智能潤滑系統在港口皮帶機上的應用

于廣年 王崇志

（營口港務集團有限公司第二分公司 遼寧營口）

一、引言

皮帶機是港口專業自動化碼頭的關鍵設備，減速機軸承和各滾筒軸承要定期加注干油，保證潤滑，以滿足連續高速、高負荷運轉要求。由于整個皮帶運輸系統潤滑點數量多且分散，早期的單線、多線干油潤滑系統不能滿足要求，為保證不漏掉潤滑點，往往采用手動潤滑做記錄的方式。這種方式存在人為因素，易造成記錄有誤，加油量無法控制，是否加注潤滑油無法監測，潤滑油是否進入油腔內無法判斷，有時也會因潤滑不到位，造成巨大經濟損失。隨著現代物流的發展，港口碼頭日益繁忙，需要不斷提高設備管理水平以保證設備完好率，原來的手動潤滑方式已不能滿足港口皮帶機潤滑要求。

智能潤滑系統是近幾年來發展起來的技術，只需1根注油管，潤滑油在管道中單向流動，供油距離遠、壓力大，每個潤滑點都使用電磁給油器和流量傳感器控制供油時間和供油量，發生堵塞時發出報警信號。智能潤滑系統還可以通過監測發現設備潤滑不良部位，避免因潤滑不良而減短設備的使用壽命。

圖1 智能潤滑系統

二、智能潤滑系統結構

智能潤滑系統包括控制系統、動力系統、給油系統、檢測系統和系統管網，見圖1。

（1）控制系統。集成主控柜采用德國原裝西門子S7-200 PLC作為控制器，具有中文文本顯示和調節功能，用戶可通過文本顯示器或觸摸屏上的信息獲得相關潤滑信息，并且可以準確獲得潤滑作業時的故障情況。控制系統可以全面協調系統各部分的運行狀態，對系統運行狀況進行實時監控，智能集中潤滑系利用組態控制技術，通過上位機的監控畫面，模擬出潤滑點處實際潤滑情況。形象的將實際情況反映到計算機主監室。主控柜工作參數：交流電壓220 V，功率0.5 kW。

（2）動力系統。智能潤滑系統由高壓油泵提供動力，高壓油泵可無級調壓。動力系統受主控柜中的PLC控制，用戶通過PLC來控制油泵的工作狀態。當進行潤滑作業時向高壓油泵發出信號啟動高壓油泵。智能潤滑設備配備2臺油泵互為備用，通過PLC程序控制2臺油泵之間的切換。智能潤滑設備還給2臺高壓油泵配備了1臺補油泵，自動對液位低的高壓油泵補油。動力系統工作參數，壓力0～40 MPa，交流電壓380 V，功率3 kW（包括補油泵功率）。

（3）供油系統。使用電磁閥作為供油控制器件的潤滑系統，供油管與潤滑點之間有電磁閥，電磁閥組旁設置容積式流量計，PLC控制電磁閥開關，同時檢測容積式流量計狀態。系統中潤滑點的加油（脂）量通過調整電磁閥的接通時長實現。每個潤滑點可以定時定量自動加油。系統可以檢測到堵塞的電磁閥，并可以確定電磁閥所在的電控分油箱的箱號和位置。采用容積式計量，用戶可以指定每個分配器需要加脂的毫升數。系統定時自動啟動，注油到指定的毫升數后自動停止，解決了干油計量不準的難題。整個智能潤滑系統通過供油系統分配適合作業點的油量，并對需要作業的潤滑點進行逐點潤滑，各點每次潤滑的油量、給油周期、整個潤滑組的潤滑周期都可以在主控柜的觸摸屏或文本顯示器上設定。供油系統工作參數：交流電壓220 V，直流電壓24 V，功率60 W。

（4）檢測系統。智能潤滑的油泵供油系統內部有液位傳感器，PLC通過定量流量傳感器檢測各點的供油狀況，加上其他傳感器的信號，使PLC對每個點的故障檢測與判斷可靠準確。主控柜具有輸出故障報警及故障點位置的文本顯示。

（5）系統管網。系統管網由高壓油脂管路和控制、檢測電纜的保護管組成，保證系統安全、可靠運行。

三、智能潤滑系統工作原理

1.控制原理

（1）現場控制柜內的PLC從輸入端口讀取各種信號（傳感器信號、計量脈沖信號、各種開關位置信號）進行邏輯分析和處理，再發出相應的指令到PLC輸出端口，與PLC連接的執行機構發生相應的動作（如油泵電機接觸器啟停、聲光報警、電磁給油器開閉）。

（2）潤滑周期開始時，PLC先啟動潤滑油泵，潤滑油泵將潤滑油桶的油吸入油泵內，然后加壓送到主給油管線內，主供油管上的壓力傳感器實時監測供油壓力，當檢測到主供油壓力達到設定值時，給PLC送信號，PLC向各現場各個分油箱發出供油命令。

（3）現場各個分油箱收到供油命令后，分油箱中總線控制器根據傳輸來的命令控制相應的電磁供油器打開。分油箱中總線控制器每次只能開啟一個潤滑點的電磁供油器。該潤滑點的流量定量傳感器在線計量該點的實際給油量。

