淺談密煉機轉子密封智能化供油系統(tǒng)

余洪，梅德瓊，何偉軍，邵玉龍

(杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

隨著新一代信息技術和制造業(yè)的深度融合，我國智能制造發(fā)展取得明顯成效，其中當以高檔數(shù)控機床、工業(yè)機器人、智能儀器儀表最具代表性。目前我國制造業(yè)尚處于機械化、電氣化、自動化、數(shù)字化并存，不同地區(qū)、不同行業(yè)、不同企業(yè)發(fā)展不平衡的階段。智能制造這個新的模式成熟度不高，系統(tǒng)整體解決方案供給能力不足。正是在這種背景下，推動我國制造業(yè)智能轉型乃是大勢所趨。下面我就將近些年用在輪胎制作企業(yè)的密煉機生產線其中的轉子密封圈動靜環(huán)智能化供油系統(tǒng)進行探討。

1 密煉機轉子密封智能化高壓油泵供油系統(tǒng)的改造

隨著市場競爭越來越激烈，而人力成本、生產原材料的成本、設備運行成本占據著制造成本的大頭，如何為公司節(jié)約相應的成本也自然是重中之重了。密煉機是輪胎制造企業(yè)重要的橡膠加工設備，又是第一道橡膠加工工序，所以密煉機整體運行的穩(wěn)定，對產能的有效產出起著至關重要的作用。根據公司內部MES系統(tǒng)的統(tǒng)計，用作終煉膠使用的共有5臺密煉機的密封圈潤滑供油裝置的高壓油泵的故障時間約為1 500 min/年。通過與專業(yè)制作高壓油泵廠家玉環(huán)機械配件廠進行了研討，以及通過現(xiàn)場實地的調研，并實施了改造，實現(xiàn)了高壓油泵一用一備，也就是AB泵，當A出現(xiàn)故障時，將通過電器控制自動切換到B泵進行供油，實現(xiàn)油泵部位趨于零故障，并且在觸摸屏上記錄報警內容，以備下次計劃檢修時進行精準維修，同時實現(xiàn)離線維修。

2 智能化高壓油泵系統(tǒng)的原理與主要技術參數(shù)、主要改進項

2.1 高壓油泵系統(tǒng)的原理

DGB-2A-2Q-IS型電動高壓油泵是對密封圈潤滑油進行升壓,根據密煉機的運行情況可靠精確地向密封圈注油，并對油筒加油、壓力、流量進行控制的潤滑設備。它由傳動機構、油泵、壓力控制機構、油筒及加油裝置、電氣控制系統(tǒng)組成。它輸出油壓力高、操作方便、工作可靠，與集成分配器配合使用可具有油路堵塞、不注油等故障的檢測報警功能，主要用于密煉機密封圈動靜圈的供油潤滑系統(tǒng)（見圖1）。油泵打壓原理：電動機啟動后帶動油泵的凸輪軸轉動，柱塞在凸輪軸和彈簧的作用下上下運動，進油管輸入的低壓油不斷地流向柱塞套內，進入柱塞套內的低壓油經柱塞的向上運動壓縮容積，產生壓力，經單向閥輸出，從而產生高壓。

