油氣潤滑系統(tǒng)的應用

李鵬飛，劉立安，王 芳

（1.河北聯(lián)合大學，河北 唐山 063000；2.唐山鋼鐵集團有限責任公司第二鋼軋廠，河北 唐山 063000；3.煙臺華順機械工程設備有限公司；山東 煙臺 264000）

一、應用背景

高線斯太爾摩風冷輥道為輥式延遲型斯太爾摩控冷線，其作用是將吐絲機處形成的線圈運到集卷筒入口的傳動裝置上，并且使線材從散卷狀態(tài)連續(xù)通風進行控制冷卻，使線材達到不同品種性能的要求，是高速線材生產中控制線材組織性能的關鍵設備。

斯太爾摩風冷輥道采用分段集中驅動方式，安裝輥子約546只，輥子兩端各用一只帶座軸承支撐。輥道運行的速度可以在0.05～1.3m/s之間進行調整。輥道輥子的軸承原采用干油集中潤滑。為了滿足工藝要求，在緩慢型冷卻方式下，風冷線的輥道速度非常低，輥道在傳送高溫線圈時，設備環(huán)境溫度在700℃以上，造成輥道變形、潤滑脂老化變質或融化流失或在管路內焦結，為此不得不縮短給油周期，消耗大量的高溫油脂。

另外，由于工作環(huán)境粉塵大，大量的氧化鐵皮極易進入輥道軸承內部或粘在鏈條、鏈輪上，加快了這些部件的磨損，甚至發(fā)生故障，使生產順行受到了較大影響。針對此問題，將油脂潤滑改為油氣潤滑，取得了良好的效果。

二、油氣潤滑系統(tǒng)的工作原理及組成

圖1是油氣形成的示意圖，潤滑油在壓縮空氣的作用下沿管道內壁螺旋狀流動并形成一層連續(xù)油膜，最后以小油滴的形態(tài)噴到潤滑點上，實現(xiàn)油氣潤滑。

圖1 油氣潤滑原理圖

如圖1所示，油的流速遠遠小于壓縮空氣流速，而從油氣管中出來的油和壓縮空氣也是分離的，因此壓縮空氣并沒有被霧化，這是油氣潤滑與油霧潤滑的區(qū)別。

高線斯太爾摩風冷輥道油氣系統(tǒng)采用單線多衛(wèi)星式，由1個油氣主站、9個油氣衛(wèi)星站、若干油氣分流塊、PLC電控箱和中間連接管路等組成（圖2）。

圖2 單線多衛(wèi)星式油氣潤滑系統(tǒng)

系統(tǒng)工作時，一臺油泵工作(另一臺泵備用)，當系統(tǒng)油量不足或當工作油泵不能工作時，備用油泵投入工作。兩臺油泵也可以交替使用。數(shù)顯式壓力控制開關用于顯示系統(tǒng)油壓和控制泵的啟停。

油氣衛(wèi)星站用于向外供送油氣流。通過衛(wèi)星站中的KM型單線遞進式分配器和油閥的組合可實現(xiàn)油量自動控制，每個潤滑點在單位時間內能按時得到所需的潤滑油。如果潤滑點油量過多或太少，只需調整各衛(wèi)星站內HH-DFP型單線遞進式分配器的工作周期，工作周期的調整只須在主站的PLC操作面板上進行。

三、油氣潤滑系統(tǒng)的主要技術參數(shù)計算

1.油量Q計算。高線斯太爾摩風冷輥道共有26組輥道，每組21根輥，每組軸承潤滑點42個、傳動鏈潤滑點20個，1～18組采用UC210軸承，19～26組采用UC211軸承。軸承供油量

式中：D——軸承外徑，mm；

B——軸承列寬，mm；

C——潤滑系數(shù)，取0.000 05。

系統(tǒng)耗總油量QCL=C1∑Qn

式中：Q——單個軸承耗油量，mL/h；

C——安全系數(shù)；

n——軸承數(shù)量。

經過計算油氣總耗油量為2 418mL/h。

2.壓縮空氣量消耗量的計算。根據(jù)經驗，每個潤滑點壓縮空氣平均消耗量為1.5m3/h，由此得出高線斯太爾摩風冷輥道壓縮空氣消耗量為2418m3/h。

3.其他參數(shù)。油壓5～7MPa，氣壓0.4～0.6MPa，主站齒輪泵排量1.7L/min，最大壓力14MPa。

四、油氣潤滑的優(yōu)點

1.潤滑效率高。在潤滑過程中，潤滑油的用量并不是越多越好。圖3為給油量Q、軸承溫度t、軸承摩擦Nr三者之間的關系曲線，潤滑效果實際上存在一個臨界點，給油量在臨界點的左邊或右邊效果都不好，油氣潤滑系統(tǒng)正是利用了圖3中兩條曲線的最低點區(qū)域，即給油量最小的地方，此時的給油量可以滿足潤滑點的潤滑需要，實現(xiàn)了潤滑劑的100%被利用，效率最高。

2.油氣潤滑效果好。

(1)由于油氣潤滑系統(tǒng)給每一個軸承的潤滑劑保持在最低水平，因此可以消除潤滑劑本身的摩擦發(fā)熱。

(2)油氣潤滑系統(tǒng)有壓縮空氣在軸承座內部形成正壓，防止雜質的進入。

(3)壓縮空氣可以將軸承磨粒迅速清除。

(4)壓縮空氣，可以明顯降低軸承溫度，最高可使軸承座的溫度降低50℃左右。

圖3 潤滑曲線圖

3.潤滑劑消耗量極少，運行和維護費用低，可以加入工業(yè)齒輪油。

4.有效改善環(huán)境，排除火災隱患。

5.系統(tǒng)結構簡單、可靠，可實現(xiàn)監(jiān)控。

6.油氣潤滑可以降低維護費用至少85%以上，同時大大降低勞動強度。

五、現(xiàn)場應用的一些問題

1.壓縮空氣管路應增加儲氣罐和凈化裝置。由于整個風冷輥道油氣點數(shù)較多，用氣量大，使壓縮空氣系統(tǒng)壓力下降，影響其他氣動設備運行。另外，由于原壓縮空氣系統(tǒng)使用的是濕氣，未經干燥凈化，對油氣系統(tǒng)的空氣過濾裝置造成較大負擔。為了解決這一問題，需在油氣系統(tǒng)空氣主管路增加一個6m3儲氣罐，再增加一套空氣干燥器。

2.注意北方冬季寒冷的影響。北方冬季寒冷，系統(tǒng)的管路如暴露在空氣中，應考慮保溫措施。

六、使用效果

(1)實際使用情況表明，使用油脂潤滑時，軸承及鏈條的平均使用壽命是2個月，改用油氣潤滑后，其使用壽命為12～18個月，年節(jié)約備件費用10萬元左右。

(2)改造前，輥道每月的油脂消耗量為9桶(5 908元/桶）；改造后每月的耗油量為5桶(2 210元/桶)，年油脂消耗費用可減少50.55萬元左右。

(3)基本消除了風冷輥道因軸承、鏈條潤滑不良造成的事故，每月至少減少0.5h事故時間，可減少產量損失65t/月，減少線材廢品4t/月，事故的消除年可創(chuàng)效益約58萬元。

(4)油氣潤滑系統(tǒng)工作穩(wěn)定性和可靠性高，對環(huán)境無污染。

[1]楊和中，劉厚飛.TURBOLUB油氣潤滑技術(四)[J].潤滑與密封，2003(4)：100.