智能潤滑系統在百花嶺選礦廠的應用

張曉峰,楊俊德

(1.金堆城鉬業公司,陜西渭南 714102;2.中南大學地球科學與信息物理學院,湖南長沙 410017)

智能潤滑系統在百花嶺選礦廠的應用

張曉峰1,楊俊德2

(1.金堆城鉬業公司,陜西渭南 714102;2.中南大學地球科學與信息物理學院,湖南長沙 410017)

金堆城鉬業公司百花嶺選礦廠的九臺球磨機和分級機采用了三套CSUPG-III型智能干油集中潤滑系統,該系統實現球磨機和分級機的關鍵點的智能潤滑,采用容積式計量,不僅給油量和給油周期可數字化調整,還可監控關鍵軸的溫度,并實現了潤滑系統的計算機監控。

球磨機;分級機;智能潤滑;容積式計量;計算機遠程監控

金堆城鉬業公司百花嶺選礦廠磨浮車間的球磨機和分級機屬布控A類設備,軸承和開式齒輪潤滑十分關鍵。多年來主要采用人工潤滑方式,油量控制不準,容易造成油量不足、油量浪費等現象,欠潤滑加快了設備的老化,導致設備故障率升高,維修費用也較大。不足之處表現為以下幾個方面:(1)因人工加油頻度不會太高,所以一般是加油時油量過量,導致浪費。而油量減少時又不能及時補充導致潤滑不良;(2)設備潤滑不良如果造成意外停機,不僅增加維護、檢修成本,還使產量減少。導致成本提高,企業利潤減少;(3)人工加油時離機器旋轉部件很近,容易產生安全事故。

干油的管道輸送、自動潤滑和開式齒輪的噴油潤滑,在鋼鐵和電力企業已經取得了一些成果,但在礦山設備仍缺少使用。

結合現場實際情況,選廠改進部分噴油潤滑裝置的不足,安裝三臺噴油干油一體化智能潤滑系統負責對球磨機、分級機關鍵齒輪的潤滑,取得了明顯效果。

1 浮選車間智能噴油干油潤滑系統布置概況

車間有九臺球磨機、九套分級機,每臺球磨機由一臺1 250 kW同步電動機驅動,球磨機軸瓦和同步機軸瓦采用油池潤滑。

每臺球磨機的大齒輪需要一個噴油潤滑,由于大齒輪較寬,安裝一個三噴嘴的噴板;每臺球磨機的驅動齒輪兩邊軸承各需要一個干油潤滑點,一臺球磨機需要兩個;每臺分級機四個干油潤滑點;兩套傘齒每套一個噴油噴嘴,一套驅動直齒,一個噴油噴嘴。每套分級機共三個噴嘴。

每三套球磨機和分級機可用一套CSUPG-III型噴油干油一體化智能潤滑系統進行自動定量加油。潤滑系統噴油需要壓縮空氣,三套系統配置一套空壓機工作站,空壓機工作站為三套噴油干油一體化智能潤滑系統提供壓縮空氣。

同步機兩個軸承每邊一個測溫元件,球磨機軸瓦每邊兩個測溫元件,三套球磨、同步機共18個溫度點。溫度檢測由溫度控制箱完成。溫度控制箱共三套。

三套干油、噴油一體化潤滑裝置連到自動化監控室的監控電腦。并且連到休息室進行聲光報警,以便及時處理。

如圖1所示,為一套干油、噴油智能潤滑系統示意圖。

圖1中有干油管,有壓縮空氣管和噴射油管,電纜和電氣信號回路用黑色雙線表示。溫度控制箱有18個溫度表,與每個溫度元件之間電纜連接,18個溫度標的輸出是485接口,全部并聯連接到主控柜中PLC的“0”號串行通信口。主控柜通過電纜控制油泵、電磁閥干油噴油分油箱等。

