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壓力變送器

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淺析壓力變送器及其CST冷卻系統(tǒng)的全面改進(jìn)與優(yōu)化

作時(shí)間:2019-08-13  來(lái)源:國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司靈新煤礦  作者:馬桂云
   
摘 要: 本文通過對(duì)可控啟動(dòng)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(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行研究分析,有針對(duì)性地進(jìn)行改進(jìn)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(jī)運(yùn)行效率,減少設(shè)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(duì)于大型帶式輸送機(jī),其對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求主要體現(xiàn)在啟動(dòng)、制動(dòng)過程中能#大限度地降低系統(tǒng)的慣性力,并能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)和負(fù)載平衡,將帶式輸送機(jī)的加速、停車和運(yùn)行時(shí)的膠帶張力減到#小�?煽貑�(dòng)傳動(dòng)裝置CST的性能完全滿足這些要求,使大型帶式輸送機(jī)的性能達(dá)到#好。多年來(lái),guojia能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司靈新煤礦主原煤運(yùn)輸系統(tǒng)自1996年安裝使用至今,產(chǎn)量從設(shè)計(jì)年產(chǎn)240萬(wàn)t逐步遞增到390萬(wàn)t,對(duì)于CST的使用、管理、維護(hù)、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(tái)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(duì)這些子系統(tǒng)所存在的問題和設(shè)計(jì)缺陷分析,#終進(jìn)行整體優(yōu)化與改進(jìn),可提高設(shè)備的運(yùn)行效率,減少設(shè)備故障和生產(chǎn)影響,在原設(shè)備上進(jìn)行簡(jiǎn)單改造,解決設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷問題,具有明顯的可行性、科學(xué)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(dòng)傳輸裝置CST概述及冷卻系統(tǒng)組成
2.1 可控啟動(dòng)傳輸裝置CST概述
可控啟動(dòng)傳輸裝置CST(以下簡(jiǎn)稱CST)是1個(gè)由多級(jí)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(dòng)裝置不同點(diǎn)是濕式離合器設(shè)置低速軸,與負(fù)載連接。離合片之間油的流動(dòng)是層流而不是紊流,靠油膜傳遞扭矩,無(wú)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(dòng)態(tài)響應(yīng)快,可以進(jìn)行精que控制。位于低速軸的離合器將減速機(jī)構(gòu)與負(fù)載隔開,可以過載保護(hù),提高了減速機(jī)構(gòu)和主電機(jī)的使用壽命,如圖1所示。它是專門為平滑起動(dòng)運(yùn)送大慣性載荷,如煤炭或金屬礦石的長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計(jì)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(duì)于大型帶式輸送機(jī),選用CST不但可以解決潛在的動(dòng)力學(xué)問題,而且可以降低膠帶規(guī)格、電機(jī)功率和結(jié)構(gòu)費(fèi)用來(lái)補(bǔ)償在驅(qū)動(dòng)裝置費(fèi)用上的增加,從而確保帶式輸送機(jī)投入使用、維護(hù)費(fèi)用的減少。
CST傳動(dòng)原理
2.2 CST冷卻系統(tǒng)組成
每臺(tái)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(fù)責(zé)對(duì)CST減速器和離合器中的潤(rùn)滑油進(jìn)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(jìn)優(yōu)化前存在的問題及改進(jìn)優(yōu)化方案
3.1 冷卻泵改進(jìn)優(yōu)化方案
3.1.1 早期設(shè)計(jì)使用立式冷卻泵存在的問題及改進(jìn)優(yōu)化方案
早期設(shè)計(jì)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(yùn)行時(shí)產(chǎn)生熱量直接傳遞至冷卻泵,導(dǎo)致冷卻泵運(yùn)行時(shí)溫度過高,頻繁出現(xiàn)停機(jī)狀況。檢修時(shí),必須將潤(rùn)滑油脂全部放空,方可進(jìn)行檢修,從而增加了檢修時(shí)間。運(yùn)行時(shí),電機(jī)自身重量作用與冷卻泵之上,導(dǎo)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(jìn)優(yōu)化方案:根據(jù)原有立式冷卻泵的使用狀況和運(yùn)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(yīng)的臥式冷卻泵,將原有的立式冷卻泵進(jìn)行更換。
3.1.2 冷卻泵檢修工藝存在的問題及改進(jìn)優(yōu)化方案
3.1.2.1 冷卻泵檢修工藝存在的問題
廠家設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)是將冷卻泵通過管路直接與CST箱體之間進(jìn)行連接,檢修或更換冷卻泵時(shí),需將CST箱體內(nèi)的所有油全部放空,當(dāng)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(jìn)行系統(tǒng)的試運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)行。放油和加油過程占用時(shí)間較長(zhǎng),冷卻泵的檢修效率較低。
3.1.2.2 改進(jìn)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(shí)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(shí)間,改造后檢修CST其他部件不受限制。
3.2 冷卻泵機(jī)械油封改進(jìn)優(yōu)化方案
3.2.1 存在問題
機(jī)械油封主要防止通過泵體內(nèi)的潤(rùn)滑油從軸套與泵殼體之間漏出,由于機(jī)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(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)冷卻泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),泵的軸套隨之在機(jī)械油封的內(nèi)高速運(yùn)轉(zhuǎn),由于摩擦,運(yùn)行一段時(shí)間后將造成機(jī)械油封損壞,#終導(dǎo)致大量的潤(rùn)滑油從機(jī)械油封處滲漏出去。
3.2.2 改進(jìn)優(yōu)化方案
對(duì)CST冷卻泵的機(jī)械油封進(jìn)行潤(rùn)滑降溫,可解決摩擦對(duì)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(jī)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(rùn)滑油脂引至機(jī)械油封安裝位置,對(duì)機(jī)械油封進(jìn)行直接潤(rùn)滑降溫。
3.3 冷卻系統(tǒng)壓力監(jiān)測(cè)裝置的改進(jìn)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(jì)監(jiān)測(cè)流量,通過流量計(jì)內(nèi)部放大器如圖2所示,將監(jiān)測(cè)到的脈沖信號(hào)傳輸給控制器,控制器對(duì)返回信號(hào)實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控,當(dāng)系統(tǒng)連續(xù)500ms監(jiān)測(cè)到流量小于CST系統(tǒng)設(shè)定的值時(shí),系統(tǒng)將按設(shè)置狀態(tài)停止皮帶機(jī)。因放大器傳輸?shù)氖敲}沖信號(hào),極易受外界強(qiáng)電磁信號(hào)干擾,導(dǎo)致監(jiān)測(cè)到的信號(hào)出現(xiàn)失真、不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定,#終導(dǎo)致系統(tǒng)在連續(xù)500ms監(jiān)測(cè)到冷卻流量小于系統(tǒng)設(shè)定值,系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)停機(jī)。
流量計(jì)放大器
3.3.2 改進(jìn)優(yōu)化方案
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)CST的潤(rùn)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(hào)轉(zhuǎn)換為4~20mAdc信號(hào)返回給控制器,控制器通過自動(dòng)計(jì)算將返回的電流信號(hào)以壓力數(shù)值進(jìn)行反饋和控制,與流量計(jì)相比壓力變送器測(cè)定的數(shù)據(jù)較真實(shí)、穩(wěn)定,#終將冷卻系統(tǒng)原使用的流量計(jì)拆除,改造更換為壓力變送器,然后對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行重設(shè),問題得到解決。
壓力變送器
3.4 冷卻系統(tǒng)新型油脂過濾裝置的應(yīng)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(rùn)滑壓力過濾器,以上這些過濾裝置只能對(duì)系統(tǒng)中參與工作的個(gè)別系統(tǒng)的油脂進(jìn)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(jià)格昂貴。如使用過濾機(jī)對(duì)CST油脂進(jìn)行過濾時(shí),每次都需將CST停運(yùn)后將管路接好,并單好提供電源方可實(shí)現(xiàn)對(duì)油脂的過濾。
3.4.2 改進(jìn)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(huì)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(yīng)用于冷卻系統(tǒng)相應(yīng)的問題便會(huì)得到很好的解決。在線過濾器安裝于CST熱交換器進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn),箱體內(nèi)的油就會(huì)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(duì)油脂中的雜質(zhì)進(jìn)行全面過濾。
新型在線過濾器
3.5 冷卻系統(tǒng)管路的改進(jìn)與優(yōu)化
存在問題:CST冷卻系統(tǒng)管路隨機(jī)設(shè)計(jì)使用高壓軟管,使用一段時(shí)間后就會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期受油脂的腐蝕而損壞,需要進(jìn)行更換,從而增加費(fèi)用,同時(shí)會(huì)增加檢修時(shí)間。需要說明的是,CST冷卻泵進(jìn)油口與CST箱體之間的管路為負(fù)壓管,一旦出現(xiàn)問題,而管路又無(wú)滲油、漏油的明顯狀況出現(xiàn),故障很難查出,將會(huì)增加檢修時(shí)間,甚至影響生產(chǎn)。
改進(jìn)優(yōu)化方案:將CST冷卻系統(tǒng)的進(jìn)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(shí)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(yīng)用。
 
