斗輪堆取料機集中潤滑系統(tǒng)智能化設計

劉金華

（國家能源集團煤焦化有限責任公司西來峰分公司，內(nèi)蒙古烏海 016031）

1 斗輪堆取料機傳統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)應用現(xiàn)狀

現(xiàn)有斗輪堆取料機配套集中潤滑系統(tǒng)有很多種，一般采用中心油站集中供油，通過長距離雙路輸油管線輸油，經(jīng)各支路分配閥分配后，由毛細管線輸送至各注油點[1]。該類型集中潤滑系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 傳統(tǒng)雙線集中潤滑系統(tǒng)

2.1 傳統(tǒng)雙線集中潤滑系統(tǒng)的主要部件

（1）中心油站。中心油站由儲油裝置、油泵、電機、控制單元等組成[2]。儲油裝置一般采用圓形罐體，為整個集中潤滑系統(tǒng)提供潤滑脂供給。局部小型儲油裝置為傾倒式，由15 kg 包裝桶傾倒加注；中心集中儲油裝置為自吸式，吸油泵由180 kg 儲油桶中吸油至大型儲油罐體。儲油罐上部設置油位計檢測潤滑脂儲量，下部設置過濾網(wǎng)或干路過濾器，過濾注油過程中混入的雜物。油泵采用齒輪式或往復式，驅(qū)動方式有電機驅(qū)動油泵或電機驅(qū)動氣動油泵等方式，為潤滑系統(tǒng)提供壓力。油泵供油壓力一般為30 MPa 左右，后端設置壓力表等附件。電機采用小型三相異步電機或變頻電機。

（2）主干油路。一級主干油路采用雙線輪換供油方式，配置二路二通分配閥或單向閥，將油泵輸出的帶壓潤滑脂沿雙路主干油路交替分配至二級分配閥。

（3）支路油路。支路油路采用兩路兩通及更多分支的二級、三級分配閥，通過比主干油路更細口徑的管路，將潤滑油輸送至各潤滑點。

2.2 傳統(tǒng)雙線集中潤滑系統(tǒng)的缺陷

（1）壓力及潤滑油量分配不均。斗輪堆取料機作為大型集成化設備，潤滑點繁多，間隔較遠且不對稱，潤滑區(qū)域管路匹配只能采用折中原則就近劃分，難以均衡分配，造成遠端潤滑點壓力不足、近端潤滑點壓力過高。因壓力、潤滑點位分配不均，加之沒有對各支路潤滑時間的有效控制措施，造成各潤滑點的進油量不均，近端與潤滑點較少的支路進油較多，遠端與潤滑點較多的支路進油較少。斗輪堆取料機的傳統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)常見潤滑區(qū)位劃分，主要分為斗輪部位潤滑區(qū)域、回轉(zhuǎn)部位潤滑區(qū)域、行走部位潤滑區(qū)域、俯仰部位潤滑區(qū)域等幾大部位，而對于較為分散的皮帶機各軸承、連桿結(jié)構(gòu)各鉸軸等部位往往舍棄或者潤滑效果不良。

（2）潤滑油路易泄漏。傳統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)管路布置復雜、行程較長、接頭眾多，且斗輪堆取料機存在較多活動部件，運行時振動大，導致管路接頭易松動泄漏，造成斷路潤滑不良，泄漏的油污也對設備運行及人員行走形成安全隱患。

（3）系統(tǒng)耐候性差。傳統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)龐大復雜的長距離潤滑管路暴露在外，冬季低溫環(huán)境下，即使使用黏度較低的0#潤滑油，仍難以正常運行，存在較大的低溫局限性。

（4）自動化程度低。傳統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)一般在干路設有壓力表、壓力傳感器，能夠檢測干路失壓、超壓等故障。控制單元可設定控制系統(tǒng)壓力、啟動時長、間隔時間等信息，并發(fā)出油位過低報警、超壓及失壓報警，實現(xiàn)一定程度的自動控制；但無法精確檢測及控制各支路壓力、油量等，有限的自動化交互無法滿足長距離、多點位的復雜潤滑系統(tǒng)要求。

（5）檢修維護性差。傳統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)采用中心油站輻射式結(jié)構(gòu)，輸油路線長且復雜，易泄漏點較多，難以巡查到位；中心油站出現(xiàn)故障，將導致整個系統(tǒng)無法使用；自動化程度較低，難以準確顯示故障位置及類型。