系統的信號流通如圖2所示。

圖1 干油、噴油潤滑系統示意圖

圖2 系統的信號流通圖

控制柜通過485接口的A、B線讀取溫度控制箱中各個溫度儀表的數值,連同其控制的潤滑參數通過網絡接口連通到控制室的監控電腦,監控電腦通過網絡連接監控和控制三個潤滑站的工作情況和潤滑站PLC轉來的溫度數據。為了能使工人及時發現溫度異常,休息室還放置一個觸摸屏和閃光報警器,當閃光報警器發出報警時,工人可以從觸摸屏上查出是哪一個溫度點異常了。

2 CSUPG-III干油噴油一體化智能潤滑系統

該系統采用電磁給油器控制給油量,采用容積式計量流量傳感器檢測實際給油正常與否。通過PLC控制和計算機管理,實現了設備潤滑的智能化。具備了按需供油、實時監控、自動報警和網絡通訊等功能。

系統主要包括微機、通訊網絡、主控系統、溫度控制箱、高壓油泵、干油控制箱、噴油控制箱、空壓機站、供油管路、供氣管路、控制線路等。

2.1 智能潤滑系統基本工作原理

CSUPG-III型智能潤滑系統的基本工作原理是:

1.PLC現場控制柜內的PLC從其輸入端口讀取各種輸入信號(如操作按鈕的位置、計量脈沖信號、其它傳感器信號等),按照設計好的控制流程進行邏輯分析與連鎖處理(如油泵啟停邏輯、給油電磁閥開閉邏輯、給油量閉環控制邏輯、故障判斷邏輯等),再發出相應控制輸出指令到PLC的輸出端口, PLC的輸出端口連接執行機構(如油泵電機接觸器啟停、給油器電磁閥開閉、聲光報警指示等),執行機構發出相應動作。

2.當潤滑周期開始時,PLC啟動潤滑油泵,潤滑油泵將儲脂桶中的潤滑油吸入油泵并加壓輸出到單線給油管;同時,給油管上的壓力開關實時檢測給油壓力,當檢測到給油壓力達到設定值時,按程序設定向本潤滑周期的各潤滑點發給油命令。

3.PLC發給控制柜內通訊控制器的給油命令包括潤滑點編號和命令類別,通訊控制器進行協議轉換,并通過分油箱控制總線廣播傳輸到所有電控分油箱中的智能控制器中。智能控制器根據潤滑指令控制相應電磁閥通斷,每次只向其控制的一個潤滑點給油。安裝在分油箱中的容積式流量傳感器在線計量該潤滑點的實際給油量,并按照PLC命令中的給油量進行閉環控制。

4.當潤滑點是噴油潤滑點時,采用噴油分油箱,其進油口接在噴油油脂的主油管。當噴油潤滑點工作時,智能控制器還打開相應的氣閥,以便相應油嘴的有能夠被壓縮空氣噴出。

5.兩個潤滑泵一臺工作一臺備用,當啟動工作泵不能正常泵油時,系統自動啟動備用泵進行潤滑作業,并報潤滑泵故障。

6.PLC按照不同潤滑周期選擇不同的潤滑點循環順序給油。

7.PLC存儲各潤滑點實際給油累計量和故障記錄,供生產維護管理用。

8.PLC與上位計算機或DCS連接后實現潤滑設備的實時監控,并可進行數據記錄和統計分析。

2.2 智能分油箱的工作原理

智能分油箱的組成示意圖如圖3所示。

圖3 智能分油箱組成示意圖

智能分油箱由四部分組成:智能控制器、過濾器、電磁給油器和油流傳感器。智能控制器接受來自分油箱控制總線的命令信息,并根據通訊協議進行串行碼的解析邏輯處理,然后選擇一路電磁給油器給油。電磁給油器控制油路的通油和斷油,潤滑點切換和給油量計量由PLC、油流定量傳感器、智能控制器共同完成。過濾器將來自給油管潤滑脂中夾帶的渣屑過濾,以免堵塞油路。

每臺智能分油箱有一路進油口,1～4路出油口,每個出油口對應一個潤滑點。每路給油部件又包括一個電磁給油器和一個油流傳感器。各路電磁給油器工作時互不關聯,其通油和斷油僅僅分別受智能控制器的控制。富余出油口可以直接封堵,無須打并。擴大系統規?；蛟黾訚櫥c只需增加智能分油箱數量,分配新的潤滑點編號,延長給油管和電氣線路。