2.2 主要技術參數(shù)：

潤滑油泵電機型號 YVF2-90-4，2臺

潤滑油泵電機功率 1.1 kW，2臺

電機轉速 1 380 r/min

電機使用電源 380V AC50Hz

每個出油口輸出油量 0～0.24 mL/次

油泵輸出的最高壓力 63 MPa

柱塞直徑 Φ9.5 mm

油箱容積 12 L

圖1 電動高壓油泵結構原理

2.3 改造前后對比及主要改進項

2.3.1 智能化高壓油泵系統(tǒng)的油泵泵油功能

原油泵采用的是高壓柱塞泵單缸供油，電機直接驅動油泵上的凸輪軸，凸輪軸上加工有一個凸輪，凸輪軸轉動一周，凸輪推動柱塞運動一個周期，輸出一次潤滑油。現(xiàn)改進為電機驅動減速機，減速機與凸輪軸相聯(lián)，凸輪軸沿軸向均勻加工了4個凸輪，4個凸輪在圓周上呈90°錯開，凸輪軸轉動一周，凸輪依次推動4個柱塞，每柱塞運動了一個周期，則油泵輸出了4次潤滑油。通過在凸輪軸上增加凸輪數(shù)，泵體上增加柱塞數(shù)，增加了凸輪軸每轉的輸出油量。在同等出油量的情況下，凸輪軸的轉速只需原來的1/4,在壓力一致的條件下，電機的輸出功率減少為原來的1/4，將原來電動高壓油泵的電機功率從3 kW降至1.1 kW，達到了節(jié)能的效果。電機功率減少后，在轉速不變的情況下增加了減速機，油泵在原來1/4的速度下運行，油泵凸輪及柱塞偶件的運行速度也為原來的1/4，機器的噪聲明顯減少，凸輪、柱塞等發(fā)熱減少，油泵的溫升明顯降低，油泵的故障率明顯降低，使用壽命增長。

2.3.2 智能化高壓油泵系統(tǒng)的進油過濾、沉淀、油位檢測功能

原高壓油泵過濾精度偏低，無法達到完全過濾油品內雜質的目的。智能化高壓油泵過濾系統(tǒng)由帶磁性的密封式儲油筒、過濾器、油位檢測開關，放氣閥等組成。潤滑油經過濾器將潤滑油中的雜質過濾掉，過濾精度達到10 μm，保證了潤滑油的清潔度。帶磁性的密封式儲油筒采用密封式設計，耐壓0.8 MPa，能吸附潤滑油中的微小金屬顆粒，內部增加消泡裝置，儲油筒由一塊隔板隔成進油腔及出油腔，潤滑油經進油腔沉淀后從出油腔排出，更有效地清除了潤滑油中的雜質，保障油泵及管道上所有閥的正常使用。由于儲油筒是密封式的，避免了潤滑油與空氣接觸，使?jié)櫥椭胁粫a生氣泡，解決了以往工藝油在加入油罐時會產生大量的氣泡，致使油泵內柱塞件經常吸空后壓力打不上來的故障現(xiàn)象，保障了油泵的可靠運行。浮球式油位檢測開關在儲油筒缺油時發(fā)出缺油信號并進入PLC。

2.3.3 智能化高壓油泵系統(tǒng)的壓力檢測

原高壓油泵輸送管道上只安裝壓力檢測開關，沒有壓力傳感器，無法實時連續(xù)監(jiān)測油泵的輸出油壓。新的智能化高壓油泵系統(tǒng)的輸出管道上裝有壓力傳感器，壓力信號經壓力傳感器轉化成電信號（4～20 mA）輸出，電信號經PLC的模擬量模塊進入PLC， PLC對壓力信號進行分析，當壓力達到一定值后，PLC判斷油路發(fā)生堵塞，將輸出堵塞報警信號，壓力值及堵塞報警都會通過觸摸屏顯示。

2.3.4 智能化高壓油泵系統(tǒng)的輸出檢測

油泵上裝有流動發(fā)訊器，根據柱塞泵的特點，油泵輸出是斷續(xù)性的，油泵每輸出一次潤滑油，潤滑油經發(fā)訊器流出時，發(fā)訊器需要動作一次，每動作一次會產生一次開關量的通斷信號。PLC根據通斷信號的連續(xù)性進行分析，判斷出油泵是否正常運行。輸出的頻率及故障信號顯示在觸摸屏上。

2.3.5 智能化高壓油泵系統(tǒng)的精準注油功能

油泵的電機采用了變頻電機，系統(tǒng)接收到潤滑點的溫度信號，經PLC邏輯運算，當溫度升高時，PLC模擬量輸出模塊輸出高電平，當溫度降低時，PLC輸出低電平，模擬量輸出模塊輸出的電平信號進入變頻器控制電機的轉速，從而達到油泵油量的調節(jié)功能。精準注油是節(jié)油的關鍵，通過溫度檢測無級地調節(jié)油量，使用油量達到最精確，而且最大限度地保護了設備，避免了原油泵不管潤滑點情況如何而采用同一注油量，既浪費了潤滑油又沒可靠保護設備的缺點。

2.3.6 智能化高壓油泵系統(tǒng)的油量統(tǒng)計功能

油泵上采用的是高壓集成分配器，每點出油量一致，油泵控制系統(tǒng)接收分配器的動作信號，進行計數(shù)。PLC根據分配器每次的注油量及注油頻率計算出設定時間段的注油量，注油量及注油頻率直接顯示在觸摸屏上。原高壓油泵不具備此一功能，對油料的使用量無法統(tǒng)計，不便于油品的管理。

