球磨机静压轴承油温控制系统的故障诊断与改进

  吴晓元，陈勇，陈忠基

Fault Diagnosis and Improvement of Temperature Control System 

in Hydrostatic Bearing of Ball-Grinding Equipment

Wu Xiao – yuan，Chen Yu，Chen Zhong - ji

（鞍山科技大学，辽宁省鞍山市 114002）

摘要：本文分析了球磨机静压轴承油温控制系统的故障原因，并提出了改进的方法，此方法对液压源油温控制有一定的参考价值。

关键词：球磨机、静压轴承、油温控制

目前国内绝大部分选矿厂的球磨机回转主轴仍采用巴氏合金的滑动轴承，不仅摩擦功耗大，而且使用寿命短。液体静压轴承由于在低速或静止条件下都可以实现完全液体润滑，两磨擦副之间始终存在着一层有压油膜，因而具有承载能力大、运动精度高、抗振性能好、使用寿命长、磨擦功耗小等优点。因此应用静压支承技术对该类球磨机进行技术改造具有显著的经济效益。近年来，我们对鞍钢矿山公司东鞍山烧结厂、齐大山选矿厂、弓长岭选矿厂的多台球磨机滑动轴承成功地应用了静压支承技术，并取得了令人满意的效果：不仅电能消耗降低显著，而且极大地延长了轴瓦的使用寿命，同时节省了大量的维修安装时间[1][2]。我们研制的球磨机静压轴承系统于2001年通过了辽宁省科技厅的成果鉴定，为国内领先水平。

该系列静压轴承系统均由轴瓦、液压源和自动控制系统三部分组成，为定量供油式。其特点是每一轴瓦有两个经计算机优化设计的对置油腔；液压源采用三级过滤装置，保持油液清洁度；自动控制系统采用PLC控制，除了具有电气联锁功能以外，还实现了循环自检、故障显示、声光报警、自动控制油温等功能。

理论研究和实验均证明油液的粘度对系统的可靠工作影响很大：当油温过低粘度太大时，不但会使管路流动阻力增大，而且会使油泵吸油和回油（无压流动）困难；而当油温过高粘度太小时，不但使油膜的承载能力降低，而且油膜的刚度也大大降低[3]，严重时将会影响静压轴承可靠工作。必须控制油温以保证油液的粘度在合适的范围。因此在本系统的设计中加入了自动控制油温的功能。

1 油温控制系统工作原理     

在本系统的最初设计中，油温的测量采用二块电接点式温度表。一块表设定油温的上限与下限，另一块表设定油温的上上限与下下限，其输出（即PLC的输入）分别为X10、X11和X6、X7。图一为其温控梯形图：当油温高于上限时，一块表的上极限接通，X10得电，其常开触点闭合，使T10得电，经延时3秒后T10的常开触点闭合；当油温继续上升至上上限，即达到另一块表的上极限时，X6得电，其常开触点闭合使Y6得电并自锁，即接通电磁水阀使冷却器工作，以降低油温；一直到油温下降至低于上限（X10断开）时，T10随即断开，断开Y6，即切断电磁水阀，停止冷却油液。同理，当油温低于下限时，X11得电，其常开触点闭合，使T11得电，经延时3秒后T11的常开触点闭合；当油温继续下降低于下下限时，X7得电，其常开触点闭合，使Y7得电并自锁，即接通电磁开关使加热器工作，加热油液；一直到油温升至下限以上时，X11断电，其常开触点断开，使T11断电，则其常开触点断开，进而切断加热器Y7，停止加热油液。从而保证油温控制在一个合适的范围以内。

2  故障现象与消除方法

在现场安装前，所有的PLC程序都通过了模拟试验，一切正常。但在现场调试时，发现当油温超过设定的上上限以后，系统自动冷却油液的过程中，电磁水阀有时开时闭的现象。经分析其原因主要有二条：一是电接点温度计安装在油箱上，由于距离球磨机较近，当运行时油箱有一定的振动，这样在设定的极限位置温度表的触点接触振动，即X10时通时断；二是采用的常规延时消振程序不起作用（因为X10常闭触点一旦断开，T10立即断电，而导致Y6断电）。根据以上的分析，我们修改了温控程序，采用反向消振程序，即只有在延时的全部时间内触点完全脱离接触后，才断开电磁水阀，修改后的温控梯形图如图二所示。其工作原理为：当油温高于上限时，一块温度表的上极限触点接通，X10得电，其常闭触点断开， T10复位（即T10的常闭点闭合）；当油温继续上升高于上上限时，另一块表的上极限触点接通，X6得电，其常开点闭合，使Y6得电并自锁，即接通电磁水阀使冷却器工作，以降低油温；一直到油温下降至上限以下时，温度表的上限触点脱开，X10断电，其常闭点复位，接通T10计时，只有在3秒内温度表的上限触点一直脱开，而使X10的常闭触点一直闭合，才能使T10的常闭点断开，同时使Y6断开，切断电磁水阀，停止冷却油液。这样消除了因振动产生的温度表极限触点假脱开、X10时断时合而引发的问题。经过改进后，电磁水阀时开时闭的现象完全消除，运行一切正常。

考虑到机械式电接点温度表存在的触点抖动的问题，为提高系统长期运行的可靠性，在随后的球磨机静压轴承改造中，我们采用了电阻温度计加数显表的方案，虽然成本稍有增加，但显示更加直观清晰，运行更为可靠。

3 结束语

1）、采用反向消振程序可有效地消除机械式电接点温度表存在的触点抖动的问题，这种方法可作为今后设计温控程序的参考；

2）、在有条件的情况下，建议尽量采用电阻温度计加数显表，其显示更加直观清晰，运行更为可靠。

参考文献：

[1] 白镇河,等. 球磨机静压轴承在选矿厂中的应用. 科技成果纵横. 2002.3. 

[2] 吴晓元,等. 静压轴承在3231球磨机中的应用研究. 中国工程机械学会2002年年会论文集, 2002.4.

[3] Zhu Xi – ling , Chen Zhong – ji , Wu Xiao – yuan , Zhang Yu – hua . Computed Fluid Dynamic (CFD) Simulation of Hydrostatic Bearing used in Ball – Grinding mill . Journal of Iron and Steel Research ,International . Special Issue IFAMST June 2002.