi)套磨損和外圈“O”型密封的損壞。我們可通過在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(tǒng)的潤滑油脂引至機械油封安裝位置，對機械油封進行直接潤滑降溫。

3.3 冷卻系統(tǒng)壓力監(jiān)測裝置的改進與優(yōu)化

3.3.1 存在問題

CST冷卻系統(tǒng)的冷卻壓力是通過流量計監(jiān)測流量，通過流量計內(nèi)部放大器如圖2所示，將監(jiān)測到的脈沖信號傳輸給控制器，控制器對返回信號實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控，當系統(tǒng)連續(xù)500ms監(jiān)測到流量小于CST系統(tǒng)設定的值時，系統(tǒng)將按設置狀態(tài)停止皮帶機。因放大器傳輸?shù)氖敲}沖信號，極易受外界強電磁信號干擾，導致監(jiān)測到的信號出現(xiàn)失真、不準確、不穩(wěn)定，#終導致系統(tǒng)在連續(xù)500ms監(jiān)測到冷卻流量小于系統(tǒng)設定值，系統(tǒng)就會自動停機。

3.3.2 改進優(yōu)化方案

經(jīng)現(xiàn)場對CST的潤滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)中使用的壓力變送器，如圖3所示。分析發(fā)現(xiàn)，壓力變送器是將0~100psi的壓力線性信號轉(zhuǎn)換為4~20mAdc信號返回給控制器，控制器通過自動計算將返回的電流信號以壓力數(shù)值進行反饋和控制，與流量計相比壓力變送器測定的數(shù)據(jù)較真實、穩(wěn)定，#終將冷卻系統(tǒng)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(shù)進行重設，問題得到解決。

3.4 冷卻系統(tǒng)新型油脂過濾裝置的應用

3.4.1 已有過濾裝置存在的不足

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

3.4.2 改進優(yōu)化方案

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

3.5 冷卻系統(tǒng)管路的改進與優(yōu)化

存在問題：CST冷卻系統(tǒng)管路隨機設計使用高壓軟管，使用一段時間后就會因為長期受油脂的腐蝕而損壞，需要進行更換，從而增加費用，同時會增加檢修時間。需要說明的是，CST冷卻泵進油口與CST箱體之間的管路為負壓管，一旦出現(xiàn)問題，而管路又無滲油、漏油的明顯狀況出現(xiàn)，故障很難查出，將會增加檢修時間，甚至影響生產(chǎn)。

改進優(yōu)化方案：將CST冷卻系統(tǒng)的進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(jié)實耐用，將大大提高冷卻系統(tǒng)管路的使用壽命，減少管路更換的次數(shù)，目前已在靈新煤礦得到廣泛應用。

 

4 可控啟動傳輸裝置CST冷卻系統(tǒng)的全面改進與優(yōu)化的特點

（1）設計方案科學合理，改造過程簡單，針對冷卻系統(tǒng)存在的問題，采用#科學、合理、簡單的方法進行改進和優(yōu)化。

（2）通過對CST冷卻系統(tǒng)中各子系統(tǒng)和輔助設備、設施所存在的問題和設計缺陷進行逐個優(yōu)化與改進，#終實現(xiàn)系統(tǒng)的全面優(yōu)化與改進，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(tǒng)使用功能和主要結(jié)構(gòu)的情況下，進行全面改進優(yōu)化，提高了設備效率。在原有設備上進行簡單改造，解決設備的設計缺陷問題，具有明顯的可行性、科學性、適應性。

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

通過對CST冷卻系統(tǒng)中各子系統(tǒng)和輔助設備、設施所存在的問題和設計缺陷進行逐個優(yōu)化與改進，在不改變系統(tǒng)使用功能和主要結(jié)構(gòu)的情況下，進行簡單改造，解決設備設計缺陷等問題，#終實現(xiàn)系統(tǒng)的全面優(yōu)化與改進，大大提高了設備的運行效率，具有明顯的可行性、科學性，可在行業(yè)內(nèi)進行推廣應用。

 

