軋機(jī)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)優(yōu)化改造

劉東

摘　要：針對(duì)軋機(jī)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在不足，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力損失大，設(shè)備潤(rùn)滑易發(fā)生故障、油耗高等問(wèn)題，通過(guò)將壓縮空氣與潤(rùn)滑油由站外混合改為站內(nèi)混合，并將軋機(jī)軸承、導(dǎo)衛(wèi)軸承潤(rùn)滑設(shè)計(jì)成由不同的油氣支路和油氣分配器控制，解決了系統(tǒng)壓力低、燒軸承頻繁、油耗高的問(wèn)題，同時(shí)減少污染，改善了環(huán)境。

0、引言

宣鋼型棒廠75萬(wàn)噸／年棒材生產(chǎn)線使用的軋機(jī)為意大利POMINI軋機(jī)，全線18架軋機(jī)的軋機(jī)軸承和導(dǎo)衛(wèi)軸承采用的是油氣潤(rùn)滑方式。所謂油氣潤(rùn)滑，就是將潤(rùn)滑油和壓縮空氣相混合使之成為紊流狀的兩相油氣混合流體，并送到需要潤(rùn)滑的磨擦面的過(guò)程。油氣潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)是可以Z大限度地延長(zhǎng)軸承使用壽命，并且不受油品粘度的限制，Z重要的是壓縮空氣比熱小、流速高、易帶走摩擦熱且空氣具有一定壓力，在軸承腔內(nèi)可起到密封作用。

1、油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行狀況

1.1、工作過(guò)程

油泵站輸出的潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)一級(jí)分配器、二級(jí)分配器供到三級(jí)分配器上(二級(jí)分配器和三級(jí)分配器均設(shè)置在軋機(jī)本體上)，在三級(jí)分配器上與空氣混合后形成油氣混合物供到軋機(jī)軸承、導(dǎo)位軸承等潤(rùn)滑部位，如圖l所示。一級(jí)分配器的作用是對(duì)油泵輸出的壓力潤(rùn)滑油進(jìn)行流量的均勻分配；二級(jí)分配器是對(duì)每一架軋機(jī)上的五個(gè)三級(jí)分配器定量供油，五個(gè)出油口分別連接四個(gè)軋機(jī)軸承分配器和一個(gè)導(dǎo)衛(wèi)分配器：三級(jí)分配器是將潤(rùn)滑油定量分配并與壓縮空氣混合后輸送到各潤(rùn)滑點(diǎn)。

1.2、存在的問(wèn)題

軋機(jī)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，存在以下幾方面問(wèn)題：一是壓縮空氣與潤(rùn)滑油為站外混合。在軋機(jī)的三級(jí)分配器混合前，油和氣為獨(dú)立的管路，管路多，接頭多，輸送壓力損失大，系統(tǒng)從站內(nèi)供出的油壓力為18MPa，到達(dá)潤(rùn)滑點(diǎn)時(shí)的壓力往往難以保證正常的軸承潤(rùn)滑。較高的系統(tǒng)壓力也經(jīng)常造成各部接頭和分配器的損害，導(dǎo)致漏油，引起各種報(bào)警，影響生產(chǎn)和設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。二是油耗高，生產(chǎn)成本大。系統(tǒng)平均每月油耗40多桶，造成高油耗的主要原因是：全線的18架軋機(jī)，每架軋機(jī)的軋機(jī)軸承和導(dǎo)衛(wèi)軸承的油氣由同一個(gè)一級(jí)分配器、二級(jí)分配器提供，在使用過(guò)程中由于導(dǎo)衛(wèi)軸承獲得的油氣量不如軋機(jī)軸承。導(dǎo)致燒導(dǎo)衛(wèi)軸承現(xiàn)象頻繁，嚴(yán)重影響過(guò)鋼節(jié)奏，為保證各處軸承的供油量，將供油時(shí)間設(shè)定為零(也就是不問(wèn)斷供油)，雖然保證了導(dǎo)衛(wèi)軸承的油量，但軋機(jī)軸承的供油也隨之加大，造成油耗高，生產(chǎn)成本大。另外，當(dāng)對(duì)供油間隔時(shí)間設(shè)定為零后，雖然保證了導(dǎo)衛(wèi)軸承的供油量，但軋機(jī)軸承的供油量也隨之增加，導(dǎo)致多余油從軋機(jī)輥箱溢出，造成環(huán)境污染。