電磁給油器和油流定量傳感器的工作原理如圖4所示。

圖4 電磁給油器和油流定量傳感器

圖4中,彈簧在右邊安裝,電磁鐵在左邊安裝。左圖是電磁鐵無電時,閥芯在左位的情況,P口和A口相通,B口和D口相通,油流定量傳感器的柱塞(上部的)在油壓的作用下運動到右極限位置,油流定量傳感器右腔的潤滑脂從D口排出;右圖是電磁鐵有電時閥芯在右位的情況,P口和B口相通,A口和D口相通;油流定量傳感器的柱塞在油壓的作用下運動到左極限位置,油流定量傳感器左腔的潤滑脂從D口排出。電磁給油器的閥芯每往復一次,D口排出兩個定量腔的潤滑油。

2.3 噴油分油箱的工作原理

噴油分油箱的工作原理如圖5所示。

圖5 噴油分油箱工作原理

噴油油站的出口設有容積式流量傳感器,可以對流過其的油脂進行精確容積式計量。容積式流量傳感器的工作原理是壓力油經過流量傳感器時被流量傳感器內的機構分成一份一份。每有一份油脂通過流量傳感器,流量傳感器就發出一個脈沖信號。

當噴油潤滑系統工作時,控制系統依次打開噴嘴前的電磁閥(以下簡稱噴嘴閥,工作時一個時刻只打開一個電磁閥)。

假設1#噴油分油箱的每個噴嘴一次需要噴油15 mL,2#噴油分油箱的每個噴嘴一次需要噴油30 mL,則噴油潤滑系統的工作過程為:

1.控制系統打開油泵,油壓升起來以后,控制系統打開1#噴嘴的氣閥,1#噴嘴進行前噴氣,前噴氣后,控制系統保持1#噴嘴氣閥接通,打開1#噴嘴油閥開始1#噴嘴的噴油,潤滑油流過容積計量流量傳感器,流量傳感器將信號傳送到控制系統,當流過流量傳感器的油量達到15 mL,控制系統關閉1#噴嘴油閥,如果長時間達不到15 mL甚至沒有流量則表明該噴嘴堵,控制系統發出報警,1#噴嘴噴油后進入1#噴嘴后噴氣,后噴氣結束開始控制2#噴嘴工作, 2#噴嘴的工作過程與1#噴嘴相同。

2.2#噴油分油箱工作時,控制系統打開傘齒噴嘴的氣閥,傘齒噴嘴進行前噴氣,前噴氣后,控制系統保持傘齒噴嘴氣閥接通,打開傘齒噴嘴油閥開始傘齒噴嘴的噴油,潤滑油流過容積計量流量傳感器,流量傳感器將信號傳送到控制系統,當流過流量傳感器的油量達到30 mL,控制系統關閉傘齒噴嘴油閥,進入傘齒噴嘴后噴氣,后噴氣結束開始控制直齒噴嘴工作,直齒噴嘴的工作過程與傘齒噴嘴相同。

從以上的工作過程描述可以看出,整個系統可以有多個噴板,每個噴板可以有不同數量的噴嘴,但是不管有多少個噴板,噴嘴的編號卻是統一編的,即:不同的噴油分油箱的噴嘴編號不會相同,是唯一的。這樣設計提高潤滑系統的現場適應性,同時又使得一個時刻只有一個噴嘴工作,降低了噴油潤滑系統對氣源和油泵出油量的要求。

2.4 容積式流量計

容積式流量傳感器的組成示意圖如圖6所示。

圖6 容積式流量計的組成示意圖

容積式流量計的計量原理為:容積式流量計內有固定容積的油腔,一個磁性滑芯,一個計量發信器。壓力油進入油腔后推動磁性滑芯靠近脈沖發生器,當油腔充滿時,磁性滑芯與計量發信器接觸,計量發信器發出一個計量脈沖。每流過一份固定容積潤滑油,計量發信器便發出一個計量脈沖。PLC通過脈沖計數累計潤滑油量(即加到潤滑點的潤滑油容積值)。容積式流量計有多種規格,每個脈沖代表的潤滑油量從1 mL/脈沖到5 mL/脈沖。容積式流量計的輸出脈沖僅與其中通過的潤滑油的容積量有關,與油的壓力無關。

