智能潤(rùn)滑系統(tǒng)在百花嶺選礦廠的應(yīng)用

張曉峰,楊俊德

(1.金堆城鉬業(yè)公司,陜西渭南 714102;2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410017)

智能潤(rùn)滑系統(tǒng)在百花嶺選礦廠的應(yīng)用

張曉峰1,楊俊德2

(1.金堆城鉬業(yè)公司,陜西渭南 714102;2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410017)

金堆城鉬業(yè)公司百花嶺選礦廠的九臺(tái)球磨機(jī)和分級(jí)機(jī)采用了三套CSUPG-III型智能干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng),該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)和分級(jí)機(jī)的關(guān)鍵點(diǎn)的智能潤(rùn)滑,采用容積式計(jì)量,不僅給油量和給油周期可數(shù)字化調(diào)整,還可監(jiān)控關(guān)鍵軸的溫度,并實(shí)現(xiàn)了潤(rùn)滑系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控。

球磨機(jī);分級(jí)機(jī);智能潤(rùn)滑;容積式計(jì)量;計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控

金堆城鉬業(yè)公司百花嶺選礦廠磨浮車間的球磨機(jī)和分級(jí)機(jī)屬布控A類設(shè)備,軸承和開(kāi)式齒輪潤(rùn)滑十分關(guān)鍵。多年來(lái)主要采用人工潤(rùn)滑方式,油量控制不準(zhǔn),容易造成油量不足、油量浪費(fèi)等現(xiàn)象,欠潤(rùn)滑加快了設(shè)備的老化,導(dǎo)致設(shè)備故障率升高,維修費(fèi)用也較大。不足之處表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:(1)因人工加油頻度不會(huì)太高,所以一般是加油時(shí)油量過(guò)量,導(dǎo)致浪費(fèi)。而油量減少時(shí)又不能及時(shí)補(bǔ)充導(dǎo)致潤(rùn)滑不良;(2)設(shè)備潤(rùn)滑不良如果造成意外停機(jī),不僅增加維護(hù)、檢修成本,還使產(chǎn)量減少。導(dǎo)致成本提高,企業(yè)利潤(rùn)減少;(3)人工加油時(shí)離機(jī)器旋轉(zhuǎn)部件很近,容易產(chǎn)生安全事故。

干油的管道輸送、自動(dòng)潤(rùn)滑和開(kāi)式齒輪的噴油潤(rùn)滑,在鋼鐵和電力企業(yè)已經(jīng)取得了一些成果,但在礦山設(shè)備仍缺少使用。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,選廠改進(jìn)部分噴油潤(rùn)滑裝置的不足,安裝三臺(tái)噴油干油一體化智能潤(rùn)滑系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)球磨機(jī)、分級(jí)機(jī)關(guān)鍵齒輪的潤(rùn)滑,取得了明顯效果。

1 浮選車間智能噴油干油潤(rùn)滑系統(tǒng)布置概況

車間有九臺(tái)球磨機(jī)、九套分級(jí)機(jī),每臺(tái)球磨機(jī)由一臺(tái)1 250 kW同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),球磨機(jī)軸瓦和同步機(jī)軸瓦采用油池潤(rùn)滑。

每臺(tái)球磨機(jī)的大齒輪需要一個(gè)噴油潤(rùn)滑,由于大齒輪較寬,安裝一個(gè)三噴嘴的噴板;每臺(tái)球磨機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪兩邊軸承各需要一個(gè)干油潤(rùn)滑點(diǎn),一臺(tái)球磨機(jī)需要兩個(gè);每臺(tái)分級(jí)機(jī)四個(gè)干油潤(rùn)滑點(diǎn);兩套傘齒每套一個(gè)噴油噴嘴,一套驅(qū)動(dòng)直齒,一個(gè)噴油噴嘴。每套分級(jí)機(jī)共三個(gè)噴嘴。

每三套球磨機(jī)和分級(jí)機(jī)可用一套CSUPG-III型噴油干油一體化智能潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)定量加油。潤(rùn)滑系統(tǒng)噴油需要壓縮空氣,三套系統(tǒng)配置一套空壓機(jī)工作站,空壓機(jī)工作站為三套噴油干油一體化智能潤(rùn)滑系統(tǒng)提供壓縮空氣。

同步機(jī)兩個(gè)軸承每邊一個(gè)測(cè)溫元件,球磨機(jī)軸瓦每邊兩個(gè)測(cè)溫元件,三套球磨、同步機(jī)共18個(gè)溫度點(diǎn)。溫度檢測(cè)由溫度控制箱完成。溫度控制箱共三套。