2、改造方案

2.1、站外油氣混合改為站內(nèi)混合

改造后的油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)由一個(gè)主油管路、兩套氣源處理裝置(兩個(gè)主氣源管路)、一個(gè)潤(rùn)滑主站、六個(gè)潤(rùn)滑分站及一級(jí)、二級(jí)油氣分配器等部分組成。兩套氣源處理裝置包括空氣壓力繼電器、氣動(dòng)減壓閥、空氣濾清器、截止閥、電磁閥、壓力表等。兩個(gè)主氣源管路，一路送l～12架軋機(jī)及其附屬設(shè)備，即1#分站。3#分站；另外一路送13～18架軋機(jī)及其附屬設(shè)備，即錯(cuò)分站一6#分站。潤(rùn)滑主站負(fù)責(zé)向分站供送潤(rùn)滑油。主要由油箱、齒輪泵及電控檢測(cè)裝置等組成。

潤(rùn)滑分站的供油部分由截止閥、壓力表、電磁閥、節(jié)流閥、遞進(jìn)式分配器、油氣混合塊等組成。遞進(jìn)式分配器負(fù)責(zé)將潤(rùn)滑按需要的量精確分配到油氣混合塊。并與已經(jīng)處理的壓縮空氣混合后形成穩(wěn)定的氣液兩相流體。油氣混合塊、遞進(jìn)式分配器等集成并裝配在分站內(nèi)。

一級(jí)、二級(jí)油氣分配器裝設(shè)在從油氣混合塊出口至潤(rùn)滑點(diǎn)之間的中間管路上，來(lái)自油氣混合塊的油氣混合物經(jīng)一級(jí)油氣分配器或兩級(jí)油氣分配器分配后輸送到潤(rùn)滑點(diǎn)對(duì)軸承起潤(rùn)滑作用，同時(shí)，其中的壓縮空氣從軸承座溢出時(shí)帶走軸承磨擦熱并使軸承座內(nèi)部產(chǎn)生微正壓以防止外界粉塵與水的侵入。

系統(tǒng)工作原理：主站將潤(rùn)滑油過(guò)濾后通過(guò)主油管輸送到各個(gè)分站，潤(rùn)滑油在分站內(nèi)由過(guò)濾器過(guò)濾后經(jīng)電磁閥送至遞進(jìn)式分配器進(jìn)行重新分配，分配后的潤(rùn)滑油與壓縮空氣在混合塊內(nèi)混合形成油氣流進(jìn)入油氣管道。油氣流通過(guò)兩級(jí)油氣分配器的分配，Z后以一股極其精細(xì)的連續(xù)油滴流噴射到設(shè)備的潤(rùn)滑點(diǎn)。由干從分站出來(lái)后即為混合好的油氣流，管路簡(jiǎn)單、接頭少，保證了潤(rùn)滑部位的壓力，且各個(gè)分站互不影響(改造后油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)流程示意圖見圖2)。

2.2、軋機(jī)軸承和導(dǎo)衛(wèi)軸承共用一個(gè)分配器

將軋機(jī)軸承、托架、導(dǎo)衛(wèi)軸承的潤(rùn)滑設(shè)計(jì)成由不同的油氣支路和油氣分配器控制，其供油量可根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置，不同設(shè)備的潤(rùn)滑互不影響。另外，在分站中的遞進(jìn)式分配器上游設(shè)置一個(gè)球座式結(jié)構(gòu)無(wú)泄漏電磁換向閥，通過(guò)它可以接通或斷開供給遞進(jìn)式分配器的壓力油。在遞進(jìn)式分配器上裝有接近開關(guān)用來(lái)對(duì)分配器的工作行程數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，一旦行程數(shù)達(dá)到設(shè)定值，球座式換向閥就會(huì)關(guān)閉，隨后就暫停工作直到下一個(gè)工作周期。根據(jù)生產(chǎn)和設(shè)備的特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)遞進(jìn)式分配器的工作周期，實(shí)現(xiàn)精確供油，即要多少潤(rùn)滑量就給多少潤(rùn)滑量，絕不欠潤(rùn)滑也不過(guò)潤(rùn)滑，使其在保證潤(rùn)滑的同時(shí)達(dá)到節(jié)油的目的。

