新河矿井通风机润滑系统改造与轴承温度检测系统优化
摘要：新河矿井所用的风机为沈阳鼓风机集团有限公司所生产的MAF-2100/1200-1B型矿用轴流式通风机，其前轴承为7230BCBM单列角接触球轴承，后轴承为NU330ECMA单列圆柱滚子轴承。通过分析，发现是由于冷却润滑油的出油口位置不够恰当所造成轴承温度过高。经过反复实验改造了润滑油油路，同时也优化了轴承温度检测系统，这样不仅把轴承温度降到了理想状态，而且对轴承温度的检测也更加准确、及时和全面。
关键词：轴流式通风机 出油口 润滑油油路 轴承温度
0 引言
矿用轴流通风机目前在国内矿山应用已很广泛，为了保证矿井通风机正常提供新鲜风流，将有害气体排除，必须加强对通风机的管理，维护和保养，确保通风机安全可靠运行，而在调试运行中经常发现风机温度过高，与理想状态偏差较大，轴承温度过高会严重影响到轴承寿命，而且对风机安全可靠地运行也构成潜在威胁，严重影响了通风机的正常工作和矿井的生产安全，给整个企业带来很大的损失，所以对轴承降温处理与分析显得格外重要.因此必须重视研究矿用通风机的改进，采取有效的措施去处理好轴承过热问题。新河矿利用结构新颖，有一定技术要求的风机润滑系统来降低轴承温度，使得通风机系统得以优化[1]。
1 风机轴承润滑存在的问题
新河矿井所用通风机轴承润滑采用的是循环油润滑和喷射润滑相结合的方式。循环油润滑，就是用油泵将液压站内经过滤冷却的润滑油输送到轴承部件中，通过轴承与液压站之间的压差使润滑油再回流至液压站内。由于循环油可带走一定的热量，使轴承降温。喷射润滑，是用油泵将高压油经喷嘴射到轴承中，射入轴承中的油经轴承另一端流入油槽。在风机轴承高速旋转时，滚动体也以相当高的旋转速度使周围空气形成气流，用一般润滑方法很难将润滑油送到轴承中，这时必须用高压喷射的方法将润滑油喷至轴承中。
风机轴承产生的摩擦热其散热途径主要是通过滚动体与润滑油以及内外圈间的热传导方式，传递到经过冷却的润滑油中，还有一部分传递到轴承座以及转子表面，由轴承座和密封圈以及转动部分（转子、内圈）与周围进行辐射和自然对流换热。
在最初的调试运行中发现风机前轴承（单列角接触球轴承）温度过高，一直维持在55℃左右，与理想状态40℃偏差较大。考虑到轴承温度过高的常见原因有：①冷却不够，如管路堵塞，冷却器选用不合适，冷却效果差；②震动大，如联轴器校正工艺差，不符合要求，转子存在动、静不平衡，基础刚性差、地脚虚，旋转失速和喘振等；③轴承异常，如轴承损坏，轴承装配工艺差，轴承箱各部间隙调整不符合要求；④润滑不良，如润滑不足或过分润滑，润滑油质量不符合要求、变质或有杂物[2]。
通过认真检查反复实验，排除了冷却不够、震动大、轴承异常的因素，最终发现是由于润滑油路设置不当、喷油嘴位置偏底导致润滑不良，从而造成轴承温度偏高。
2 技术说明
2.1 润滑系统改造
改造一：原设计中，润滑油经冷却后从润滑油站出来，经输油管先到达风机后轴承处的喷油嘴，然后到达前轴承处的喷油嘴。风机前轴承紧邻风叶，受力最大，摩擦发热多，但是润滑油最后到达前轴承喷油嘴时，油压降低，油量减少，不能够充分浇注进轴承里，散热效果大大削弱。所以我们就改油路为：从前轴承处进入，先经过前轴承的喷油嘴，再流到后轴承的喷油嘴，这样前轴承就能最大程度的得到润滑油冷却，效果明显。后轴承虽然获得润滑油量有所减少，但其自身受力小，发热少，轴承温度和改造前相比，也没有发现明显升高[3]。（如图1）
改造二：原设计中，前轴承喷油嘴只有一个，喷嘴的位置在内圈和保持架中心之间，这是恰当的，但是由于风机的前轴承内外径较大，轴承厚度较厚，润滑油单从一处喷射进轴承，不能保证整个轴承都很好的得到润滑与冷却，所以我们在前轴承处又加接了两个喷油嘴，分别从轴承左右两侧喷射到轴承的转子上，这样共三个喷油嘴出油全方位浇注润滑冷却轴承，轴承温度大大降低，维持在38℃左右，达到了预期效果[3]。
2.2 温度检测系统的优化
2.2.1 润滑油油路改造后检测系统的不足
在前面对润滑油油路改造后，检测数据显示轴承温度大大降低了，但与此同时我们对温度检测数据产生了质疑，这个数据准确吗？如何确保检测数据更加准确可靠的问题又摆在了面前，为了解决这个问题经过细致研究对轴承温度检测系统进行了优化改善。
由于经冷却的润滑油喷油嘴只对着单列角接触球轴承转子横面的中间部位，导致润滑油不能直接全部覆盖轴承，只能高压将润滑油喷至轴承中，又因风机前轴承位置紧邻风叶，受力大，对其温度进行全方位准确监测至关重要。而风机本身自带的温度监测点都位于轴承上端，彼此紧紧相邻，不能够全面检测反映轴承各部位的实际温度，存在监控漏洞，而且按原设计仅从几个温度监测点引出一路监控线到总控制柜中，来监控风机轴承温度的变化，这样可能会因为经过冷却的润滑油直接喷射到温度监测装置上，引起监控人员的误判断，后果难以预想[4]。
