智能干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)在中厚板矯直機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

趙 崠 吳慶君

(1.太原重工股份有限公司矯直機(jī)研究所，山西 030024;2.淮南市石油化工機(jī)械設(shè)備公司技術(shù)部，安徽 232033)

現(xiàn)代中厚板矯直機(jī)的潤(rùn)滑部分是根據(jù)其不同部位的不同潤(rùn)滑要求由干油潤(rùn)滑、油氣潤(rùn)滑、稀油潤(rùn)滑所組成的。

目前，國內(nèi)中厚板矯直機(jī)設(shè)備的脂潤(rùn)滑系統(tǒng)多采用雙線式集中潤(rùn)滑系統(tǒng)和單線式集中潤(rùn)滑系統(tǒng)，人工潤(rùn)滑還在廣泛地應(yīng)用。這些潤(rùn)滑技術(shù)不僅不能適應(yīng)現(xiàn)代中厚板矯直機(jī)設(shè)備的更新?lián)Q代，而且經(jīng)常造成潤(rùn)滑脂的不足或過量。近些年國內(nèi)開發(fā)的自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)多是在傳統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了電氣控制裝置，潤(rùn)滑系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分沒有太大的變化，這樣傳統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的缺點(diǎn)就不可避免。

本文結(jié)合國內(nèi)中厚板矯直機(jī)的干油脂潤(rùn)滑系統(tǒng)現(xiàn)狀，介紹一種智能型干油集中多點(diǎn)潤(rùn)滑的脂潤(rùn)滑系統(tǒng)在矯直機(jī)工作輥軸承以及設(shè)備其余相對(duì)滑動(dòng)面的潤(rùn)滑應(yīng)用。該潤(rùn)滑系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，軟件采用圖形化用戶界面，實(shí)時(shí)地顯示潤(rùn)滑點(diǎn)狀況，管理員可以設(shè)置潤(rùn)滑時(shí)間和潤(rùn)滑油量等參數(shù)。該智能干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)具有獨(dú)立工作的能力，能夠適時(shí)、適量地潤(rùn)滑，保證少量而高頻率、高效率的供油。

1 干油潤(rùn)滑脂的應(yīng)用特性以及在中厚板矯直機(jī)上的應(yīng)用范圍

1.1 干油潤(rùn)滑脂應(yīng)用特性

優(yōu)點(diǎn):使用壽命長(zhǎng)，滿足苛刻條件的潤(rùn)滑，密封性好，防銹性好，使用溫度范圍寬，簡(jiǎn)化機(jī)械機(jī)構(gòu)，有緩沖減震作用。

缺點(diǎn):冷卻散熱作用不如潤(rùn)滑油，啟動(dòng)時(shí)摩擦力矩大，更換較復(fù)雜，不能帶走摩擦表面由磨損而出現(xiàn)的金屬屑和其它雜質(zhì)。

1.2 干油潤(rùn)滑脂與潤(rùn)滑油性能對(duì)比

干油潤(rùn)滑脂與潤(rùn)滑油性能對(duì)比見表1。

2 智能干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)突出的優(yōu)點(diǎn)是在設(shè)備配置、工作原理、結(jié)構(gòu)布置上都做了跨越式改進(jìn)，采用微電腦技術(shù)與可編程控制器相結(jié)合的方式，改變了以往以單線或雙線為主的傳統(tǒng)潤(rùn)滑方式。系統(tǒng)由主控設(shè)備、高壓電動(dòng)油泵、電磁給油器、流量傳感器、壓力傳感器等部件組成。

可編程控制器作為主要控制元件，為矯直機(jī)脂潤(rùn)滑的智能化控制提供了最恰當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法，可網(wǎng)絡(luò)掛接與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接以實(shí)時(shí)監(jiān)控，使得潤(rùn)滑狀態(tài)一目了然;現(xiàn)場(chǎng)給油分配直接受可編程控制器的控制，每次每點(diǎn)給油量大小，給油時(shí)間的長(zhǎng)短都能自動(dòng)控制，且能方便的進(jìn)行調(diào)整;流量傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，如有故障及時(shí)報(bào)警，且能準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)所在，便于操作人員的維護(hù)與維修。操作員可根據(jù)設(shè)備各點(diǎn)的潤(rùn)滑要求，通過文本顯示器遠(yuǎn)程調(diào)整供油參數(shù)，以適應(yīng)不同潤(rùn)滑點(diǎn)的不同潤(rùn)滑要求。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，給脂量調(diào)整方便，故障點(diǎn)容易查找，維護(hù)量小，大大減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度，避免環(huán)境污染和油脂浪費(fèi)，延長(zhǎng)矯直機(jī)使用壽命，減少維護(hù)量，提高綜合效益。

