礦山主體設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)的信息化、自動(dòng)化升級(jí)與應(yīng)用

寧振明

（河北鋼鐵集團(tuán)灤縣司家營(yíng)鐵礦，河北 唐山 063700）

1 傳統(tǒng)礦山設(shè)備普遍狀況

球磨設(shè)備是金屬礦山的常見設(shè)備，更是生產(chǎn)過(guò)程中的主要設(shè)備。由于球磨機(jī)設(shè)備使用壽命基本伴隨著礦山開采的整個(gè)周期，受出廠時(shí)技術(shù)條件制約，傳統(tǒng)球磨機(jī)設(shè)備的信息化、自動(dòng)化程度普遍較低。特別是關(guān)鍵部位運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、信息傳輸與顯示、配套潤(rùn)滑系統(tǒng)的自動(dòng)化控制等普遍存在不足。

球磨機(jī)設(shè)備作為選礦生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，在生產(chǎn)過(guò)程中載荷巨大，同時(shí)也保持很高的作業(yè)率。設(shè)備傳動(dòng)采用開式齒輪傳動(dòng)方式，主要特征為：重載、低速、結(jié)構(gòu)尺寸較大，工作條件苛刻。原有潤(rùn)滑方式存在多方面的不足，一直制約著設(shè)備潤(rùn)滑管理的提升和整個(gè)球磨系統(tǒng)作業(yè)率的進(jìn)一步提高，主要存在以下缺點(diǎn)：

（1）潤(rùn)滑系統(tǒng)依靠手動(dòng)且僅能在一定范圍內(nèi)調(diào)整，對(duì)作業(yè)人員的技能水平及責(zé)任心具有很大的依賴性；滴濺式的潤(rùn)滑方式造成齒輪嚙合過(guò)程部分位置出現(xiàn)潤(rùn)滑死角，潤(rùn)滑效果不均衡。

（2）不能及時(shí)掌握設(shè)備實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。

（3）固化的潤(rùn)滑標(biāo)準(zhǔn)容易導(dǎo)致出現(xiàn)設(shè)備潤(rùn)滑不足或潤(rùn)滑過(guò)量的情況，潤(rùn)滑不足容易造成設(shè)備部件的不正常磨損，潤(rùn)滑過(guò)量又會(huì)造成油品的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。

（4）對(duì)作業(yè)人員的高度依賴造成系統(tǒng)運(yùn)行不確定性增加，并造成作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大。

設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中原有運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，基本以人工巡視、現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)判斷為主。這對(duì)巡檢人員責(zé)任意識(shí)，巡檢頻度要求很高。不同巡檢人員技能水平高低不平，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化趨勢(shì)的無(wú)法精確掌握等，均制約著設(shè)備日常工作中的運(yùn)行效果，進(jìn)而影響設(shè)備整個(gè)的使用壽命。隨著設(shè)備管理理論的發(fā)展，維護(hù)方式從“無(wú)能力無(wú)意識(shí)”逐步向“有能力有意識(shí)主動(dòng)”進(jìn)行轉(zhuǎn)變成為了設(shè)備管理的主要方向，設(shè)備智能化潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展也為大型礦山設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)的升級(jí)提供了動(dòng)力，使得司家營(yíng)鐵礦球磨機(jī)設(shè)備進(jìn)行智能化升級(jí)與應(yīng)用成為必要且可行。

2 設(shè)備信息化、自動(dòng)化升級(jí)的方向

（1）升級(jí)的方案一定要選擇成熟可靠的技術(shù)方案，必須保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)技術(shù)的選擇一定要滿足經(jīng)濟(jì)合理的原則。

（2）對(duì)礦山主體設(shè)備關(guān)鍵點(diǎn)位的數(shù)據(jù)采集是實(shí)現(xiàn)整個(gè)信息化升級(jí)的基礎(chǔ)，點(diǎn)位的選擇一定要合理，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的穩(wěn)定性必須要可靠。

