摘 要： 本文通过对可控启动传输装置CST冷却系统中的冷却泵、热交换器、管路系统、压力变送器所存在的问题和设计缺陷进行研究分析，有针对性地进行改进和优化，不仅解决了冷却系统自身的问题，而且提高了CST整机运行效率，减少设备故障和生产影响，具有明显的可行性，为CST系统的高效使用和技术改造提供了依据。

 

1 引 言

对于大型带式输送机，其对驱动系统的要求主要体现在启动、制动过程中能#大限度地降低系统的惯性力，并能实现过载保护和负载平衡，将带式输送机的加速、停车和运行时的胶带张力减到#小。可控启动传动装置CST的性能完全满足这些要求，使大型带式输送机的性能达到#好。多年来，guojia能源集团宁夏煤业公司灵新煤矿主原煤运输系统自1996年安装使用至今，产量从设计年产240万t逐步递增到390万t，对于CST的使用、管理、维护、保养，都形成了特有的方法。通过研究、探索和总结可以得出，在CST的各子系统中问题#为突出、#易造成生产影响的就是冷却系统。每台CST都配置好立的冷却系统，冷却系统由冷却泵、热交换器、管路系统组成，通过对这些子系统所存在的问题和设计缺陷分析，#终进行整体优化与改进，可提高设备的运行效率，减少设备故障和生产影响，在原设备上进行简单改造，解决设备设计缺陷问题，具有明显的可行性、科学性，为CST系统的高效使用和技术改造提供了依据。

 

2 可控启动传输装置CST概述及冷却系统组成

2.1 可控启动传输装置CST概述

可控启动传输装置CST（以下简称CST）是1个由多级齿轮减速器加上湿式离合器及液压控制组成的系统。CST与其他的驱动装置不同点是湿式离合器设置低速轴，与负载连接。离合片之间油的流动是层流而不是紊流，靠油膜传递扭矩，无磨损。层流使油膜剪切力与离合片间的距离成为线性关系，动态响应快，可以进行精que控制。位于低速轴的离合器将减速机构与负载隔开，可以过载保护，提高了减速机构和主电机的使用寿命，如图1所示。它是专门为平滑起动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的。CST的输出扭矩是由液压控制系统控制的，它随着离合器上所加的液压压力而变化。对于大型带式输送机，选用CST不但可以解决潜在的动力学问题，而且可以降低胶带规格、电机功率和结构费用来补偿在驱动装置费用上的增加，从而确保带式输送机投入使用、维护费用的减少。

2.2 CST冷却系统组成

每台CST都配有好立的冷却系统，CST的冷却系统由冷却泵、热交换器、管路系统、压力变送器组成，主要负责对CST减速器和离合器中的润滑油进行冷却，在CST系统中起到非常重要的作用。

 

3 CST冷却系统全面改进优化前存在的问题及改进优化方案

3.1 冷却泵改进优化方案

3.1.1 早期设计使用立式冷却泵存在的问题及改进优化方案

早期设计使用的立式冷却泵存在的问题。立式冷却泵安装位置与CST为直连，CST运行时产生热量直接传递至冷却泵，导致冷却泵运行时温度过高，频繁出现停机状况。检修时，必须将润滑油脂全部放空，方可进行检修，从而增加了检修时间。运行时，电机自身重量作用与冷却泵之上，导致冷却泵口环磨损频繁间隙增大，易出现漏油现象。

改进优化方案：根据原有立式冷却泵的使用状况和运行能力以及CST系统的整体要求，在可不改变系统整体性能的情况下，选择相应的卧式冷却泵，将原有的立式冷却泵进行更换。

3.1.2 冷却泵检修工艺存在的问题及改进优化方案

3.1.2.1 冷却泵检修工艺存在的问题

厂家设计的冷却系统是将冷却泵通过管路直接与CST箱体之间进行连接，检修或更换冷却泵时，需将CST箱体内的所有油全部放空，当冷却泵检修或更换工作完成后，再将放出的油加入箱体内，方可进行系统的试运转、运行。放油和加油过程占用时间较长，冷却泵的检修效率较低。

3.1.2.2 改进优化方案

可在冷却泵与CST箱体之间加装球形截止阀，检修或更换冷却泵、冷却泵与CST箱体之间的管路时将球形截止阀关闭，检修或更换工作结束后直接将球形截止阀打开，节省了检修时间，改造后检修CST其他部件不受限制。

