冷軋廠軋機油氣潤滑系統優化及改進

郭利 陳雷

摘要：本文重點探討了油氣潤滑的特點和工作原理，闡述了REBS油氣潤滑系統在某冷軋廠軋機工作輥和中間輥徑向軸承潤滑中的應用及優化，并簡單介紹了應用中油氣潤滑系統存在的不足和改善措施。

關鍵詞：油氣潤滑；徑向軸承；原理；優化；改善措施

前言

油氣潤滑是新型的“氣流兩相流體”技術的典型工業應用。油氣潤滑因具有潤滑效果好、耗油量低、可精確計量給油、可實現高速自動控制和可使用潤滑油品黏度范圍大等優點，在自動化程度高的工業領域得到了廣泛應用，尤其是在高溫、高速、重載和使用環境惡劣的冶金領域的輥道運輸線、單機架和串列機架冷軋機、線材軋機的高速轉動導向裝置以及連鑄設備等。

1.油氣潤滑的工作原理

1.1 油氣潤滑的形成和本質

在一個管狀的空間內，連續間斷給定的潤滑油被2～4bar的壓縮空氣從一端吹向另一端的連續作用下，潤滑油在“附壁效應”的作用下從顆粒狀態逐漸吹散和變薄，形成無霧化沿管壁連續流動的氣動波浪油膜，即形成了“氣液兩相流體”中的油氣。

單相流體油和單相流體壓縮空氣混和后就形成了兩相油氣混合流，兩相油氣混合流中油和壓縮空氣并不真正融合，而是在壓縮空氣的流動作用下，帶動潤滑油沿管道內壁不斷地螺旋狀流動并形成一層連續油膜最后以精細的連續油滴的方式噴到潤滑點。

1.2 油氣潤滑的潤滑機理

沿管壁連續流動的氣動波浪油膜到達潤滑點后，在摩擦副表面形成油膜，隔絕相互摩擦的表面，使干摩擦狀態變為液體摩擦狀態或準液體摩擦狀態；流動的壓縮空氣可以冷卻摩擦副，帶走熱量，阻止潤滑油高溫碳化。同時壓縮空氣使摩擦副腔內形成正壓，可避免外部環境中的贓物和腐蝕流體侵入摩擦副，保證了摩擦副良好的工作環境。

2.油氣潤滑的特點

油氣潤滑就是應用“氣液兩相流體”原理進行工作的，與傳統的潤滑方式（如干油、稀油和油霧潤滑）相比，主要特點可歸結為：

（1）潤滑效率高，可以大幅提高軸承的使用壽命。由于油氣潤滑在供油量、軸承溫度和摩擦三者間找到了最佳平衡點，即用最小的供油量達到降低軸承溫度和有效潤滑的最佳效果，潤滑劑的利用率幾乎達100%。

（2）耗油量低。我廠五臺軋機工作輥和中間輥徑向軸承采用油氣潤滑全年的稀油消耗量僅為4800L，而采用普通的軸承稀油潤滑系統的耗油量全年高達96000L，油氣潤滑的耗油量只是軸承稀油潤滑系統耗油量的1/20。

（3）大幅降低了設備的運行和維護費用。提高了軸承的壽命，使軋機的運行和維護費用大幅降低。

（4）適用于高速、高溫、重載及流體侵蝕的場合。油氣潤滑在運動的軸承部件之間形成盡可能薄的潤滑油膜，不因過潤滑而產生多余的熱量，另外壓縮空氣是一種理想的冷卻劑，它不僅能使軸承散熱并降低軸承的溫度，而且在軸承座內部保持正壓，起到良好的密封作用，有效地防止外部流體或贓物侵入軸承。

（5）監控手段完美，機電一體化程度高。油氣潤滑系統對油壓、氣壓、給油量及軸承座內狀況均可進行監控及顯示，通往軋輥軸承的油氣混合物可由流量監控裝置PRX監視，PRX和裝有雙向單向閥的快速接頭配合使用可監視軸承座上是否得到了適量的油氣混合物.

3.油氣潤滑系統在該冷軋廠軋機潤滑上的應用

3.1 軋機工作輥和中間輥徑向軸承油氣潤滑系統的構成

德國REBS潤滑設備公司提供的油氣潤滑系統不但擁有一般油氣潤滑系統共有的優點外，還具有全自動、免維護、高可靠性和易于與AO4油氣潤滑系統由主站、五個衛星站和中心控制柜組成；主站通過齒輪泵和遞進式分配器向五個衛星站連續間斷供油并實現潤滑油的第一次分配；衛星站通過油氣混合器完成油氣混合、遞進式分配器完成油氣第二次分配和輸送到各個潤滑點，在進入輥子徑向軸承潤滑腔以前通過內置式TURBOLUB進行油氣的第三次分配；采用SIMENS PLC 系統、觸摸鍵盤和液晶顯示器的中心控制柜完成系統數據設定、啟停控制、元件工作狀態和各潤滑點潤滑狀態檢查，同時實現與上級控制系統的PLC連接。AO4油氣潤滑系統共為40個潤滑點提供潤滑，40個潤滑點內部通過內置式TURBOLUB進行了一比二的油氣再次分配。AO4油氣潤滑系統布置在軋機機架高處平臺上，控制柜和各端子密封良好，確保了水蒸氣不會進入其內部。AO4油氣潤滑系統中的主要元器件包括齒輪泵、遞進式分配器組、油氣混合器和TURBOLUB分配器。

3.2該油氣潤滑系統存在的問題及解決辦法

油氣潤滑系統雖然有諸多優點，但是在該廠應用上還存在些許不足，具體有以下幾點：

（1）在換輥時油氣潤滑氣缸經常被撞壞，導致止推軸承內潤滑油供應間斷；

（2）衛星站油氣混合器和流量檢測顯示計之間的可視管接頭處經常有滲油現象；

（3）油氣潤滑控制系統是獨立于軋機其他控制系統之外，不便于輥子內油氣潤滑狀況的監控。

經過從建廠以來的使用中總結出以下解決方案：

（1）將油氣潤滑氣缸活塞上的磁環磁性增大，便于極限感應。定期更換油氣潤滑氣缸位置感應極限。若換輥時氣缸收回位置極限信號不到，電氣方面在將極限信號短接處理后一定及時恢復，暫時沒法恢復的一定要在點檢記錄上詳細記錄下來并交待下一班處理。換輥時，機械和電氣方面維保人員要到場確認油氣潤滑氣缸已收回到位，方可要求操作人員正常換輥。

（2）將油氣潤滑控制柜內可視軟管布置結構加以改進。改造后軟管的布置結構，軟管長度增加，即使其材質過硬也便于拆卸和安裝，而且還減少了維護點，更換軟管所需的時間大大縮短了（大約0.5小時）。

（3）修改油氣潤滑控制程序，重新制作油氣潤滑控制HMI畫面。將油氣潤滑控制連鎖到軋機運行中，如果油氣潤滑量不足或油氣潤滑快速接頭沒有連接好，軋機速度降低或在監控畫面上出現報警信息。軋機停機時，油氣潤滑關閉。

4.結論

該冷軋廠軋機按照前述計算參數進行設定和調試，系統運行正常。按照實際統計數據，油氣潤滑系統耗油量是軸承稀油潤滑系統的1/20，延長了軸承的使用壽命，消除了因潤滑不良燒壞軸承的現象，除按照周期向主站添加潤滑油外，系統基本處于無故障運行狀態。

參考文獻：

[1]REBS油氣潤滑系統使用手冊

[2]閆通海，何立東.氣液兩相液體冷卻潤滑技術及其應用