4 可控啟動(dòng)傳輸裝置CST冷卻系統(tǒng)的全面改進(jìn)與優(yōu)化的特點(diǎn)
(1)設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理,改造過程簡(jiǎn)單,針對(duì)冷卻系統(tǒng)存在的問題,采用#科學(xué)、合理、簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。
(2)通過對(duì)CST冷卻系統(tǒng)中各子系統(tǒng)和輔助設(shè)備、設(shè)施所存在的問題和設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行逐個(gè)優(yōu)化與改進(jìn),#終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全面優(yōu)化與改進(jìn),大大提高了設(shè)備的運(yùn)行效率,減少設(shè)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(jìn)行全面改進(jìn)優(yōu)化,提高了設(shè)備效率。在原有設(shè)備上進(jìn)行簡(jiǎn)單改造,解決設(shè)備的設(shè)計(jì)缺陷問題,具有明顯的可行性、科學(xué)性、適應(yīng)性。
(4)通過對(duì)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(shè)計(jì)缺陷和故障、問題進(jìn)行研究分析,有針對(duì)性地進(jìn)行改進(jìn)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(jī)運(yùn)行效率。
通過對(duì)CST冷卻系統(tǒng)中各子系統(tǒng)和輔助設(shè)備、設(shè)施所存在的問題和設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行逐個(gè)優(yōu)化與改進(jìn),在不改變系統(tǒng)使用功能和主要結(jié)構(gòu)的情況下,進(jìn)行簡(jiǎn)單改造,解決設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷等問題,#終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全面優(yōu)化與改進(jìn),大大提高了設(shè)備的運(yùn)行效率,具有明顯的可行性、科學(xué)性,可在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣應(yīng)用。
 
