20輥軋機齒輪潤滑站的改造設計

摘 要：本文針對引進的20輥軋機齒輪潤滑站存在的設計缺陷進行分析研究，制定了相應的改造方案，從根本上解決了原系統預熱裝置所存在的弊端。

關鍵詞：20輥軋機；預熱；循環加熱系統；長城CKD-220齒輪潤滑油；齒輪潤滑站

1 概述

近年來20輥軋機以其精度高、軋制速度快、板型控制精確、手段多樣而成為鋼鐵、有色金屬帶、箔材軋制的重要生產手段，因以上的優越性國內外各大型鋼鐵企業無一例外均裝備此類設備。公司引進的德國Sundwig公司生產的世界先進20輥冷軋機采用計算機軋制速度控制、厚度自動控制、板型控制以及電液伺服壓下自動控制等先進的自動控制方式，廣泛適用于不銹鋼、鋁、銅等金屬帶材軋制。但設備實際運行中發現其齒輪潤滑站存在的設計缺陷。

2 問題描述

20輥軋機軋制速度高達每分鐘數百米，作為軋機核心的傳動、左右兩側卷取機的齒輪箱潤滑方式采用稀油集中潤滑方式，潤滑系統包括油箱、液位監測、泵、高壓過濾器、回油過濾器、板式換熱器、電加熱器、流量監測等構成。為保證運行安全該系統設定泵的啟動條件為潤滑油溫達到30℃方可啟動，正常運行溫度在30℃～45℃，為此在油箱回油側壁安裝了單位功率為1050瓦的加熱器6支用于油品加熱，當系統溫度達到45℃時冷卻水電磁閥開啟，由板式換熱器進行油品的冷卻。

在實際使用中發現，冬季環境溫度較低時齒輪潤滑站所在的軋機地下室溫度僅維持在15℃，生產前需啟動電加熱器加熱潤滑油。油溫達到設定值需要4個小時，且剛啟動時潤滑泵的噪音十分劇烈，甚至造成泵出口DN80管道焊縫開裂。該系統存在以下問題：（1）潤滑油在靜止狀態下加熱，對于粘度大流動性差的油品有較大的隱患。（2）潤滑站的油箱容積為4m3，油品添加量為3.6m3，油箱分隔為兩個腔室，即吸油腔和回油腔兩部分，加熱器安裝于回油側易導致油溫不均勻。（3）油溫不均導致回流油液含有大量氣泡（回油觀察窗可看到），在短時間內不易分離，導致油泵吸入大量氣泡由此產生的氣穴效應造成系統噪音高達105db，同時劇烈振動造成出口管道開裂。（4）冬季啟動軋機時需預先加熱潤滑油4小時，影響生產效率，同時造成大量人力資源浪費。

3 原因分析

針對20輥軋機軋機齒輪潤滑站存在的問題進行分析研究，可以得出系統產問題的根本原因：

（1）油品系統設計要求采用長城CKD-220齒輪油，由于該油品運動粘度達到198～242mm2·s-1，在低溫狀態下（15℃）其運動粘度達到761～964mm2·s-1，由此可見該油品的低溫流動性很差，在靜止狀態下加熱，極易造成加熱體附近的潤滑油溫升過快而碳化，并在管狀加熱器表面形成結焦，碳化后的油品不僅潤滑品質和能力下降，同時會造成過濾器堵塞、加熱體過燒甚至著火等故障隱患；

4 解決方案

4.1 加強齒輪油的流動，利用油箱底部排污閥安裝一臺齒輪泵將潤滑油從油箱的吸油腔下方排污口輸送到回油腔，從而形成一個循環回路，以保證油箱內的油液充分流動，同時齒輪泵采用低位安裝，油面高于泵吸口近一米可大幅度降低泵的吸油阻力。

4.2 提高潤滑油的加熱效率，縮短加熱時間，結合工廠現有的加熱體現狀，在循環管路上增加兩組單個加熱功率為6KW的加熱體，用DN100鋼管制作加熱器，兩組加熱器串聯安裝，油品由加熱器下部進入上端排出。

4.3 加強油品流動在加熱器內形成紊流，由齒輪泵強制油品流動，提高換熱效率避免油品結焦。

4.4 保證系統安全運行，齒輪泵與加熱體的啟動在電氣控制回路中設置聯鎖，即齒輪泵啟動后方可投入加熱；控制齒輪泵的接觸器、在泵吸口安裝電接點溫度計檢測到油溫達到30℃時停止加熱器和齒輪泵。加熱系統如圖1所示。

5 改造效果

20輥軋機齒輪潤滑站改造完成后投入應用，在實際應用當中取得了良好效果，從根本上解決了系統原先存在的問題：（1）系統的加熱功率由原先的6.3KW增加到目前的18.3KW，預熱時間由原先的4小時提高到目前的1.4小時，有效提高了單班作業效率。（2）潤滑站的噪音指標由105db下降到93db，管路振蕩現象得到很大改善；（3）改造沒有迷信國外先進設備的系統設計，而是實際出發，經過實踐檢驗，改造后的系統穩定高效；該項改進也獲得德國Sundwig公司軋機主設計專家的肯定和評價，將此改進作為設計修改內容在今后的系統設計中固化。

參考文獻

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[5]油品各指標參數由長城潤滑油廠家提供[Z].