油氣潤滑技術(shù)在湘鋼高線軋機(jī)上的應(yīng)用

馬運(yùn)龍

（太原太重煤機(jī)有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

油氣潤滑是一種集中潤滑方式，其原理是運(yùn)用連續(xù)流動(dòng)的壓縮空氣對(duì)間歇供給的稀油產(chǎn)生作用以形成渦流狀的液態(tài)油滴并沿管壁輸送至潤滑點(diǎn)，這種“氣液兩相流體”就是油氣。金屬線材的軋制已向高速、連續(xù)化生產(chǎn)工藝方向發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的潤滑提出了更高的要求，線材軋機(jī)驅(qū)動(dòng)功率達(dá)數(shù)百千瓦，減速箱及軸承潤滑尤為重要；線材在生產(chǎn)中的位置是由導(dǎo)衛(wèi)來確定的，當(dāng)高溫、高速運(yùn)動(dòng)的線材與導(dǎo)衛(wèi)表面摩擦?xí)r，對(duì)導(dǎo)衛(wèi)表面進(jìn)行合適的油氣潤滑是導(dǎo)衛(wèi)正常工作的保證。本文介紹油氣潤滑技術(shù)及其在湘鋼高線軋機(jī)上的應(yīng)用特點(diǎn)。

1 油氣潤滑技術(shù)的潤滑機(jī)理

油氣潤滑系統(tǒng)采用每2min～4min供送一次潤滑油的間歇方式，由連續(xù)供給的壓縮空氣對(duì)系統(tǒng)中的油產(chǎn)生一定作用，形成油氣混合物，但并不真正融合，因?yàn)樵谟蜌夤苤杏偷牧鲃?dòng)速度與壓縮空氣的流動(dòng)速度相差很大，油也并沒有被霧化。壓縮空氣的作用是將稀油變成渦流狀的精細(xì)油滴并沿管壁進(jìn)行輸送。壓縮空氣的壓力約為0.3MPa～0.4MPa，它將計(jì)量給定的潤滑油（每個(gè)軸承每小時(shí)僅為幾毫升）輸送至潤滑點(diǎn)形成油膜，起到潤滑作用，并在軸承座內(nèi)保持約0.01MPa～0.04MPa的“正壓”，可以對(duì)軸承進(jìn)行冷卻并阻止外界臟物、水等進(jìn)入軸承，起到軸承密封作用；同時(shí)壓縮空氣將摩擦副產(chǎn)生的熱經(jīng)排氣口排出。油氣正壓密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 湘鋼高線油氣潤滑系統(tǒng)的組成及工作原理

湘鋼高線油氣潤滑系統(tǒng)主要由1個(gè)潤滑泵站、3個(gè)衛(wèi)星站（分4條支路）、安裝在機(jī)架旁的二級(jí)和三級(jí)油氣分配器以及空氣管路、油管路組成，如圖2所示。

由潤滑泵打出的潤滑油經(jīng)過濾后送至每個(gè)衛(wèi)星站內(nèi)的遞進(jìn)分配器再進(jìn)入油氣混合器，同時(shí)壓縮空氣進(jìn)入衛(wèi)星站過濾和調(diào)壓后也送至油氣混合器，油經(jīng)過油氣混合器在壓縮空氣的帶動(dòng)下沿管壁進(jìn)入潤滑點(diǎn)進(jìn)行潤滑。

圖1 油氣正壓密封結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)工作時(shí)，將泵的選擇開關(guān)選擇到工作泵上，置于自動(dòng)控制狀態(tài)，工作泵啟動(dòng)工作，氣路接通，此時(shí)油和氣分別通過各自的管路向衛(wèi)星站的4個(gè)支路輸送，這時(shí)系統(tǒng)主管路升壓，油站上壓力控制器壓力上限設(shè)定為9MPa，壓力到達(dá)上限時(shí)泵停止工作，系統(tǒng)處于蓄能保壓狀態(tài)；壓力低于4MPa時(shí)工作泵自動(dòng)啟動(dòng)。安裝在衛(wèi)星站第一條支路上的二位二通電磁換向閥得電接通，支路上遞進(jìn)分配器向油氣混合器輸油，與壓縮空氣混合后將油氣輸送到潤滑點(diǎn)。當(dāng)遞進(jìn)分配器上的接近開關(guān)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到設(shè)定的動(dòng)作次數(shù)（由PLC設(shè)定）時(shí)，二位二通閥失電，同時(shí)油路進(jìn)入下一支路循環(huán)。依此類推，系統(tǒng)周期性地向潤滑點(diǎn)供油（間隔時(shí)間根據(jù)被潤滑點(diǎn)的實(shí)際需要來設(shè)定）。