基于以上干油潤(rùn)滑脂特性，脂潤(rùn)滑適用于中厚板矯直機(jī)工作輥軸承的滾動(dòng)潤(rùn)滑及滑板、AGC缸球面壓頭、偏心軸套的滑動(dòng)潤(rùn)滑。

表1 干油潤(rùn)滑脂與潤(rùn)滑油性能對(duì)比Table 1 Properties comparison between lubricating grease and lubricating oil

2.1 智能干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):

(1)自由排序，按需加油。按設(shè)定程序、根據(jù)需要自由選擇供油順序;對(duì)每一點(diǎn)供油可根據(jù)需要任意設(shè)定油量;給油時(shí)間、間隔時(shí)間可根據(jù)需要任意設(shè)定;供油可與系統(tǒng)設(shè)備連鎖。

(2)逐點(diǎn)檢測(cè)。區(qū)別于壓力、壓差信號(hào)。實(shí)時(shí)檢測(cè)油在管道內(nèi)的位移信號(hào);準(zhǔn)確檢測(cè)各潤(rùn)滑點(diǎn)的供油狀態(tài);檢測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋。

(3)故障查詢，智能判斷。可判斷每個(gè)故障點(diǎn)、潤(rùn)滑元件的具體位置;可判斷出故障類型(堵、漏、卡、壞);程序內(nèi)有經(jīng)多年實(shí)踐積累的故障類型數(shù)據(jù)庫供實(shí)際使用參考。

(4)人機(jī)對(duì)話遠(yuǎn)程監(jiān)控。在電腦上實(shí)現(xiàn)手、自動(dòng)切換;適用、滿足現(xiàn)代工廠自動(dòng)化生產(chǎn)的需要;真實(shí)反映每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的供油狀態(tài)、讓設(shè)備管理人員做到心中有數(shù);遠(yuǎn)程設(shè)定、調(diào)整每點(diǎn)供油參數(shù);能滿足矯直機(jī)干油集中潤(rùn)滑的迫切需要。

(5)為用戶創(chuàng)造使用價(jià)值。節(jié)約費(fèi)用降低成本，提高效率節(jié)省油耗;降低設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，減少設(shè)備磨損，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命;降低維護(hù)工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提供安全保障;適用多種油脂;減少油脂污染，改善環(huán)境質(zhì)量。

2.2 智能干油潤(rùn)滑系統(tǒng)與傳統(tǒng)干油潤(rùn)滑系統(tǒng)的比較

智能干油潤(rùn)滑系統(tǒng)與傳統(tǒng)干油潤(rùn)滑系統(tǒng)的比較見表2。

以下以一臺(tái)十一輥全液壓中厚板矯直機(jī)為例，對(duì)智能干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型做一介紹。

表2 智能干油潤(rùn)滑系統(tǒng)與傳統(tǒng)干油潤(rùn)滑系統(tǒng)的比較Table 2 Comparison between intelligent grease lubricating system and traditional grease lubricating system

3 智能干油集中潤(rùn)滑設(shè)備的組成

潤(rùn)滑設(shè)備由一套智能干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)組成。為40 MPa 單線智能干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。

3.1 工藝、技術(shù)條件

(1)當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度:年平均氣溫17.8℃，極端最高氣溫40℃，極端最低氣溫－7.2℃。

(2)供給電源:AC:380 V/50 Hz(三相四線)。

(3)潤(rùn)滑油品:由潤(rùn)滑設(shè)備使用廠方根據(jù)實(shí)際使用情況及要求選擇潤(rùn)滑脂，選擇時(shí)應(yīng)考慮溫度因素。

3.2 潤(rùn)滑位置

傳動(dòng)側(cè)出口滑板 2 潤(rùn)滑點(diǎn)

傳動(dòng)側(cè)入口滑板 2 潤(rùn)滑點(diǎn)

傳動(dòng)側(cè)出口ACG 缸 1 潤(rùn)滑點(diǎn)

傳動(dòng)側(cè)入口ACG 缸 1 潤(rùn)滑點(diǎn)