2.3.7 智能化高壓油泵系統(tǒng)的雙保險功能

采用了雙油泵供油系統(tǒng)，系統(tǒng)只需使用一個油泵，當一個油泵運行時，另一油泵處于備用檢修狀態(tài)。兩泵分別進油，兩輸出油口前加裝高壓單向閥，通過活接頭匯合成一個出油口，以便兩臺油泵之間切換之后，運行油泵輸出的壓力油不影響停機檢修的油泵。如當A油泵出現(xiàn)故障時，產生報警后切換至B油泵供油，A油泵可直接進入檢修狀態(tài)，只需關閉進油閥就可進行檢修，不會出現(xiàn)潤滑油倒流現(xiàn)象。兩臺油泵在電器控制上具備了互鎖功能，機器的運動部分防護措施齊全，保障了檢修時的安全性。備用泵可以在不停機下進行維修，節(jié)省了高壓油泵在線維修的時間。并且，實現(xiàn)了不停機也就是離線維修。

2.3.8 高壓油泵系統(tǒng)具備在線檢修測試功能

需要測試時，在觸摸屏上選擇測試功能，油泵自動切換到測試狀態(tài)，輸出油管上的高壓電磁閥關閉，油泵在安全閥的調定壓力下運行，油泵輸出最高壓力，達到最高壓力后溢出的潤滑油從旁通管進入注油點進行潤滑。同時觸摸屏能夠顯示出油泵最高工作壓力并進行兩臺油泵的使用壽命的統(tǒng)計，根據油泵的測試壓力和使用時間以實現(xiàn)油泵的預防性維修。

智能化高壓油泵系統(tǒng)具備了油筒缺油、超壓、流動故障等報警功能，并在觸摸屏上顯示。在實際生產過程中，智能化高壓油泵能夠根據故障檢測元件，精確地對故障判斷后進行自動切換油泵供油功能，并在觸摸屏上故障記錄，同時根據密封圈動靜環(huán)的溫度自動調整油泵的注油頻率，以達到供油與消耗的平衡，即保障密封圈動靜環(huán)之間的充足潤滑，又達到不浪費潤滑油的目的。

3 改造后產生的效益

（1）實際改造時間為 2016年 8月 15～10月 10日，根據信息化統(tǒng)計，改造前后，高壓油泵潤滑中心的故障對比為：改造前5臺密煉機高壓油泵部分的故障時間總計為1 500 min，改造后至2017年10月份，總的故障停機時間為155 min，則減少的停機時間每年的效益為：（1500－155）/2.5 min/車×350 kg/車/1 000×186元/t（加工效益）＝35 023.8元。

（2）通過油泵傳動部分的改造，降低了每臺智能化高壓油泵系統(tǒng)功耗1.9 kW.h，則一年可節(jié)約用電費用 ：1.9 kW.h×24 h/天 ×350天 /年 ×0.54元 /kW.h×5臺＝43 092元。

（3）根據密封圈動靜環(huán)的溫度自動調整油泵的注油頻率，以達到供油與消耗的平衡，可以在觸摸屏上方便直觀的觀察密煉機密封圈的注油頻次，可以通過每臺密煉機密封圈的運行狀態(tài)不同進行及時的修定，根據每臺注油頻次的調查，原來注油頻率為23次/min，一臺設備上有12根注油管，每次注油量為0.17 mL/次，320#重負荷齒輪油的密度為0.897，單價為8.5元/kg。則單臺密煉機每天的用油量為:1 440 min×23次 /min×12×0.17 mL/min÷1 000×0.897×5 臺 =303 kg/天。改造后為16次/ min。則每天比原來可以減少1 440 min×(23 次 /min-16 次 /min(×12×0.17mL/min÷1 000×0.897×5臺 =92.2 kg/天 320#潤滑油的用量，則一年的效益為：92.2×350天×8.5元/kg=27.4萬元。

4 結語

我公司與玉環(huán)機械配件廠合作開發(fā)的智能化高壓油泵系統(tǒng)可適用于不同類型的密煉機密封圈潤滑供油系統(tǒng)，此系統(tǒng)使用后不僅減少了保養(yǎng)人員對高壓油泵巡查力度，同時為公司節(jié)約生產加工成本效果顯著，可謂是未來的發(fā)展方向。