3.2 冷却泵机械油封改进优化方案

3.2.1 存在问题

机械油封主要防止通过泵体内的润滑油从轴套与泵壳体之间漏出，由于机械油封位于冷却泵壳体与轴套之间，通过防转销固定在泵的壳体上，当电机驱动冷却泵高速运转时，泵的轴套随之在机械油封的内高速运转，由于摩擦，运行一段时间后将造成机械油封损坏，#终导致大量的润滑油从机械油封处渗漏出去。

3.2.2 改进优化方案

对CST冷却泵的机械油封进行润滑降温，可解决摩擦对油封内套磨损和外圈“O”型密封的损坏。我们可通过在CST冷却泵出油口与机械油封安装位置的壳体之间加装1根1/4寸的油管将CST系统的润滑油脂引至机械油封安装位置，对机械油封进行直接润滑降温。

3.3 冷却系统压力监测装置的改进与优化

3.3.1 存在问题

CST冷却系统的冷却压力是通过流量计监测流量，通过流量计内部放大器如图2所示，将监测到的脉冲信号传输给控制器，控制器对返回信号实现连续监控，当系统连续500ms监测到流量小于CST系统设定的值时，系统将按设置状态停止皮带机。因放大器传输的是脉冲信号，极易受外界强电磁信号干扰，导致监测到的信号出现失真、不准确、不稳定，#终导致系统在连续500ms监测到冷却流量小于系统设定值，系统就会自动停机。

3.3.2 改进优化方案

经现场对CST的润滑系统、控制系统中使用的压力变送器，如图3所示。分析发现，压力变送器是将0~100psi的压力线性信号转换为4~20mAdc信号返回给控制器，控制器通过自动计算将返回的电流信号以压力数值进行反馈和控制，与流量计相比压力变送器测定的数据较真实、稳定，#终将冷却系统原使用的流量计拆除，改造更换为压力变送器，然后对相应参数进行重设，问题得到解决。

3.4 冷却系统新型油脂过滤装置的应用

3.4.1 已有过滤装置存在的不足

CST液压系统中的过滤装置主要有篮式过滤器、Y形过滤器、呼吸器、外接过滤车、系统压力、润滑压力过滤器，以上这些过滤装置只能对系统中参与工作的个别系统的油脂进行过滤，存在一定的局限性；部分过滤装置过滤效果差；操作过程繁琐、工作效率低、价格昂贵。如使用过滤机对CST油脂进行过滤时，每次都需将CST停运后将管路接好，并单好提供电源方可实现对油脂的过滤。

3.4.2 改进优化方案

我们可以看出，在CST系统中所有参与各子系统使用的油脂#终都会通过CST冷却系统的冷却泵和热交换器冷却后#终回到CST箱体中，只要将新型在线过滤器，如图4所示，应用于冷却系统相应的问题便会得到很好的解决。在线过滤器安装于CST热交换器进出油口之间，部分油旁通流经在线过滤器，只要冷却泵在运转，箱体内的油就会被该旁通过滤器过滤清洁。在线过滤器配套使用高精度过滤器，可对油脂中的杂质进行全面过滤。

3.5 冷却系统管路的改进与优化

存在问题：CST冷却系统管路随机设计使用高压软管，使用一段时间后就会因为长期受油脂的腐蚀而损坏，需要进行更换，从而增加费用，同时会增加检修时间。需要说明的是，CST冷却泵进油口与CST箱体之间的管路为负压管，一旦出现问题，而管路又无渗油、漏油的明显状况出现，故障很难查出，将会增加检修时间，甚至影响生产。

改进优化方案：将CST冷却系统的进出油冷却管路全部改造更换为与原有高压软管管径相同的钢管。将高压软管改造更换为钢管后，由于钢管比高压软管结实耐用，将大大提高冷却系统管路的使用寿命，减少管路更换的次数，目前已在灵新煤矿得到广泛应用。

 

4 可控启动传输装置CST冷却系统的全面改进与优化的特点

（1）设计方案科学合理，改造过程简单，针对冷却系统存在的问题，采用#科学、合理、简单的方法进行改进和优化。

（2）通过对CST冷却系统中各子系统和辅助设备、设施所存在的问题和设计缺陷进行逐个优化与改进，#终实现系统的全面优化与改进，大大提高了设备的运行效率，减少设备故障和生产影响。