彎輥缸進(jìn)料側(cè)軸承座 1 潤(rùn)滑點(diǎn)

換輥側(cè)出口滑板 2 潤(rùn)滑點(diǎn)

換輥側(cè)入口滑板 2 潤(rùn)滑點(diǎn)

換輥側(cè)出口ACG 缸 1 潤(rùn)滑點(diǎn)

換輥側(cè)入口ACG 缸 1 潤(rùn)滑點(diǎn)

進(jìn)料側(cè)心軸 1 潤(rùn)滑點(diǎn)

進(jìn)料側(cè)偏心軸 2 潤(rùn)滑點(diǎn)

彎輥缸缸頭 1 潤(rùn)滑點(diǎn)

出料側(cè)心軸 1 潤(rùn)滑點(diǎn)

出料側(cè)偏心軸 2 潤(rùn)滑點(diǎn)

傳動(dòng)進(jìn)料側(cè)機(jī)架輥軸承 2 潤(rùn)滑點(diǎn)

傳動(dòng)出料側(cè)機(jī)架輥軸承 2 潤(rùn)滑點(diǎn)

換輥進(jìn)料側(cè)機(jī)架輥軸承 2 潤(rùn)滑點(diǎn)

換輥出料側(cè)機(jī)架輥軸承 2 潤(rùn)滑點(diǎn)

出料側(cè)螺旋伸降機(jī) 4 潤(rùn)滑點(diǎn)

進(jìn)料側(cè)螺旋伸降機(jī) 4 潤(rùn)滑點(diǎn)

傳動(dòng)側(cè)工作輥軸承 11 潤(rùn)滑點(diǎn)

換輥側(cè)工作輥軸承 11 潤(rùn)滑點(diǎn)

除學(xué)習(xí)科目外，學(xué)院在課程設(shè)置的其他方面也對(duì)學(xué)生提出了相應(yīng)的要求和規(guī)范。例如：積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各種類型的學(xué)術(shù)會(huì)議以及與本學(xué)科專業(yè)相關(guān)的大型會(huì)議，參加會(huì)議可跟隨導(dǎo)師，也可自行參加。在學(xué)術(shù)討論上，學(xué)生可以與導(dǎo)師提前聯(lián)系溝通，在時(shí)間允許的情況下，可進(jìn)行同“師門”的學(xué)術(shù)研討與匯報(bào)等。

備用點(diǎn) 7 潤(rùn)滑點(diǎn)

共66 個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)

3.3 主要元件

電動(dòng)潤(rùn)滑脂泵裝置DRB-P430Z 1 臺(tái)

電動(dòng)加油泵DJB-V70B 1 臺(tái)

四點(diǎn)智能給脂裝置ZNGZQ-4 17 件

干油過濾器Rc3/8 1 件

干油過濾器Rc1/4 17 件

高壓球閥YJZQ-J8W 17 件

電控箱(S7-200)(帶OP 觸摸屏、電纜及附件等)1 臺(tái)

管路及管路附件 1 套(包括主油管:無縫鋼管?34 mm×4.5 mm，插入焊接式聯(lián)接;支油管:不銹鋼管?10 mm×1.5 mm，卡套式聯(lián)接)

4 智能潤(rùn)滑系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)工作時(shí)，潤(rùn)滑泵工作，泵輸出的油通過一條供油主管送到各智能給脂裝置，這時(shí)各個(gè)智能給脂裝置上的電磁給油器處于關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)管路壓力逐漸增加。當(dāng)系統(tǒng)管路壓力達(dá)到正常工作壓力范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，可以對(duì)潤(rùn)滑點(diǎn)供脂。

系統(tǒng)正常工作時(shí)，PLC 分別對(duì)每個(gè)智能給脂裝置開始間隔計(jì)時(shí)，達(dá)到間隔時(shí)間各智能給脂裝置中的各電磁給脂器順序動(dòng)作，將油供到潤(rùn)滑點(diǎn)。在給油器上裝有流量開關(guān)，可以檢測(cè)給油信號(hào)，異常時(shí)發(fā)出故障信號(hào)。直到各電磁給油器都動(dòng)作一次，系統(tǒng)完成一次給油過程。這時(shí)PLC 又開始對(duì)系統(tǒng)間隔時(shí)間計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)間達(dá)到設(shè)定間隔時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)又按照上述過程順序開閉各電磁給脂器進(jìn)行供油。如此循環(huán)往復(fù)地工作。設(shè)定的間隔時(shí)間可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。