3 油氣潤滑系統(tǒng)的電氣控制原理

3.1 油氣潤滑站

油站由1個(gè)1m3的油箱、2臺(tái)齒輪泵裝置（一臺(tái)工作，一臺(tái)備用）、1個(gè)液位控制器、1個(gè)壓力控制器、2個(gè)過濾器（帶壓差報(bào)警裝置）、1個(gè)1L蓄能器、1個(gè)壓力表和1臺(tái)電控箱（帶PLC，S7-200，防護(hù)等級(jí)為IP54）等元件組成。

系統(tǒng)設(shè)有2臺(tái)電動(dòng)油泵，一用一備，泵始終處于工作狀態(tài)，不斷給系統(tǒng)供送壓力油。當(dāng)系統(tǒng)工作完時(shí)，泵不停，泵中配置的溢流閥將油液泄回油箱。系統(tǒng)出油口處設(shè)有1個(gè)壓力繼電器，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器設(shè)定的高壓力時(shí)，電控箱發(fā)出“壓力高”故障報(bào)警信號(hào)并停泵；當(dāng)系統(tǒng)壓力降到設(shè)定的低壓力時(shí)，電控箱發(fā)出“壓力低”故障報(bào)警信號(hào)并停泵。

圖2 油氣潤滑系統(tǒng)組成和原理

液位控制器用來控制油箱內(nèi)液位，當(dāng)液位低于設(shè)定的超低液位時(shí)，電控箱發(fā)出“液位超低”故障報(bào)警信號(hào)并停泵及電加熱器，為重故障；當(dāng)液位低于設(shè)定的低液位時(shí)發(fā)出“液位低”報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)照常工作；當(dāng)液位高于設(shè)定的高液位時(shí)發(fā)出“液位高”報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)照常工作。

油箱設(shè)有一個(gè)電接點(diǎn)溫度表，用于控制電加熱器的啟停。

壓力控制器用來控制系統(tǒng)的最低供油壓力，當(dāng)由于某種原因系統(tǒng)的供油壓力低于泵站上壓力控制的設(shè)定值時(shí)，則壓力控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)泵站上壓力控制器還有一個(gè)控制最高壓力設(shè)定值，當(dāng)壓力超過此值時(shí)，壓力控制器報(bào)警，系統(tǒng)停止工作。

單筒過濾器的壓差發(fā)訊裝置用來控制過濾器堵塞故障，當(dāng)過濾器使用時(shí)被污染，進(jìn)出油口壓差達(dá)0.35MPa時(shí)，壓差發(fā)訊裝置發(fā)出信號(hào)報(bào)警顯示過濾器故障，此時(shí)應(yīng)清洗或更換過濾器的濾芯。

溢流閥用來控制系統(tǒng)工作的最大壓力，也可以調(diào)整系統(tǒng)的工作壓力，保證系統(tǒng)所有油氣混合器正常工作，同時(shí)也保護(hù)泵裝置不過載。

3.2 衛(wèi)星站各支路

系統(tǒng)設(shè)有3個(gè)衛(wèi)星站，共有4個(gè)分支路，每個(gè)分支路的油路各帶有1個(gè)二位二通電磁球閥和1個(gè)帶接近開關(guān)的遞進(jìn)分配器（圖2中未示出）。當(dāng)某一分支路供油時(shí)，其油路二位二通電磁球閥得電打開，壓力油進(jìn)入遞進(jìn)分配器，由遞進(jìn)分配器均勻地分為若干部分，經(jīng)等分后的油進(jìn)入油氣混合塊后，在不間斷壓縮空氣的作用下形成油氣，經(jīng)過油氣分配器的再分配被送到潤滑點(diǎn)。當(dāng)遞進(jìn)分配器上的接近開關(guān)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到設(shè)定的動(dòng)作次數(shù)時(shí)，此分支路一次供油完成，二位二通電磁球閥失電關(guān)閉。