（6）經(jīng)濟性低。傳統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)管路復雜行程長，布設難度大；管路易泄漏，浪費潤滑油脂；系統(tǒng)為整體式，易因為某一故障無法排除造成系統(tǒng)癱瘓而棄置。

2 斗輪堆取料機智能集中潤滑系統(tǒng)研究

針對斗輪堆取料機作為大型移動集成化設備潤滑點位多、分布廣、行程長、落差大、使用環(huán)境惡劣的特點，對現(xiàn)有的雙線集中潤滑系統(tǒng)提出了針對性的改進方案，以期從根本上解決上文所述的諸多缺陷。該改進型智能集中潤滑系統(tǒng)，摒棄了長距離主干油路分配至各支路油路的給油方式，而是根據(jù)各區(qū)域注油點分布情況，將所有潤滑點位按集中就近的原則劃分為若干個小型局部潤滑區(qū)域，每個潤滑區(qū)域設置獨立的儲油供油裝置及壓力、溫度、流量等傳感器，成為獨立的區(qū)域潤滑單元。潤滑系統(tǒng)設置PLC 中央處理器，采集各區(qū)域潤滑單元傳送來的所有信息，經(jīng)程序分析處理后，按照用戶設定向各區(qū)域潤滑單元智能發(fā)送各種執(zhí)行指令，實現(xiàn)整機潤滑系統(tǒng)自動交互式的智能運行，是一種真正自動化的潤滑系統(tǒng)。斗輪堆取料機的智能集中潤滑系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 智能集中潤滑系統(tǒng)分區(qū)

2.1 集中潤滑系統(tǒng)主要部件功能及作用

（1）中央控制系統(tǒng)。主要由中央PLC 處理器、I/O 設備等組成，其主要作用有：采集各區(qū)域潤滑單元傳感器信息，接收用戶指令，分析處理數(shù)據(jù)指令，向各區(qū)域潤滑單元發(fā)送執(zhí)行指令等[3]。

（2）傳感裝置。主要包含油壓傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、液位傳感器及各信號傳輸線路等。油壓傳感器采用黏稠液體專用型，設置于區(qū)域油站干路及各支路上，采集各管路油壓，用于PLC 系統(tǒng)作管路泄漏、堵塞分析。流量傳感器采用渦輪式，分布于各區(qū)域油站支路上，采集各管路輸送的潤滑油量，作為PLC向各潤滑點定量供油的控制依據(jù)。溫度傳感器采集各區(qū)域管路溫度，供PLC 做溫度壓力補償及伴熱裝置啟動依據(jù)。液位傳感器布置于各區(qū)域油站的儲油箱上，向PLC 提供儲油量信息，實現(xiàn)低液位報警及斷油停機功能。信號傳輸線路采用多芯信號線，并由鋼制穿線管保護，進行穩(wěn)定信號傳輸。

（3）執(zhí)行元件。主要包含油泵、電磁分配閥、流量控制器等。根據(jù)潤滑脂黏度阻力較大的特性，油泵采用動作效率較高的容積式柱塞泵，輸出壓力在40 MPa 左右，以達到有效的管路壓力[3]。電磁分配閥采用二位二通至多路多通式，接收PLC 模塊發(fā)送的指令，由電磁閥控制各路通斷換向，實現(xiàn)科學有效分配的目的。流量控制器采用橢圓渦輪式，能夠在某一支路達到設定流量時關閉該線路，防止注油量過大造成軸承高溫和油脂浪費；帶有遠傳功能的流量控制器能夠兼作流量傳感器，為PLC 提供支路潤滑油量信號。

（4）其他部件。主要有過濾裝置、伴熱裝置、保護裝置等。過濾裝置包含儲油罐底部過濾網(wǎng)、泵前過濾器。油罐過濾網(wǎng)一般選用100 目不銹鋼網(wǎng)。泵前過濾器為可更換濾芯式，帶有污染指示，方便觀察及拆卸更換。伴熱裝置有罐體加熱器、管路伴熱帶等裝置，配合管路保溫層及外保護層，為低溫環(huán)境下油路正常運行提供保障。保護裝置主要有油路溢流閥、信號線穿線管等，保護油路、電路安全，防止破壞。

以回轉(zhuǎn)平臺潤滑區(qū)域示例圖為例，展示斗輪堆取料機智能集中潤滑系統(tǒng)的工作原理，如圖3 所示：

圖3 回轉(zhuǎn)平臺潤滑區(qū)域示例

2.2 改進后的主要優(yōu)點

（1）穩(wěn)定性高。智能集中潤滑系統(tǒng)采用分散布置、集中控制的方式，使用信號傳輸線路代替長距離輸油管路，杜絕了管路過長造成的泄漏、遲滯、易損、不均等諸多弊端，極大提高了潤滑系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