系統(tǒng)可手動(dòng)控制也可自動(dòng)控制。

系統(tǒng)工作時(shí)系統(tǒng)主油管的壓力將一直保持在一定范圍之間。在泵出口設(shè)有壓力控制器，向系統(tǒng)電控發(fā)出高壓信號(hào)。

在潤(rùn)滑泵的工作過程中，電動(dòng)加油泵向電動(dòng)潤(rùn)滑泵裝置自動(dòng)提供油脂。

電動(dòng)加油泵根據(jù)潤(rùn)滑油泵液位高低可實(shí)現(xiàn)對(duì)潤(rùn)滑油泵儲(chǔ)脂罐自動(dòng)補(bǔ)脂。

5 主要元件的功能描述

5.1 電動(dòng)潤(rùn)滑泵裝置

電動(dòng)潤(rùn)滑泵裝置是用高壓的形式把潤(rùn)滑脂通過管路輸送到分配器中的動(dòng)力源和供油源。電動(dòng)潤(rùn)滑泵裝置是由一臺(tái)電動(dòng)潤(rùn)滑泵、壓力控制器等元件組成。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊;在供油口安裝有壓力表，可以直接觀察。

潤(rùn)滑泵裝置上的電動(dòng)潤(rùn)滑脂泵是一種柱塞泵，其公稱壓力為40 MPa，泵的啟動(dòng)是通過PLC電控系統(tǒng)根據(jù)泵上壓力控制器發(fā)出的信號(hào)來控制的。

潤(rùn)滑泵裝置上安裝有壓力控制器，用來控制系統(tǒng)供油主管的供油壓力，故障壓力，并向電控柜發(fā)出停泵、啟動(dòng)泵的電信號(hào)。

5.2 智能給脂裝置

智能給脂裝置由電磁給油器、流量開關(guān)及附件組成。

電磁給油器的通斷靠PLC 進(jìn)行控制。

給脂器上裝有流量開關(guān)。給脂時(shí)向PLC 發(fā)訊號(hào)。

5.3 加油泵裝置

加油泵能自動(dòng)地將潤(rùn)滑脂加入到電動(dòng)潤(rùn)滑脂泵貯脂筒中。該泵為柱塞泵，運(yùn)行平穩(wěn)，輸出壓力高，可以自動(dòng)、手動(dòng)操作，工作可靠。

6 潤(rùn)滑裝置主要元件技術(shù)參數(shù)

(1)電動(dòng)潤(rùn)滑泵裝置(見表3)

表3 電動(dòng)潤(rùn)滑泵參數(shù)Table 3 Electric lubricating pump parameters

(2)電動(dòng)加油泵(見表4)

表4 電動(dòng)加油泵參數(shù)Table 4 Electric oil pump parameters

(3)智能給脂裝置(見表5)

表5 智能給脂裝置參數(shù)Table 5 Intelligent grease feeding device parameters

7 智能潤(rùn)滑系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)

7.1 控制系統(tǒng)組成及功能

系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)總線串行通訊技術(shù)設(shè)計(jì)而成。PLC 主控制柜、分站操作柜采用編碼、解碼技術(shù)，使系統(tǒng)配套簡(jiǎn)潔，減少成本，操作方便，易于維護(hù)，易于系統(tǒng)潤(rùn)滑點(diǎn)的擴(kuò)充。

(1)PLC 主控制柜(S7－200):控制工作泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，控制監(jiān)測(cè)各潤(rùn)滑點(diǎn)的給油量及延時(shí)啟動(dòng)，監(jiān)視潤(rùn)滑點(diǎn)給油完成與否(檢測(cè)流量信號(hào))，綜合分析潤(rùn)滑系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及故障(屏幕顯示)，接受主控指令對(duì)系統(tǒng)的控制，將潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及各種故障信息反饋給主控室，接受操作界面設(shè)定的參數(shù)(給油量，間隔時(shí)間等)，屏顯故障潤(rùn)滑點(diǎn)位置。

(2)分站供油操作柜(由電磁給油器、流量檢測(cè)開關(guān)、電路組成):接受主控柜指令開閉潤(rùn)滑點(diǎn)，監(jiān)控傳送流量信號(hào)，手動(dòng)操作潤(rùn)滑點(diǎn)單獨(dú)給油。