（3）數(shù)據(jù)的處置與分析是整個(gè)自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)的依據(jù)，因此一定要合理的做好信息的傳輸、數(shù)據(jù)的分析及結(jié)果的反饋工作。

（4）集中的控制系統(tǒng)是整個(gè)信息化、自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，必須保證數(shù)據(jù)的分析與自動(dòng)化的聯(lián)動(dòng)功能同步實(shí)現(xiàn)。

3 信息化、自動(dòng)化的改造升級(jí)方案

本項(xiàng)目的總體思路是在球磨機(jī)主要部位布置傳感器并對(duì)振動(dòng)、溫度等關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)性的監(jiān)測(cè)，并安裝智能化的噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)，使整個(gè)噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)能夠依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的變化對(duì)噴油量、噴油角度、噴油周期等進(jìn)行全面的調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)球磨機(jī)設(shè)備噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)整體性的智能化改造。

升級(jí)內(nèi)容主要包括3 方面內(nèi)容。

3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的布置與安裝

對(duì)各球磨設(shè)備動(dòng)力及傳動(dòng)部位布置多點(diǎn)位的傳感器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端和風(fēng)扇端各布置1 個(gè)；小齒輪兩側(cè)軸承各布置1 個(gè)；每個(gè)主軸承布置2 個(gè)測(cè)點(diǎn)；每臺(tái)球磨機(jī)設(shè)備布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位共計(jì)8 個(gè)，采集數(shù)據(jù)以溫度和振動(dòng)為主，并做好現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備與控制系統(tǒng)的接口工作。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置示意圖：

圖1 礦山球磨設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置示意圖

3.2 潤(rùn)滑系統(tǒng)主體設(shè)備的安裝

潤(rùn)滑站的安裝：潤(rùn)滑站由高壓氣動(dòng)柱塞泵、稱重集成、壓力傳感器、控制柜等幾部分組成，潤(rùn)滑站為系統(tǒng)的核心單元，主要作用是提供動(dòng)力源和指揮各個(gè)霧化噴頭工作，收集霧化噴頭工作狀態(tài)，同時(shí)承載著與主機(jī)的連鎖，當(dāng)油桶油位低時(shí)發(fā)送信號(hào)給系統(tǒng)報(bào)警提示更換油桶，氣動(dòng)潤(rùn)滑泵是管道壓力的動(dòng)力源，當(dāng)管道壓力低時(shí)潤(rùn)滑泵開始啟動(dòng)，當(dāng)管道壓力高時(shí)潤(rùn)滑泵停止運(yùn)行，控制柜是整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)的核心單元，控制著霧化噴頭的運(yùn)行及狀態(tài)的收集，同時(shí)也對(duì)潤(rùn)滑站、噴頭及傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，按照既定的邏輯程序執(zhí)行。

給油器的安裝：由計(jì)量裝置、電磁閥和智能信息處理模塊組成,電磁閥是給油的執(zhí)行單元,由智能信息處理模塊控制并收集傳感器信息，并將噴頭工作狀態(tài)反饋給主控系統(tǒng)。

潤(rùn)滑噴頭的安裝：霧化噴頭安裝于齒輪傳動(dòng)部位，通常由多個(gè)噴頭對(duì)開齒進(jìn)行霧化潤(rùn)滑，每個(gè)噴頭安裝一個(gè)電磁閥及一個(gè)流量傳感器進(jìn)行控制，保證單個(gè)噴頭的噴油量可以控制，同時(shí)任何一個(gè)噴頭堵塞不影響其他噴頭正常工作，每一個(gè)噴頭的工作狀況能通過(guò)人機(jī)交互界面觀察到。

空氣動(dòng)力系統(tǒng)的安裝：潤(rùn)滑泵的作業(yè)過(guò)程，潤(rùn)滑油脂的霧化過(guò)程均以壓縮空氣作為動(dòng)力輸出，因此各系列需單獨(dú)布置小型空氣壓縮機(jī)設(shè)備并布置管路與現(xiàn)場(chǎng)潤(rùn)滑噴頭進(jìn)行連接。