（3）在不改变系统使用功能和主要结构的情况下，进行全面改进优化，提高了设备效率。在原有设备上进行简单改造，解决设备的设计缺陷问题，具有明显的可行性、科学性、适应性。

（4）通过对CST冷却系统中冷却泵、热交换器、管路系统、压力变送器所存在的设计缺陷和故障、问题进行研究分析，有针对性地进行改进和优化，不仅解决了冷却系统自身的问题，而且提高了CST整机运行效率。

通过对CST冷却系统中各子系统和辅助设备、设施所存在的问题和设计缺陷进行逐个优化与改进，在不改变系统使用功能和主要结构的情况下，进行简单改造，解决设备设计缺陷等问题，#终实现系统的全面优化与改进，大大提高了设备的运行效率，具有明显的可行性、科学性，可在行业内进行推广应用。

 

5 可控启动传输装置CST冷却系统的全面改进与优化的效果

（1）通过对CST冷却系统中冷却泵、热交换器、管路系统、压力变送器所存在的设计缺陷和故障、问题进行研究分析，有针对性地进行改进和优化，不仅解决了冷却系统自身的问题，而且提高了CST整机运行效率，效果非常明显。

（2）改造方案简单，设计科学合理，针对冷却系统存在的问题，采用#科学、合理、简单的方法进行改进和优化。

（3）现场施工简单、快捷，既解决了现场过程中影响生产的实际问题，又为CST系统的优化提供了技术支持和保障。

（4）在不改变系统使用功能和主要结构的情况下，进行全面改进优化，提高了设备效率，为行业内各矿山企业CST系统的优化改造总结了宝贵经验。

（5）在原有设备上进行简单改造，解决设备的设计缺陷等问题，经济效益显著。灵新煤矿共使用10台CST系统，通过对冷却系统未优化改进前3年与优化改进后的冷却系统生产运行情况进行对比可以看出创造的经济价值非常可观。冷却系统全面优化改进前每年因冷却系统造成的生产影响时间平均为55h，对冷却系统进行全面优化与改进后，生产影响时间降低为5h，每年减少生产影响时间50h，按小时生产原煤600t、吨煤单价300元计算，对CST冷却系统进行全面优化与改进后每年创造间接经济价值为：50×600×300=900万元，经济效益显著。

 

6 CST冷却系统存在的缺陷及建议改进方案

通过对CST冷却系统中各子系统有针对性地进行优化改进，不仅解决了冷却系统自身的问题，而且提高了CST整机运行效率，效果非常明显。改造方案简单，设计科学合理，在不改变系统使用功能和主要结构的情况下，对原有设备进行简单改造，进行全面改进优化，既解决了现场过程中影响生产的实际问题，减少了设备故障，又为CST系统的优化改造提供了技术支持。通过对CST冷却系统进行改进优化，可大大提高设备的运行效率，减少生产影响，解决设备的设计缺陷等问题，具有明显的可行性、科学性。本创新项目方案自身比较科学、合理，符合现用CST冷却系统的改造需要，但由于CST驱动器现用的冷却方式为风冷却系统。（工作原理：当CST监控系统检测到某1台CST齿轮箱油温达到55℃时，相应的冷却风扇启动，当CST监控系统检测到某1台CST齿轮箱油温降至到45℃以下时，相应的冷却风扇停止，通过时间验证齿轮箱油温从55℃降至45℃以下一般需要20min以上的时间，而且这其中不计算设备增加负荷后齿轮箱油温降至系统要求温度所需要的时间），一旦冷却风扇启动器或电机出现故障后，必须对整个系统进行全面检查，将故障排除后方可进行正常运转，故障排除时间长，将出现影响生产的状况。通过现场研究、考察，可将原有的风冷却系统改造更换为水冷却系统。与风冷方式相比，水冷却系统降温速度快、能耗低、冷却介质可再生等优点，被广泛应用于煤矿各采掘设备，如将水冷方式运用到CST系统中，可大大降低CST齿轮箱油温从上限报警温度降至安全运行温度的时间，减少用于设备冷却方面的功耗，简化控制方式，可大大提高设备的运行效率，减少设备故障和生产影响，经济效益将会更加明显。