三套干油、噴油一體化潤(rùn)滑裝置連到自動(dòng)化監(jiān)控室的監(jiān)控電腦。并且連到休息室進(jìn)行聲光報(bào)警,以便及時(shí)處理。

如圖1所示,為一套干油、噴油智能潤(rùn)滑系統(tǒng)示意圖。

圖1中有干油管,有壓縮空氣管和噴射油管,電纜和電氣信號(hào)回路用黑色雙線表示。溫度控制箱有18個(gè)溫度表,與每個(gè)溫度元件之間電纜連接,18個(gè)溫度標(biāo)的輸出是485接口,全部并聯(lián)連接到主控柜中PLC的“0”號(hào)串行通信口。主控柜通過(guò)電纜控制油泵、電磁閥干油噴油分油箱等。

系統(tǒng)的信號(hào)流通如圖2所示。

圖1 干油、噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)示意圖

圖2 系統(tǒng)的信號(hào)流通圖

控制柜通過(guò)485接口的A、B線讀取溫度控制箱中各個(gè)溫度儀表的數(shù)值,連同其控制的潤(rùn)滑參數(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口連通到控制室的監(jiān)控電腦,監(jiān)控電腦通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)控和控制三個(gè)潤(rùn)滑站的工作情況和潤(rùn)滑站PLC轉(zhuǎn)來(lái)的溫度數(shù)據(jù)。為了能使工人及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常,休息室還放置一個(gè)觸摸屏和閃光報(bào)警器,當(dāng)閃光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警時(shí),工人可以從觸摸屏上查出是哪一個(gè)溫度點(diǎn)異常了。

2 CSUPG-III干油噴油一體化智能潤(rùn)滑系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用電磁給油器控制給油量,采用容積式計(jì)量流量傳感器檢測(cè)實(shí)際給油正常與否。通過(guò)PLC控制和計(jì)算機(jī)管理,實(shí)現(xiàn)了設(shè)備潤(rùn)滑的智能化。具備了按需供油、實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警和網(wǎng)絡(luò)通訊等功能。

系統(tǒng)主要包括微機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)、主控系統(tǒng)、溫度控制箱、高壓油泵、干油控制箱、噴油控制箱、空壓機(jī)站、供油管路、供氣管路、控制線路等。

2.1 智能潤(rùn)滑系統(tǒng)基本工作原理

CSUPG-III型智能潤(rùn)滑系統(tǒng)的基本工作原理是:

1.PLC現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)的PLC從其輸入端口讀取各種輸入信號(hào)(如操作按鈕的位置、計(jì)量脈沖信號(hào)、其它傳感器信號(hào)等),按照設(shè)計(jì)好的控制流程進(jìn)行邏輯分析與連鎖處理(如油泵啟停邏輯、給油電磁閥開(kāi)閉邏輯、給油量閉環(huán)控制邏輯、故障判斷邏輯等),再發(fā)出相應(yīng)控制輸出指令到PLC的輸出端口, PLC的輸出端口連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如油泵電機(jī)接觸器啟停、給油器電磁閥開(kāi)閉、聲光報(bào)警指示等),執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)動(dòng)作。

2.當(dāng)潤(rùn)滑周期開(kāi)始時(shí),PLC啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵,潤(rùn)滑油泵將儲(chǔ)脂桶中的潤(rùn)滑油吸入油泵并加壓輸出到單線給油管;同時(shí),給油管上的壓力開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)檢測(cè)給油壓力,當(dāng)檢測(cè)到給油壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí),按程序設(shè)定向本潤(rùn)滑周期的各潤(rùn)滑點(diǎn)發(fā)給油命令。

3.PLC發(fā)給控制柜內(nèi)通訊控制器的給油命令包括潤(rùn)滑點(diǎn)編號(hào)和命令類別,通訊控制器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換,并通過(guò)分油箱控制總線廣播傳輸?shù)剿须娍胤钟拖渲械闹悄芸刂破髦?。智能控制器根?jù)潤(rùn)滑指令控制相應(yīng)電磁閥通斷,每次只向其控制的一個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)給油。安裝在分油箱中的容積式流量傳感器在線計(jì)量該潤(rùn)滑點(diǎn)的實(shí)際給油量,并按照PLC命令中的給油量進(jìn)行閉環(huán)控制。