3.3 控制系統(tǒng)的安裝

控制箱：噴油周期、控制和監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行（低油位報(bào)警、低氣壓報(bào)警、監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)），可與總控相連，監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)，并具備本地/遠(yuǎn)程的轉(zhuǎn)換功能。

HMI 監(jiān)視系統(tǒng)：通過(guò)人機(jī)界面操作員可監(jiān)視并操作在線噴霧潤(rùn)滑系統(tǒng)。

系統(tǒng)采用觸摸屏進(jìn)行控制，同時(shí)監(jiān)控設(shè)備潤(rùn)滑狀況，系統(tǒng)中所有霧化噴頭噴油狀態(tài)實(shí)時(shí)可見，監(jiān)控系統(tǒng)中包含霧化噴頭運(yùn)行記錄及故障記錄等諸多功能。系統(tǒng)具備軟件升級(jí)服務(wù)，通過(guò)對(duì)軟件部分的不斷升級(jí)，完善增加系統(tǒng)功能。

4 升級(jí)的創(chuàng)新點(diǎn)與實(shí)施效果

4.1 關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)

球磨設(shè)備原有潤(rùn)滑系統(tǒng)的作業(yè)方式標(biāo)準(zhǔn)固化，僅能進(jìn)行一定范圍內(nèi)手動(dòng)調(diào)整，對(duì)作業(yè)人員的技能水平及責(zé)任心具有很大的依賴性；對(duì)作業(yè)人員巡檢的過(guò)度依賴造成作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大并不能及時(shí)掌握設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)；固化的潤(rùn)滑標(biāo)準(zhǔn)容易導(dǎo)致出現(xiàn)設(shè)備潤(rùn)滑不足或潤(rùn)滑過(guò)量的情況，潤(rùn)滑不足容易造成設(shè)備部件的過(guò)早磨損，潤(rùn)滑過(guò)量又會(huì)造成油品的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。

潤(rùn)滑系統(tǒng)的智能化升級(jí)改造最大程度利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、智能化技術(shù)的發(fā)展成果，從以下多方面進(jìn)行系統(tǒng)性的升級(jí)與提升：①每臺(tái)設(shè)備不同檢測(cè)部位傳感器的精確布置，使得設(shè)備運(yùn)行狀況能夠得到實(shí)時(shí)精確的檢測(cè)，并為整個(gè)噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)的調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐。②智能在線噴霧潤(rùn)滑系統(tǒng)與主機(jī)連鎖，設(shè)備停機(jī)，在線噴霧潤(rùn)滑自動(dòng)停止。每個(gè)點(diǎn)的噴油量，循環(huán)時(shí)間根據(jù)實(shí)際需要任意可調(diào)，單點(diǎn)噴油量精確到1ml。③每臺(tái)設(shè)備設(shè)多個(gè)霧化噴頭，各個(gè)霧化噴頭的噴油制度及噴油量可隨意調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)霧化噴頭的不相同噴油制度。計(jì)量裝置即時(shí)監(jiān)測(cè)霧化噴頭噴油狀態(tài)，有故障及時(shí)報(bào)警。用計(jì)量傳感器與電磁閥實(shí)現(xiàn)霧化噴頭故障的一對(duì)一檢測(cè)。堵塞點(diǎn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。

4.2 實(shí)施效果

直接效益：

（1）對(duì)齒輪的保護(hù)：智能在線噴霧潤(rùn)滑此舉能有效防止?jié)櫥?lái)的潤(rùn)滑隱患，防止齒輪損傷的進(jìn)一步惡化，延長(zhǎng)齒輪壽命。

（2）人工成本：智能在線噴霧潤(rùn)滑的革新基本上告別了人員的現(xiàn)場(chǎng)操作，全信息化管理體系，通過(guò)智能在線噴霧潤(rùn)滑軟件可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面管理。