（2）實現(xiàn)精準潤滑。由于實現(xiàn)了小型化、局域化，引入了各支路的壓力傳感器、流量傳感器等信號采集設備及多路電磁閥、流量控制器等精準執(zhí)行裝置，使得智能集中潤滑系統(tǒng)各區(qū)域支路的狀態(tài)能實時反饋，中央PLC 處理器也能夠?qū)崟r控制各支路潤滑動作，對各末端注油點進行精準潤滑。

（3）潤滑分區(qū)劃分合理。由于智能集中潤滑系統(tǒng)采用了信號電纜控制代替長距離輸油管路，使得潤滑分區(qū)不受壓差及距離限制，可以實現(xiàn)更為合理的潤滑劃分。本系統(tǒng)將潤滑分區(qū)劃分為斗輪部位潤滑區(qū)域、回轉(zhuǎn)平臺潤滑區(qū)域、行走機構(gòu)潤滑區(qū)域、俯仰平臺潤滑區(qū)域、尾車平臺潤滑區(qū)域，每個潤滑區(qū)域就近分配注油點，涵蓋了所有潤滑點位。

（4）自動運行，潤滑效率高。由于智能集中潤滑系統(tǒng)采用了多區(qū)域集中遠程控制模式，控制方式為PLC 程序控制，采集及控制信息豐富，可設計開發(fā)高效的潤滑程序控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化控制、多參數(shù)調(diào)節(jié)、全數(shù)據(jù)反饋等功能。潤滑系統(tǒng)可根據(jù)用戶輸入的信息，分區(qū)域、定時、定量、全天候精準潤滑，并可根據(jù)不同工況、季節(jié)自由設定程序。

（5）人機交互友好高效。智能集中潤滑系統(tǒng)采用PLC 控制終端，可根據(jù)用戶要求設計適用界面，接入和顯示各類傳感信息，通過鍵盤、觸屏等裝置對輸入信息、控制參數(shù)進行自由設定，可操作性極高。由于界面可實時顯示各區(qū)域潤滑系統(tǒng)的信息，甚至可具體到某一潤滑點位，操作人員無需具備特殊技能也能直觀簡便地了解運行狀況，準確讀取故障信息，極大提高了工作效率。

（6）維護檢修方便。由于智能集中潤滑系統(tǒng)各區(qū)域潤滑單元相對獨立，PLC 中央處理系統(tǒng)界面集成了大量的傳感信息，能夠直觀顯示分區(qū)域故障，極大提高了維修效率。信號傳輸線路由金屬穿線管保護，油路為金屬管路，距離分布簡短高效，這些設計從根本上杜絕了線路故障引起的查找繁瑣、排除困難等問題。

（7）耐候性較好。本智能集中潤滑系統(tǒng)采用信號傳輸線路取代傳統(tǒng)長距離輸油管線，短距離輸油線路上設有伴熱、保溫等裝置，大大提高了輸油管路在低溫、粉塵、振動、運動環(huán)境下的穩(wěn)定性。

（8）經(jīng)濟效益好。智能集中潤滑系統(tǒng)省略了大量主干線路輸油管道，減少了管路接頭泄漏造成的油脂浪費；其穩(wěn)定性高、故障率低、易排查維修的特點，極大節(jié)省了維修費用；其自動化程度高、簡便易用的優(yōu)勢，又大大降低了潤滑人力的投入。

（9）具有可拓展性。智能潤滑系統(tǒng)具有開源及可控性特點，可接駁軸承溫度信號、軸承振動信號、環(huán)境溫度等多種傳感信號，通過預設數(shù)據(jù)比對，可實現(xiàn)軸承高溫及振動補償潤滑、根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)控油溫等功能。

3 結(jié)論

通過對傳統(tǒng)雙線集中潤滑系統(tǒng)的使用觀察，總結(jié)其存在的各項缺陷并分析產(chǎn)生原因，在此基礎上對現(xiàn)有的集中潤滑系統(tǒng)提出了針對性的改進方案，采用合理細分潤滑區(qū)域、潤滑區(qū)域小型化、遠程集中控制的方式，從根本上解決了傳統(tǒng)集中潤滑裝置的諸多缺陷。在今后的工作學習過程中，將持續(xù)研究斗輪堆取料機運行原理，總結(jié)工作經(jīng)驗，提出更多的合理化改進措施，為本行業(yè)發(fā)展做出努力。