4.當(dāng)潤(rùn)滑點(diǎn)是噴油潤(rùn)滑點(diǎn)時(shí),采用噴油分油箱,其進(jìn)油口接在噴油油脂的主油管。當(dāng)噴油潤(rùn)滑點(diǎn)工作時(shí),智能控制器還打開(kāi)相應(yīng)的氣閥,以便相應(yīng)油嘴的有能夠被壓縮空氣噴出。

5.兩個(gè)潤(rùn)滑泵一臺(tái)工作一臺(tái)備用,當(dāng)啟動(dòng)工作泵不能正常泵油時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)備用泵進(jìn)行潤(rùn)滑作業(yè),并報(bào)潤(rùn)滑泵故障。

6.PLC按照不同潤(rùn)滑周期選擇不同的潤(rùn)滑點(diǎn)循環(huán)順序給油。

7.PLC存儲(chǔ)各潤(rùn)滑點(diǎn)實(shí)際給油累計(jì)量和故障記錄,供生產(chǎn)維護(hù)管理用。

8.PLC與上位計(jì)算機(jī)或DCS連接后實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控,并可進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計(jì)分析。

2.2 智能分油箱的工作原理

智能分油箱的組成示意圖如圖3所示。

圖3 智能分油箱組成示意圖

智能分油箱由四部分組成:智能控制器、過(guò)濾器、電磁給油器和油流傳感器。智能控制器接受來(lái)自分油箱控制總線的命令信息,并根據(jù)通訊協(xié)議進(jìn)行串行碼的解析邏輯處理,然后選擇一路電磁給油器給油。電磁給油器控制油路的通油和斷油,潤(rùn)滑點(diǎn)切換和給油量計(jì)量由PLC、油流定量傳感器、智能控制器共同完成。過(guò)濾器將來(lái)自給油管潤(rùn)滑脂中夾帶的渣屑過(guò)濾,以免堵塞油路。

每臺(tái)智能分油箱有一路進(jìn)油口,1～4路出油口,每個(gè)出油口對(duì)應(yīng)一個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)。每路給油部件又包括一個(gè)電磁給油器和一個(gè)油流傳感器。各路電磁給油器工作時(shí)互不關(guān)聯(lián),其通油和斷油僅僅分別受智能控制器的控制。富余出油口可以直接封堵,無(wú)須打并。擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)?；蛟黾訚?rùn)滑點(diǎn)只需增加智能分油箱數(shù)量,分配新的潤(rùn)滑點(diǎn)編號(hào),延長(zhǎng)給油管和電氣線路。

電磁給油器和油流定量傳感器的工作原理如圖4所示。

圖4 電磁給油器和油流定量傳感器

圖4中,彈簧在右邊安裝,電磁鐵在左邊安裝。左圖是電磁鐵無(wú)電時(shí),閥芯在左位的情況,P口和A口相通,B口和D口相通,油流定量傳感器的柱塞(上部的)在油壓的作用下運(yùn)動(dòng)到右極限位置,油流定量傳感器右腔的潤(rùn)滑脂從D口排出;右圖是電磁鐵有電時(shí)閥芯在右位的情況,P口和B口相通,A口和D口相通;油流定量傳感器的柱塞在油壓的作用下運(yùn)動(dòng)到左極限位置,油流定量傳感器左腔的潤(rùn)滑脂從D口排出。電磁給油器的閥芯每往復(fù)一次,D口排出兩個(gè)定量腔的潤(rùn)滑油。

2.3 噴油分油箱的工作原理

噴油分油箱的工作原理如圖5所示。

圖5 噴油分油箱工作原理

噴油油站的出口設(shè)有容積式流量傳感器,可以對(duì)流過(guò)其的油脂進(jìn)行精確容積式計(jì)量。容積式流量傳感器的工作原理是壓力油經(jīng)過(guò)流量傳感器時(shí)被流量傳感器內(nèi)的機(jī)構(gòu)分成一份一份。每有一份油脂通過(guò)流量傳感器,流量傳感器就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)。

當(dāng)噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)工作時(shí),控制系統(tǒng)依次打開(kāi)噴嘴前的電磁閥(以下簡(jiǎn)稱噴嘴閥,工作時(shí)一個(gè)時(shí)刻只打開(kāi)一個(gè)電磁閥)。

假設(shè)1#噴油分油箱的每個(gè)噴嘴一次需要噴油15 mL,2#噴油分油箱的每個(gè)噴嘴一次需要噴油30 mL,則噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作過(guò)程為:

