油氣潤滑系統的應用

李鵬飛，劉立安，王 芳

（1.河北聯合大學，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連續通風進行控制冷卻，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油膜，最后以小油滴的形態噴到潤滑點上，實現油氣潤滑。

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別。

高線斯太爾摩風冷輥道油氣系統采用單線多衛星式，由1個油氣主站、9個油氣衛星站、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 單線多衛星式油氣潤滑系統

系統工作時，一臺油泵工作(另一臺泵備用)，當系統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。數顯式壓力控制開關用于顯示系統油壓和控制泵的啟停。

油氣衛星站用于向外供送油氣流。通過衛星站中的KM型單線遞進式分配器和油閥的組合可實現油量自動控制，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、油氣潤滑系統的主要技術參數計算

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，取0.000 05。

系統耗總油量QCL=C1∑Qn

式中：Q——單個軸承耗油量，mL/h；

C——安全系數；

n——軸承數量。

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。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，油氣潤滑系統正是利用了圖3中兩條曲線的最低點區域，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熱。

(2)油氣潤滑系統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，可以加入工業齒輪油。

4.有效改善環境，排除火災隱患。

5.系統結構簡單、可靠，可實現監控。

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較多，用氣量大，使壓縮空氣系統壓力下降，影響其他氣動設備運行。另外，由于原壓縮空氣系統使用的是濕氣，未經干燥凈化，對油氣系統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，事故的消除年可創效益約58萬元。

(4)油氣潤滑系統工作穩定性和可靠性高，對環境無污染。

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