智能潤滑系統在皮帶機上的應用

于廣年 張純利

【摘 要】皮帶機運輸系統是港口專業自動化碼頭的關鍵設備，其皮帶機滾筒和各種設備驅動機構所需減速機需要干油潤滑。但是皮帶機運輸系統的皮帶機較長、范圍廣，使得各潤滑點較分散、間距大，傳統的單線、雙線干油潤滑系統不能適應潤滑要求，故往往采用手動潤滑。智能潤滑系統由于單向供油壓力高，供油量可監控，實現了間距大、潤滑點分散的干油潤滑，代替了手動潤滑。通過在營口港煤炭專業化碼頭的智能潤滑實踐，說明了智能潤滑系統滿足了皮帶機潤滑點的潤滑要求。

【關鍵詞】港口 皮帶機 智能潤滑

【Abstract】The belt conveyor system is the key equipment of the port professional automation terminal， the belt conveyor roller and all kinds of equipment drive mechanism need to be dry oil lubrication. But the belt conveyor belt conveyor belt machine is longer， a wide range， so that the lubrication points are scattered， large spacing， the traditional single line， double line dry oil lubrication system can not meet the requirements of lubrication， it is often used in manual lubrication. Due to the high pressure， the oil supply pressure is high， the oil supply quantity can be monitored， and the dry oil lubrication with large spacing and lubricating points is realized. Based on the practice of intelligent lubrication in Yingkou Port Coal professional terminal， it is showed that the lubrication system of the intelligent lubricating system meets the requirements of the lubricating point of the belt conveyor.

【Key words】 intelligent lubrication of port belt machine

1 引言

皮帶機是港口專業自動化碼頭的關鍵設備，其減速機的軸承和各滾筒的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[1]。但是各潤滑點較分散、數量多，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，往往采用做記錄，手動潤滑的方式。通過這種方式，有人為干擾因素，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，有弄虛作假嫌疑。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，必須不斷提高設備完好率，設備管理水平也必須提高，原來的手動潤滑方式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，他只需一根注油管，潤滑油在管道中單向流動，供油距離遠、壓力大，每個潤滑點都設置電磁給油器和流量傳感器，并且可分別設置每個潤滑點的給油量，當發生堵塞時發出報警信號[2]。智能潤滑系統還可以發現潤滑不良的部位，避免因潤滑不良而減短設備的使用壽命。

營口港務集團股份二公司的煤炭專業化碼頭的皮帶機系統采用了智能潤滑系統，經過兩年的使用，取得了良好的效果。

2智能潤滑系統結構

整個智能潤滑系統包括：控制系統、動力系統、給油系統、檢測系統、系統管網組成，各部分協調工作，在整個智能潤滑系統中，每一部分的功能作用都非常重要。如圖1所示。

圖1智能潤滑系統圖

2.1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。該控制系統可以全面協調系統各部分的運行狀態，可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。

主控柜的工作參數為：交流220V 電壓和0.5KW功率。

2.2動力系統

該智能潤滑系統是由高壓油泵來向整個潤滑系統提供動力的。可對動力油泵進行無極調壓。該動力系統受主控柜中的可編程邏輯控制器（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啟動信號，進而啟動高壓油泵進行作業。智能潤滑設備配備了兩臺油泵進行潤滑作業，兩臺油泵互為備用，通過PLC程序控制兩臺油泵之間的切換。該智能潤滑設備還給兩臺高壓油泵配備了一臺補油泵，自動對液位低的高壓油泵補油。

動力系統的工作參數為：0-40MPa的壓力，交流380V交流電壓，3.0KW的功率（包含補油泵的功率）。

2.3給油系統

使用電磁閥作為給油器件的潤滑系統，其原理是供油管與潤滑點之間有電磁閥，在電磁閥組的旁邊設置了容積式流量計，使用PLC來控制電磁閥的開關，同時檢測容積式流量計的狀態。該系統中，調整潤滑點的加油（脂）量是通過調整電磁閥的接通時間實現的。每個潤滑點可以“定時定量”的自動加油。系統可以檢測堵塞的電磁閥，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，根本上解決了干油計量不準的難題。用戶可以指定每個分配器需要加脂的毫升數。一旦系統定時到，系統會自動啟動，加夠指定的毫升數后，系統自動停止。整個智能潤滑系統通過給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。