2.2.2 系统的优化改造
本着控制柜中的PLC及温度检测模块本身端口允许，在风机前轴承共加接了3个温度检测点，互成120°夹角，实现了对轴承温度360°的全方位检测。监控过程中，可以对比三组数据来判断轴承的实际温度。
另外风机后轴承连接了2个温度检测点，上下对称检测；电机的三相绕组温度检测及转轴前后端共接了5处温度检测，最后通过控制柜上的温度巡检仪实现集中输出显示。
电阻式温度检测器(RTD，Resistance Temperature Detector)是一种物质材料做成的电阻，它会随温度的上升而改变电阻值，如果它随温度的上升而电阻值也跟着上升就称为正电阻系数，如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度检测器是以金属做成的，其中以白金(Pt)做成的电阻式温度检测器，最为稳定、耐酸碱、不会变质、相当线性等性能最受工业界广泛采用。
PT100温度感测器是一种以白金(Pt)做成的电阻式温度检测器，属于正电阻系数，其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT) 其中α=0.00392，Ro为100Ω(在0℃的电阻值)，T为摄氏温度。
系统加接的温度传感器均为PT100温度传感器，PT100温度传感器是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器，可以工作在-200℃至650℃的范围，能够满足轴承温度检测的需要[5]。
3 实施效果
通过小成本投入，对通风机的润滑油油路和轴承温度检测系统进行了优化创新，降低了风机轴承温度，延长了轴承使用寿命，加强了对风机轴承的全方位温度检测，提高了风机故障的可预知性和风机运行的可靠性。另外在此过程中同时也对风机的性能构造有了更深入的认识，为后期保养工作积累了经验。由于轴承温度的降低，延长了润滑油的更换周期，降低了材料消耗与维修费用。
4 结束语
通过对轴承过热故障的分析和处理，采用轴承温度检测系统，可发现轴承的早期故障，及时采取防范措施，防止通风事故的发生，减少了通风机的不正常停机时间，将计划性强制维修改为预制维修，降低通风维修成本，节约能源，具有十分明显的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]Chao WU.Mine ventilation network analysis and pollution simulation [R].Lulea University of Technology，1987.
[2]Wang，Y.J.and Hartman，H.L.Computer solution of three-dimen-
sional mine ventilation networks with multiple fans and natural ventilation[J].Int.J. of Rock Mech. and Min.Sc.，1967，2(2): 129-154.
[3]Reform of ventilator lubrication system and optimization of bearing temperature testing system of project report XinHe mine.
新河矿通风机润滑系统改造与轴承温度检测项目报告
[4]Ren Dongtian editor， Mine ventilation and safety[M]. Beijing: coal industry press，1993.3-18.
任洞天主编，矿井通风与安全[M].北京：煤炭工业出版社，1993.3-18.
[5]Dai Chengda，Tan Hua， measurement of impact of the metal block sample temperature[A].Beijing chemistry industry press， 2005.5-24.
戴诚达，谭华， 金属块状样品的冲击温度测量[A].北京：化学工业出版社 2005.5-24.
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