（4）當潤滑泵液位低時，向PLC發出信號，PLC啟動補油泵，補油達到上限位置時停止補油。

（5）當工作油泵工作異常時，智能潤滑系統自動啟動備用泵并發出報警信號。

（6）PLC對潤滑系統設備進行實時監控，也可以做數據記錄和統計分析。

2.給油量閉環控制原理

分油箱中的總線控制器，將流量定量傳感器反饋的實際供油量與PLC供油量設定值進行比較，確定電磁供油器的工作時間，控制加注潤滑油量，實現閉環控制。閉環控制系統可以有效避免了因溫度、壓力、油品、裝置制作、尺寸誤差等因素對供油精度造成的干擾，實現精確供油，見圖2。

圖2 供油量閉環控制原理圖

3.容積式流量計工作原理：

（1）容積式流量計結構組成如圖3所示。

（2）容積式流量計計量原理。容積式流量計內有3個固定容積的油腔，每個油腔有1個磁性滑芯和計量發信器，當壓力油進入油腔后推動磁性滑芯靠近或遠離計量發信器，當油腔底部充滿油時，磁性滑芯的永磁元件與計量發信器接觸，計量發信器發出1個計量脈沖，PLC將脈沖數換算成潤滑油量。容積式流量計有多種規格，每個脈沖代表的油量，從0.5～5 mL，脈沖僅與通過的潤滑油的容積有關，與油的壓力，黏度無關。

4.電控分油箱工作原理。電控分油箱組成如圖4所示。

電控分油箱由智能總線控制器，電磁給油器，容程式流量定量傳感器和箱體組成。分油箱入口處安裝過濾器，過濾器前安裝高壓球閥以檢修清理過濾器用。

每個分油箱有1路進油口，5路出油口，每個出油點對應1個潤滑點，各個電磁給油器通斷受智能總線控制和檢測，各個之間互不關聯。增加分油箱的數量可以擴大系統規模和增加潤滑點。

圖3 容積式流量計的組成示意圖

圖4 電控分油箱組成圖

5.故障檢測和報警處理

（1）當主油管上的壓力傳感器檢測到的壓力高于設定值上限或低于下限時，發出油泵故障報警信號。若有備用油泵將自動切換到備用油泵。

（2）若PLC已經發出向某潤滑點給油信號，但是流量定量傳感器沒有檢測到有潤滑油流出，發出該潤滑點堵塞故障信號。

（3）若未向任一潤滑點發出給油命令，但流量定量傳感器有給油反饋信號，則發出油管泄漏故障信號。

圖5 智能潤滑系統布置圖

（4）若處于一段內的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，發出主油管堵塞故障信號。

（5）儲油桶內液位傳感器檢測到桶內油位溢出或油空時發出油位報警。并啟動自動補油泵向桶內補油或者停止補油。

（6）安裝在重點潤滑點處的溫度傳感器，檢測到摩擦溫度高于設定值時，發出過熱報警。

（7）報警信息能在控制柜面板上顯示出來，也能通過聲光報警器進行報警。

四、智能潤滑系統在營口港煤碼頭的應用

營口港煤炭碼頭一期工程有20條皮帶機，分布在1100×1500 m的范圍內，每條皮帶機約有30個潤滑點（圖5）。1號油站負責 BX1-2～BX1-5、BX2-2～BX2-5皮帶機全部潤滑點；BD3～BD5、BQ3～BQ5 皮帶機后半部分潤滑點和 BX1-1、BX2-1皮帶機前半部分潤滑點。最遠潤滑點距離油站約350 m。2號油站負責BD3～BD5，BQ3～BQ5皮帶機前半部分潤滑點和BJ1、BJ2皮帶后半部分潤滑點，最遠潤滑點距離油站350 m。3號油站負責BJ1、BJ2前半部分和BM1、BM2皮帶機后半部分潤滑點，4號、5號油站分別負責BX1-1、BX2-1皮帶機后半部分潤滑點。6號油站負責BM1、BM2皮帶前半部分潤滑點。以上6個油站通過光纖與皮帶機系統的中控室進行通信，中控室監控電腦實時監控潤滑油站的運行情況。

五、使用效果

合理的定量潤滑設備故障率減少，設備的產能提高，設備的使用壽命延長。由于潤滑油采用集中補充，減少污染，減少了損耗。由于潤滑油壓力高，保證了潤滑油可以加注到軸承中。加油點固定，減少了對潤滑點漏加和人為不加油現象。潤滑點的實時監控，能及時發現堵塞和泄漏的地方，為及時處理故障提供了依據，減輕了工人的勞動強度。精確的計量加油量，避免了過量加油，節約潤滑油約35%。降低了設備維護成本。加油工人的勞動強度降低，人工數量和車輛使用量減少，皮帶機系統的運營成本降低。

六、結語

港口皮帶機系統采用智能潤滑系統，因其技術含量高、給油精確、實時監控、精確報警，使皮帶機設備的潤滑管理又上了一個新臺階。具有加油點多、范圍廣，精確潤滑等特性要求的設備采用智能潤滑系統是發展趨勢。

1 劉峰壁.設備潤滑技術基礎[M].廣州：華南理工大學出版社.2012.9

2 吳曉鈴主編.潤滑設計手冊[M].北京：化學工業出版社.2006.8

3 關子杰.潤滑油與設備故障診斷技術（第二版）[M].北京：中國石化出版社.2007.1

4 黃志堅.潤滑技術與應用[M]. 北京：化學工業出版社.2015.8

5 汪德濤,林享鍵主編.設備潤滑手冊[M].北京：機械工業出版社2009.9