（3）動(dòng)力的消耗：智能在線噴霧潤(rùn)滑的革新促使開齒都達(dá)到精益潤(rùn)滑的目的，潤(rùn)滑是減少摩擦最行之有效的辦法，摩擦是動(dòng)力消耗最大的一部分，每個(gè)潤(rùn)滑部位的精益潤(rùn)滑是減少動(dòng)力消耗最行之有效的方法。同時(shí)減小了油池對(duì)開齒的阻力，一定程度上能夠減小電能的消耗。

（4）摩擦副的使用壽命：智能在線噴霧潤(rùn)滑的革新旨在于對(duì)每一個(gè)摩擦副進(jìn)行智能在線噴霧潤(rùn)滑，合理的潤(rùn)滑是延長(zhǎng)摩擦副部件壽命最有效的辦法。

（5）維護(hù)費(fèi)用的降低：設(shè)備使用壽命的延長(zhǎng)，直接影響著設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用、維護(hù)工器具及人力的投入。

間接效益：

（1）作業(yè)率的提高：時(shí)間開動(dòng)率、性能開動(dòng)率、合格品率的提高是每一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的追求，智能在線噴霧潤(rùn)滑通過(guò)降低設(shè)備故障率，進(jìn)而促進(jìn)整體作業(yè)率的提高。

（2）故障的快速診斷：智能在線噴霧潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)每個(gè)噴頭的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并診斷，智能在線噴霧潤(rùn)滑通過(guò)智能診斷能夠很快的查找到故障原因，提高作業(yè)效率。

（3）污染排放的降低：溢出設(shè)備的油脂造成工作環(huán)境的惡化，通過(guò)改造改變油脂溢出設(shè)備的現(xiàn)狀。

（4）設(shè)備的巡檢安全：設(shè)備潤(rùn)滑狀況監(jiān)測(cè)在以往的巡檢過(guò)程中多數(shù)通過(guò)肉眼觀看，每次都要親臨現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)疑增加設(shè)備巡檢人員的安全隱患，智能在線噴霧潤(rùn)滑系統(tǒng)可以通過(guò)智能人機(jī)交互界面看到每一個(gè)霧化噴頭的噴油狀況，減少設(shè)備巡檢帶來(lái)的安全隱患。

5 推廣前景

升級(jí)后的球磨設(shè)備齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)明顯降低，整個(gè)齒輪嚙合面的潤(rùn)滑死角全面消除，同時(shí)通過(guò)對(duì)噴油潤(rùn)滑量及噴油潤(rùn)滑周期的精確控制，避免過(guò)度潤(rùn)滑造成潤(rùn)滑油脂的浪費(fèi)及廢油對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成污染。球磨機(jī)設(shè)備作為各型礦山選礦生產(chǎn)的主體設(shè)備，潤(rùn)滑系統(tǒng)智能化升級(jí)成功對(duì)于實(shí)現(xiàn)礦山主體設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)換代升級(jí)提高設(shè)備效率有很大的推廣意義。

6 結(jié)語(yǔ)

精細(xì)化是二十一世紀(jì)設(shè)備管理關(guān)鍵詞，隨著設(shè)備管理理論的發(fā)展，設(shè)備自動(dòng)化程度的不斷提高，設(shè)備智能在線噴霧潤(rùn)滑的方式也在不斷的進(jìn)步。設(shè)備維護(hù)方式從“無(wú)能力無(wú)意識(shí)”向“有能力有意識(shí)主動(dòng)”進(jìn)行轉(zhuǎn)變成為設(shè)備管理的必然趨勢(shì)，大型礦山設(shè)備運(yùn)行狀況決定著整個(gè)企業(yè)正常生產(chǎn)的順利進(jìn)行，設(shè)備管理理念從傳統(tǒng)的固化、粗獷方式向精確可靠的信息化、自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變必然成為設(shè)備管理進(jìn)步的方向，也會(huì)為大型設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供強(qiáng)有力的保證。