1.控制系統(tǒng)打開(kāi)油泵,油壓升起來(lái)以后,控制系統(tǒng)打開(kāi)1#噴嘴的氣閥,1#噴嘴進(jìn)行前噴氣,前噴氣后,控制系統(tǒng)保持1#噴嘴氣閥接通,打開(kāi)1#噴嘴油閥開(kāi)始1#噴嘴的噴油,潤(rùn)滑油流過(guò)容積計(jì)量流量傳感器,流量傳感器將信號(hào)傳送到控制系統(tǒng),當(dāng)流過(guò)流量傳感器的油量達(dá)到15 mL,控制系統(tǒng)關(guān)閉1#噴嘴油閥,如果長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到15 mL甚至沒(méi)有流量則表明該噴嘴堵,控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警,1#噴嘴噴油后進(jìn)入1#噴嘴后噴氣,后噴氣結(jié)束開(kāi)始控制2#噴嘴工作, 2#噴嘴的工作過(guò)程與1#噴嘴相同。

2.2#噴油分油箱工作時(shí),控制系統(tǒng)打開(kāi)傘齒噴嘴的氣閥,傘齒噴嘴進(jìn)行前噴氣,前噴氣后,控制系統(tǒng)保持傘齒噴嘴氣閥接通,打開(kāi)傘齒噴嘴油閥開(kāi)始傘齒噴嘴的噴油,潤(rùn)滑油流過(guò)容積計(jì)量流量傳感器,流量傳感器將信號(hào)傳送到控制系統(tǒng),當(dāng)流過(guò)流量傳感器的油量達(dá)到30 mL,控制系統(tǒng)關(guān)閉傘齒噴嘴油閥,進(jìn)入傘齒噴嘴后噴氣,后噴氣結(jié)束開(kāi)始控制直齒噴嘴工作,直齒噴嘴的工作過(guò)程與傘齒噴嘴相同。

從以上的工作過(guò)程描述可以看出,整個(gè)系統(tǒng)可以有多個(gè)噴板,每個(gè)噴板可以有不同數(shù)量的噴嘴,但是不管有多少個(gè)噴板,噴嘴的編號(hào)卻是統(tǒng)一編的,即:不同的噴油分油箱的噴嘴編號(hào)不會(huì)相同,是唯一的。這樣設(shè)計(jì)提高潤(rùn)滑系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性,同時(shí)又使得一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)噴嘴工作,降低了噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)氣源和油泵出油量的要求。

2.4 容積式流量計(jì)

容積式流量傳感器的組成示意圖如圖6所示。

圖6 容積式流量計(jì)的組成示意圖

容積式流量計(jì)的計(jì)量原理為:容積式流量計(jì)內(nèi)有固定容積的油腔,一個(gè)磁性滑芯,一個(gè)計(jì)量發(fā)信器。壓力油進(jìn)入油腔后推動(dòng)磁性滑芯靠近脈沖發(fā)生器,當(dāng)油腔充滿時(shí),磁性滑芯與計(jì)量發(fā)信器接觸,計(jì)量發(fā)信器發(fā)出一個(gè)計(jì)量脈沖。每流過(guò)一份固定容積潤(rùn)滑油,計(jì)量發(fā)信器便發(fā)出一個(gè)計(jì)量脈沖。PLC通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)累計(jì)潤(rùn)滑油量(即加到潤(rùn)滑點(diǎn)的潤(rùn)滑油容積值)。容積式流量計(jì)有多種規(guī)格,每個(gè)脈沖代表的潤(rùn)滑油量從1 mL/脈沖到5 mL/脈沖。容積式流量計(jì)的輸出脈沖僅與其中通過(guò)的潤(rùn)滑油的容積量有關(guān),與油的壓力無(wú)關(guān)。

2.5 報(bào)警處理

故障檢測(cè)和報(bào)警處理是CSUPG-III型智能潤(rùn)滑系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可靠潤(rùn)滑的主要手段。主要措施為:

1.給油管上壓力變送器檢測(cè)給油管壓力。當(dāng)給油管壓力高于設(shè)定上限或低于下限時(shí)發(fā)出油泵故障報(bào)警信號(hào),若設(shè)計(jì)有備用油泵,則還自動(dòng)切換到備用油泵運(yùn)行。

2.儲(chǔ)脂桶油位傳感器檢測(cè)桶內(nèi)潤(rùn)滑脂油位,當(dāng)油位溢出或油空時(shí)發(fā)出油位報(bào)警信號(hào)。