5 可控啟動傳輸裝置CST冷卻系統(tǒng)的全面改進與優(yōu)化的效果

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

（2）改造方案簡單，設計科學合理，針對冷卻系統(tǒng)存在的問題，采用#科學、合理、簡單的方法進行改進和優(yōu)化。

（3）現(xiàn)場施工簡單、快捷，既解決了現(xiàn)場過程中影響生產(chǎn)的實際問題，又為CST系統(tǒng)的優(yōu)化提供了技術(shù)支持和保障。

（4）在不改變系統(tǒng)使用功能和主要結(jié)構(gòu)的情況下，進行全面改進優(yōu)化，提高了設備效率，為行業(yè)內(nèi)各礦山企業(yè)CST系統(tǒng)的優(yōu)化改造總結(jié)了寶貴經(jīng)驗。

（5）在原有設備上進行簡單改造，解決設備的設計缺陷等問題，經(jīng)濟效益顯著。靈新煤礦共使用10臺CST系統(tǒng)，通過對冷卻系統(tǒng)未優(yōu)化改進前3年與優(yōu)化改進后的冷卻系統(tǒng)生產(chǎn)運行情況進行對比可以看出創(chuàng)造的經(jīng)濟價值非常可觀。冷卻系統(tǒng)全面優(yōu)化改進前每年因冷卻系統(tǒng)造成的生產(chǎn)影響時間平均為55h，對冷卻系統(tǒng)進行全面優(yōu)化與改進后，生產(chǎn)影響時間降低為5h，每年減少生產(chǎn)影響時間50h，按小時生產(chǎn)原煤600t、噸煤單價300元計算，對CST冷卻系統(tǒng)進行全面優(yōu)化與改進后每年創(chuàng)造間接經(jīng)濟價值為：50×600×300=900萬元，經(jīng)濟效益顯著。

 

6 CST冷卻系統(tǒng)存在的缺陷及建議改進方案

通過對CST冷卻系統(tǒng)中各子系統(tǒng)有針對性地進行優(yōu)化改進，不僅解決了冷卻系統(tǒng)自身的問題，而且提高了CST整機運行效率，效果非常明顯。改造方案簡單，設計科學合理，在不改變系統(tǒng)使用功能和主要結(jié)構(gòu)的情況下，對原有設備進行簡單改造，進行全面改進優(yōu)化，既解決了現(xiàn)場過程中影響生產(chǎn)的實際問題，減少了設備故障，又為CST系統(tǒng)的優(yōu)化改造提供了技術(shù)支持。通過對CST冷卻系統(tǒng)進行改進優(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題，具有明顯的可行性、科學性。本創(chuàng)新項目方案自身比較科學、合理，符合現(xiàn)用CST冷卻系統(tǒng)的改造需要，但由于CST驅(qū)動器現(xiàn)用的冷卻方式為風冷卻系統(tǒng)。（工作原理：當CST監(jiān)控系統(tǒng)檢測到某1臺CST齒輪箱油溫達到55℃時，相應的冷卻風扇啟動，當CST監(jiān)控系統(tǒng)檢測到某1臺CST齒輪箱油溫降至到45℃以下時，相應的冷卻風扇停止，通過時間驗證齒輪箱油溫從55℃降至45℃以下一般需要20min以上的時間，而且這其中不計算設備增加負荷后齒輪箱油溫降至系統(tǒng)要求溫度所需要的時間），一旦冷卻風扇啟動器或電機出現(xiàn)故障后，必須對整個系統(tǒng)進行全面檢查，將故障排除后方可進行正常運轉(zhuǎn)，故障排除時間長，將出現(xiàn)影響生產(chǎn)的狀況。通過現(xiàn)場研究、考察，可將原有的風冷卻系統(tǒng)改造更換為水冷卻系統(tǒng)。與風冷方式相比，水冷卻系統(tǒng)降溫速度快、能耗低、冷卻介質(zhì)可再生等優(yōu)點，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(tǒng)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間，減少用于設備冷卻方面的功耗，簡化控制方式，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)濟效益將會更加明顯。