2.3、觀測(cè)點(diǎn)的改進(jìn)

原潤(rùn)滑系統(tǒng)在軋機(jī)潤(rùn)滑點(diǎn)處的油氣管均為不透明的橡膠管，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣是否斷流，只能通過(guò)潤(rùn)滑系統(tǒng)延時(shí)報(bào)警、設(shè)備停車后才能發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑出現(xiàn)了故障。針對(duì)這一弊端做了兩方面的改進(jìn)：一是將分站內(nèi)混合塊出口的油氣管設(shè)計(jì)成便于觀察的透明油氣管，透過(guò)這一小段油氣管可以看到管壁上的油呈波浪式流動(dòng)，如果某個(gè)管路堵塞，則看不到這種流動(dòng)或油流量很小，這樣可以直觀、迅速的發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)在哪個(gè)支路。二是將軋機(jī)潤(rùn)滑處的橡膠管改為耐高溫透明軟管，在設(shè)備潤(rùn)滑終端能直觀的觀察油氣工作情況，無(wú)論哪個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)斷流都會(huì)通過(guò)其連接的透明軟管發(fā)現(xiàn)，如此能及時(shí)判斷出具體的故障點(diǎn)，及時(shí)處理，避免故障擴(kuò)大化。

2.4、電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(1)將油氣潤(rùn)滑的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一套獨(dú)立的電控系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)不進(jìn)入軋線PLC系統(tǒng)，只送3個(gè)點(diǎn)至軋線PLC系統(tǒng)。即“運(yùn)行”、“輕故障”、“重故障”，詳細(xì)的故障提示在上位機(jī)中體現(xiàn)，每個(gè)分站的潤(rùn)滑可單獨(dú)控制啟停，當(dāng)某個(gè)分站潤(rùn)滑出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不會(huì)聯(lián)鎖影響到其它設(shè)備的正常運(yùn)行；

(2)電控系統(tǒng)采用西門子PLC系統(tǒng)并在Pl操作臺(tái)設(shè)置上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控、操作和相關(guān)參數(shù)設(shè)置，用WINCC生成可視化操作監(jiān)控畫面，整個(gè)系統(tǒng)工作流程一目了然。通過(guò)報(bào)警提示及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障部位，油箱液位、供油及油量分配、壓縮空氣壓力、油氣流量等都設(shè)有監(jiān)控；

(3)油位監(jiān)控：主站油箱的液位由液位開關(guān)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)油箱中的潤(rùn)滑劑只剩下113時(shí)，液位開關(guān)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)及提示可以在上位機(jī)操作畫面清楚的看到：

(4)壓縮空氣壓力監(jiān)控：分站中的的壓力開關(guān)用于監(jiān)視經(jīng)減壓后的壓縮空氣壓力，如果壓力低于2bar，壓力開關(guān)就會(huì)發(fā)出故障信號(hào)；

(5)輸油量監(jiān)控：當(dāng)系統(tǒng)接通后，遞進(jìn)式分配器的總監(jiān)視時(shí)間功能就啟用了。遞進(jìn)式分配器每工作一個(gè)行程(內(nèi)部所有活塞均動(dòng)作一次)，裝在分配器上的接近開關(guān)就會(huì)相應(yīng)發(fā)出感應(yīng)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后轉(zhuǎn)化為每個(gè)行程的監(jiān)視時(shí)間。

3、效果

改造后的油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)，徹底解決了原系統(tǒng)壓力低、設(shè)備潤(rùn)滑易發(fā)生故障的問(wèn)題，提高了作業(yè)率；由于油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)能夠?yàn)檐垯C(jī)軸承及導(dǎo)衛(wèi)軸承提供合適的供油量及供油時(shí)間，燒軸承現(xiàn)象減少、油耗明顯降低(油耗由40多桶降為13桶)，大大降低了生產(chǎn)成本及維檢工作量，改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的成功改造，印證了油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)有著無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，降低成本，節(jié)約人力，減少維護(hù)，對(duì)環(huán)境友好，隨著軋制速度及自動(dòng)化水平的不斷提高，油氣潤(rùn)滑應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣闊。

（來(lái)源：液壓氣動(dòng)與密封）