3.電控分油箱內(nèi)的容積式流量傳感器還檢測(cè)潤(rùn)滑點(diǎn)堵漏狀態(tài),若未向某潤(rùn)滑點(diǎn)發(fā)出給油信號(hào)或已發(fā)出停油信號(hào),但容積式流量傳感器檢測(cè)到該潤(rùn)滑點(diǎn)仍有潤(rùn)滑油流出,則發(fā)該點(diǎn)泄漏故障信號(hào)。反之,若已向某潤(rùn)滑點(diǎn)發(fā)出給油信號(hào),但油流開(kāi)關(guān)沒(méi)有檢測(cè)到該潤(rùn)滑點(diǎn)有潤(rùn)滑油流出,則發(fā)該點(diǎn)堵塞故障信號(hào)。

4.總給油管容積式流量計(jì)配合檢測(cè)給油管堵漏狀態(tài)。若未向任何潤(rùn)滑點(diǎn)發(fā)出給油命令,但容積式流量計(jì)有給油反饋信號(hào),則發(fā)出總給油管泄漏故障信號(hào)。若檢測(cè)到處于末端的一批潤(rùn)滑點(diǎn)都發(fā)出堵塞故障信號(hào)或所有潤(rùn)滑點(diǎn)都出現(xiàn)堵塞故障,則給油管出現(xiàn)堵塞故障。

5.安裝在重要潤(rùn)滑點(diǎn)處的溫度傳感器檢測(cè)摩擦副處的溫度,當(dāng)摩擦溫度高于設(shè)定上限值時(shí)發(fā)出摩擦過(guò)熱故障信號(hào)。

6.報(bào)警信號(hào)可進(jìn)行聲光指示,也可在中文操作屏上查詢顯示詳細(xì)情況,還可通過(guò)外接報(bào)警器進(jìn)行遠(yuǎn)程連鎖報(bào)警。

7.上位計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作狀態(tài),并通過(guò)顯示屏畫面顯示。并可進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計(jì)分析。

3 應(yīng)用效果

該智能潤(rùn)滑系統(tǒng)自投用以來(lái)運(yùn)行平穩(wěn),取得良好的效果。

1.延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命,合理定量的潤(rùn)滑減少了設(shè)備的故障率,提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率1.8%,提高了選礦廠的產(chǎn)能。

2.開(kāi)式齒輪磨損量約減少三分之一,相當(dāng)于齒輪壽命延長(zhǎng)3 a。不僅減少備件消耗,還減少檢修維護(hù)時(shí)間,提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

3.良好潤(rùn)滑減少了設(shè)備的運(yùn)行阻力,減少了設(shè)備的動(dòng)力消耗,千噸礦石消耗電力月降低1.31%。

4.潤(rùn)滑點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,提高了潤(rùn)滑維護(hù)工作的生產(chǎn)效率。潤(rùn)滑點(diǎn)堵塞發(fā)現(xiàn)及時(shí),潤(rùn)滑點(diǎn)故障后50 min內(nèi)即可發(fā)現(xiàn),改造前一般只有當(dāng)機(jī)器振動(dòng)過(guò)大或軸承磨壞才能發(fā)現(xiàn)故障,多在半月以后。為故障處理提供了及時(shí)的依據(jù),同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5.潤(rùn)滑油的精確計(jì)量避免了以往的過(guò)量給油,根據(jù)使用情況推算,較人工加油節(jié)約潤(rùn)滑油45%以上。

4 結(jié) 論

選礦廠球磨機(jī)、分級(jí)機(jī)等主體設(shè)備潤(rùn)滑的好壞,直接影響設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率和部件的使用壽命。該選廠采用的該型智能潤(rùn)滑系統(tǒng),使選礦廠主體設(shè)備的潤(rùn)滑又上了一個(gè)新臺(tái)階,是選礦廠主體設(shè)備潤(rùn)滑的發(fā)展趨勢(shì)。

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Abstract:In the Baihualing concentrator Jinduicheng molybdenum company,nine mill and classifier used three CSUPG-Ⅲintelligent dry oil lubrication systems which achieved the smart lubrication of the key point in the mill and classifier.Using the volumetric measurement,not only the oil volume and the oil cycle can be adjusted digitally but also monitors the temperature of critical axis,and achieved the computer monitor of the lubrication system.

Key words:ball mill;grader;smart lubrication;displacement measurement;remote monitoring computer

Application of the Intelligent Lubrication System in Baihualing Concentrator

ZHANG Xiao-feng1,YANGJun-de2
(1.JinDuiCheng Molybdenum Company,Weinan714102,China;
2.School of GeoScience and Inf os-Physics,Central South University,Changsha410017,China)

TH117.2

A

1003-5540(2011)06-0054-06

2011-09-26

張曉峰(1972-),男,工程師,主要從事設(shè)備管理工作。