每個(gè)分支路的氣路各帶有1個(gè)二位二通電磁氣閥、1個(gè)壓力控制器、1個(gè)空氣過濾器和1個(gè)減壓閥（圖2中未示出）。當(dāng)系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，二位二通電磁氣閥得電打開；處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可通過手動(dòng)按鈕控制二位二通電磁氣閥的開閉。當(dāng)氣路的空氣壓力降至壓力控制器的設(shè)定壓力時(shí)，電控箱發(fā)出空氣壓力低故障報(bào)警信號(hào)。減壓閥用于調(diào)定系統(tǒng)的供氣壓力，空氣過濾器用于過濾壓縮空氣中的雜質(zhì)和水分。

4條分支路應(yīng)依次供油，不能有2個(gè)或2個(gè)以上分支路同時(shí)供油，每個(gè)分支路的間隔時(shí)間可單獨(dú)設(shè)定。工作過程為：當(dāng)?shù)?個(gè)分支路工作完畢，二位二通電磁球閥失電關(guān)閉；間隔0s～5s（時(shí)間可調(diào)）第2個(gè)分支路二位二通電磁球閥得電打開進(jìn)行給油工作，依此類推。

電控箱設(shè)有4個(gè)轉(zhuǎn)換按鈕，在手動(dòng)和自動(dòng)狀態(tài)下均可分別控制4條分支路的工作狀態(tài)。當(dāng)某條分支路的轉(zhuǎn)換按鈕為工作狀態(tài)時(shí)，此分支路的二位二通電磁氣閥得電打開；當(dāng)轉(zhuǎn)換按鈕為停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，二位二通電磁氣閥失電關(guān)閉。

電控箱與軋線控制系統(tǒng)的通訊接口設(shè)置有系統(tǒng)正常、輕故障、重故障3類信號(hào)。重故障信號(hào)包括：1號(hào)泵超載、2號(hào)泵超載、液位低、系統(tǒng)壓力高、站外綜合故障；其余故障為輕故障。

4 油氣潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

潤滑油量主要取決于軸承種類、排數(shù)及寬度等，確定潤滑油量時(shí)，還要適當(dāng)考慮軸承供應(yīng)商。下面的公式是由著名軸承制造商SKF提供的，用于計(jì)算滾動(dòng)軸承采用油氣潤滑時(shí)的耗油量：

其中：Q為軸承每小時(shí)的耗油量，mL/h；D為軸承外徑；mm；B為軸承列寬，mm；c為SKF潤滑系數(shù)，約為0.000 03～0.000 05。試驗(yàn)表明，對(duì)高線軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)軸承而言，其所需油量為128mL/h～180mL/h。

5 油氣潤滑系統(tǒng)在高線軋機(jī)上應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

油氣潤滑系統(tǒng)在高線軋機(jī)上應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)如下：①油氣潤滑所用油一次性使用，不回收；②可準(zhǔn)確控制潤滑點(diǎn)的油量和氣量，且油量和氣量均能調(diào)節(jié)，保證潤滑點(diǎn)處于最佳潤滑狀態(tài)；③壓縮空氣比熱小，流速高，易于帶走摩擦熱，且壓縮空氣具有一定的壓力，在軸承腔內(nèi)可起到密封作用；④油氣潤滑長(zhǎng)期給潤滑點(diǎn)以新油（工作5min左右便消耗掉），保證工作中的潤滑油不老化，也不燒焦。

6 結(jié)束語

油氣潤滑系統(tǒng)已成功應(yīng)用于湘鋼高速線材軋機(jī)，幾年的運(yùn)行實(shí)踐證明其可節(jié)約人工、節(jié)約潤滑油、延長(zhǎng)軸承的壽命、減少停機(jī)時(shí)間，應(yīng)用效果良好。

［1］趙兵，張啟明，王有文.重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

［2］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.