5 可控啟動(dòng)傳輸裝置CST冷卻系統(tǒng)的全面改進(jìn)與優(yōu)化的效果
(1)通過對(duì)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(shè)計(jì)缺陷和故障、問題進(jìn)行研究分析,有針對(duì)性地進(jìn)行改進(jìn)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(jī)運(yùn)行效率,效果非常明顯。
(2)改造方案簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)科學(xué)合理,針對(duì)冷卻系統(tǒng)存在的問題,采用#科學(xué)、合理、簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。
(3)現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單、快捷,既解決了現(xiàn)場(chǎng)過程中影響生產(chǎn)的實(shí)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(jìn)行全面改進(jìn)優(yōu)化,提高了設(shè)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(yàn)。
(5)在原有設(shè)備上進(jìn)行簡(jiǎn)單改造,解決設(shè)備的設(shè)計(jì)缺陷等問題,經(jīng)濟(jì)效益顯著。靈新煤礦共使用10臺(tái)CST系統(tǒng),通過對(duì)冷卻系統(tǒng)未優(yōu)化改進(jìn)前3年與優(yōu)化改進(jìn)后的冷卻系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行情況進(jìn)行對(duì)比可以看出創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值非�?捎^。冷卻系統(tǒng)全面優(yōu)化改進(jìn)前每年因冷卻系統(tǒng)造成的生產(chǎn)影響時(shí)間平均為55h,對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化與改進(jìn)后,生產(chǎn)影響時(shí)間降低為5h,每年減少生產(chǎn)影響時(shí)間50h,按小時(shí)生產(chǎn)原煤600t、噸煤?jiǎn)蝺r(jià)300元計(jì)算,對(duì)CST冷卻系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化與改進(jìn)后每年創(chuàng)造間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值為:50×600×300=900萬(wàn)元,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
 
6 CST冷卻系統(tǒng)存在的缺陷及建議改進(jìn)方案
通過對(duì)CST冷卻系統(tǒng)中各子系統(tǒng)有針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),不僅解決了冷卻系統(tǒng)自身的問題,而且提高了CST整機(jī)運(yùn)行效率,效果非常明顯。改造方案簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)科學(xué)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(duì)原有設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單改造,進(jìn)行全面改進(jìn)優(yōu)化,既解決了現(xiàn)場(chǎng)過程中影響生產(chǎn)的實(shí)際問題,減少了設(shè)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(duì)CST冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化,可大大提高設(shè)備的運(yùn)行效率,減少生產(chǎn)影響,解決設(shè)備的設(shè)計(jì)缺陷等問題,具有明顯的可行性、科學(xué)性。本創(chuàng)新項(xiàng)目方案自身比較科學(xué)、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(dòng)器現(xiàn)用的冷卻方式為風(fēng)冷卻系統(tǒng)。(工作原理:當(dāng)CST監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)到某1臺(tái)CST齒輪箱油溫達(dá)到55℃時(shí),相應(yīng)的冷卻風(fēng)扇啟動(dòng),當(dāng)CST監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)到某1臺(tái)CST齒輪箱油溫降至到45℃以下時(shí),相應(yīng)的冷卻風(fēng)扇停止,通過時(shí)間驗(yàn)證齒輪箱油溫從55℃降至45℃以下一般需要20min以上的時(shí)間,而且這其中不計(jì)算設(shè)備增加負(fù)荷后齒輪箱油溫降至系統(tǒng)要求溫度所需要的時(shí)間),一旦冷卻風(fēng)扇啟動(dòng)器或電機(jī)出現(xiàn)故障后,必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查,將故障排除后方可進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn),故障排除時(shí)間長(zhǎng),將出現(xiàn)影響生產(chǎn)的狀況。通過現(xiàn)場(chǎng)研究、考察,可將原有的風(fēng)冷卻系統(tǒng)改造更換為水冷卻系統(tǒng)。與風(fēng)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(diǎn),被廣泛應(yīng)用于煤礦各采掘設(shè)備,如將水冷方式運(yùn)用到CST系統(tǒng)中,可大大降低CST齒輪箱油溫從上限報(bào)警溫度降至安全運(yùn)行溫度的時(shí)間,減少用于設(shè)備冷卻方面的功耗,簡(jiǎn)化控制方式,可大大提高設(shè)備的運(yùn)行效率,減少設(shè)備故障和生產(chǎn)影響,經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)更加明顯。
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