給油系統的工作參數為：交流220V電壓，直流24V電壓，60W功率。

2.4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更可靠準確[3]。主控柜具有輸出故障報警及故障點位置的文本顯示。

2.5系統管網

系統管網由高壓油脂管路和用于控制、檢測的電纜的保護管組成，保證了系統安全、可靠運行。

3 智能潤滑系統的基本工作原理

3.1智能潤滑系統的控制原理

①現場控制柜內的PLC從其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的輸出端口，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，主給油管上的壓力傳感器實時監測給油壓力，當檢測到主給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給油命令。

③當現場各個分油箱收到給油命令后，分油箱中總線控制器根據傳輸來的命令控制相應的電磁給油器打開。分油箱中總線控制器每次只能開啟一個潤滑點的電磁給油器。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，停止補油。

⑤當工作油泵不能正常工作時，智能潤滑系統自動啟動備用泵進行潤滑工作，并發出報警。

⑥PLC對潤滑系統的設備實時監控，也可以進行數據記錄和統計分析。

3.2 給油量的閉環控制原理

分油箱中的總線控制器，將流量定量傳感器反饋的實際給油量與PLC給油量設定值進行比較，從而確定電磁給油器的工作時間，控制加注潤滑油的量，實現了閉環控制。閉環控制系統可以有效避免了因溫度、壓力、油品、裝置制作、尺寸誤差等因素對給油精度造成的干擾，實現了精確的給油量。如圖2所示。

進油口 出油口

圖2 給油量的閉環控制原理圖

3.3容積式流量計工作原理

①容積式流量計的組成示意如圖3。

圖3：容積式流量計的組成示意圖

②容積式流量計的計量原理：容積式流量計內有三個固定容積的油腔，每個油腔有一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，計量發信器發出一個計量脈沖，PLC通過計算脈沖數量合算潤滑油量[4]。容積式流量計有多種規格，每個脈沖代表的油量，從0.5ml到5ml，脈沖僅與通過的潤滑油的容積有關，與油的壓力，粘度無關。

3.4電控分油箱工作原理

電控分油箱組成如圖4。

主油管

圖4 電控分油箱組成圖

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，在分油箱入口處安裝過濾器，在過濾器前安裝高壓球閥以檢修清理過濾器用。

每個分油箱有一路進油口，5路出油口，每個出油點對應一個潤滑點，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。

3.5故障檢測和報警處理

智能潤滑系統的故障檢測和報警處理，實現了設備的可靠潤滑。主要有：

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，發生油泵故障報警信號。若有備用油泵將自動切換到備用油泵上。

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，則發出該潤滑油點堵塞故障信號。

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。

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則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。

4 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1100m×1500m的范圍內，每條皮帶機約有30個潤滑點，如圖5所示：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。最遠潤滑點離油站約350米。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，最遠潤滑點離油站350米。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訊。中控室監控電腦實時監控潤滑油站的運行情況。

圖5智能潤滑系統布值圖

5使用效果

皮帶機系統采用了智能潤滑系統后，運行平穩，潤滑效果良好，有以下優點：

①合理的定量潤滑減少了設備的故障率，提高了完好率，提高了設備的產能，延長了設備的使用壽命[5]。

②由于潤滑油采用集中補充，減少污染，減少了損耗。

③由于潤滑油壓力高，保證了潤滑油可以加注到軸承中。

④加油點固定，減少了對潤滑點漏加和人為不加油的現象發生。

⑤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。

⑥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。

⑦降低了加油工人的勞動強度，減少了人工數量和車輛使用量，降低了皮帶機系統的運營成本。

6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。

參考文獻：

[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.