2.5 報警處理

故障檢測和報警處理是CSUPG-III型智能潤滑系統實現可靠潤滑的主要手段。主要措施為:

1.給油管上壓力變送器檢測給油管壓力。當給油管壓力高于設定上限或低于下限時發出油泵故障報警信號,若設計有備用油泵,則還自動切換到備用油泵運行。

2.儲脂桶油位傳感器檢測桶內潤滑脂油位,當油位溢出或油空時發出油位報警信號。

3.電控分油箱內的容積式流量傳感器還檢測潤滑點堵漏狀態,若未向某潤滑點發出給油信號或已發出停油信號,但容積式流量傳感器檢測到該潤滑點仍有潤滑油流出,則發該點泄漏故障信號。反之,若已向某潤滑點發出給油信號,但油流開關沒有檢測到該潤滑點有潤滑油流出,則發該點堵塞故障信號。

4.總給油管容積式流量計配合檢測給油管堵漏狀態。若未向任何潤滑點發出給油命令,但容積式流量計有給油反饋信號,則發出總給油管泄漏故障信號。若檢測到處于末端的一批潤滑點都發出堵塞故障信號或所有潤滑點都出現堵塞故障,則給油管出現堵塞故障。

5.安裝在重要潤滑點處的溫度傳感器檢測摩擦副處的溫度,當摩擦溫度高于設定上限值時發出摩擦過熱故障信號。

6.報警信號可進行聲光指示,也可在中文操作屏上查詢顯示詳細情況,還可通過外接報警器進行遠程連鎖報警。

7.上位計算機實時監控潤滑系統的工作狀態,并通過顯示屏畫面顯示。并可進行數據記錄和統計分析。

3 應用效果

該智能潤滑系統自投用以來運行平穩,取得良好的效果。

1.延長了設備的使用壽命,合理定量的潤滑減少了設備的故障率,提高了設備的運轉率1.8%,提高了選礦廠的產能。

2.開式齒輪磨損量約減少三分之一,相當于齒輪壽命延長3 a。不僅減少備件消耗,還減少檢修維護時間,提高設備的運轉率。

3.良好潤滑減少了設備的運行阻力,減少了設備的動力消耗,千噸礦石消耗電力月降低1.31%。

4.潤滑點實時監控,提高了潤滑維護工作的生產效率。潤滑點堵塞發現及時,潤滑點故障后50 min內即可發現,改造前一般只有當機器振動過大或軸承磨壞才能發現故障,多在半月以后。為故障處理提供了及時的依據,同時減輕了工人的勞動強度。

5.潤滑油的精確計量避免了以往的過量給油,根據使用情況推算,較人工加油節約潤滑油45%以上。

4 結 論

選礦廠球磨機、分級機等主體設備潤滑的好壞,直接影響設備的運轉率和部件的使用壽命。該選廠采用的該型智能潤滑系統,使選礦廠主體設備的潤滑又上了一個新臺階,是選礦廠主體設備潤滑的發展趨勢。

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Abstract:In the Baihualing concentrator Jinduicheng molybdenum company,nine mill and classifier used three CSUPG-Ⅲintelligent dry oil lubrication systems which achieved the smart lubrication of the key point in the mill and classifier.Using the volumetric measurement,not only the oil volume and the oil cycle can be adjusted digitally but also monitors the temperature of critical axis,and achieved the computer monitor of the lubrication system.

Key words:ball mill;grader;smart lubrication;displacement measurement;remote monitoring computer

Application of the Intelligent Lubrication System in Baihualing Concentrator

ZHANG Xiao-feng1,YANGJun-de2
(1.JinDuiCheng Molybdenum Company,Weinan714102,China;
2.School of GeoScience and Inf os-Physics,Central South University,Changsha410017,China)

TH117.2

A

1003-5540(2011)06-0054-06

2011-09-26

張曉峰(1972-),男,工程師,主要從事設備管理工作。