7.2 控制系統(tǒng)特性

(1)實(shí)現(xiàn)真正意義上的定時(shí)、定量給每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)供油，且不受任何外界因素的影響(如環(huán)境溫度的變化，系統(tǒng)壓力的變化，潤(rùn)滑脂黏度的變化等)。

(2)供油量節(jié)約。根據(jù)潤(rùn)滑點(diǎn)的用油量設(shè)定好以后(通過操作界面設(shè)定潤(rùn)滑點(diǎn)的給油量，給油間隔時(shí)間等)，不會(huì)因系統(tǒng)及其他外界的因素而改變潤(rùn)滑點(diǎn)的給油量。

(3)實(shí)時(shí)監(jiān)控。智能潤(rùn)滑系統(tǒng)在工作過程中通過對(duì)各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，能及時(shí)反饋供油是否完成，如有故障立即聲光報(bào)警，并屏幕顯示故障位置編號(hào)。

(4)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)性能穩(wěn)定，工作可靠，任何一個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)未完成給油，監(jiān)控系統(tǒng)都將給出報(bào)警，顯示故障位置。

(5)監(jiān)控及設(shè)定采用就地機(jī)旁操作方式，即系統(tǒng)操作界面設(shè)在機(jī)旁，可監(jiān)控到系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并可對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定(每點(diǎn)的供油量及供油間隔時(shí)間)。

(6)智能潤(rùn)滑控制柜中留有接口，用戶根據(jù)需要可將系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或通訊的形式傳給主控系統(tǒng)，便于主控監(jiān)視智能潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)(潤(rùn)滑系統(tǒng)正常運(yùn)行，潤(rùn)滑系統(tǒng)故障，潤(rùn)滑系統(tǒng)故障停止)。

(7)供油系統(tǒng)設(shè)有高低液位信號(hào)，低液位時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)加油泵給儲(chǔ)脂罐補(bǔ)油，油位到達(dá)高位時(shí)加油泵自動(dòng)停止，當(dāng)加油泵工作后一定時(shí)間內(nèi)低油位信號(hào)仍不能消除，“油箱液位低”信號(hào)聲光報(bào)警，油站停止工作。

(8)系統(tǒng)工作時(shí)出現(xiàn)潤(rùn)滑泵超載時(shí)，“潤(rùn)滑泵超載”聲光報(bào)警，油站停止工作。

(9)潤(rùn)滑泵出現(xiàn)故障時(shí)，使系統(tǒng)壓力達(dá)不到設(shè)定值時(shí)，“系統(tǒng)壓力超低”信號(hào)聲光報(bào)警。

(10)油站機(jī)旁控制柜上設(shè)有“手動(dòng)-自動(dòng)”轉(zhuǎn)換旋鈕。置位手動(dòng)時(shí)，便于系統(tǒng)調(diào)試，置位自動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)按照設(shè)定的供油量和時(shí)間間隔周期性的自動(dòng)工作。

7.3 電氣控制原理簡(jiǎn)介

當(dāng)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行后，首先啟動(dòng)干油泵，在限定的時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)管路油壓上升到設(shè)定的壓力值，并保持系統(tǒng)的壓力在設(shè)定的范圍內(nèi)。當(dāng)油壓正常后，系統(tǒng)即開始對(duì)各潤(rùn)滑點(diǎn)供油，按照設(shè)定的順序和設(shè)定的油量，依次給每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)給油(每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的給油量，給油間隔時(shí)間都是由操作界面單獨(dú)設(shè)定的)，當(dāng)全部潤(rùn)滑點(diǎn)都完成一次給油后，系統(tǒng)進(jìn)入供油間隔計(jì)時(shí)階段(屏顯等待延時(shí)狀態(tài))，延時(shí)結(jié)束，系統(tǒng)再次啟動(dòng)，依次重復(fù)各潤(rùn)滑點(diǎn)的給油。

在每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的給油過程中，如有潤(rùn)滑點(diǎn)堵塞或管路泄露等原因在供油時(shí)限內(nèi)未能完成給油，系統(tǒng)將在顯示屏上顯示故障狀態(tài)及故障的位置，供系統(tǒng)維護(hù)人員及時(shí)檢查維修，排除故障后，按故障復(fù)位按鈕，即可解除故障報(bào)警及故障顯示。

8 結(jié)論

實(shí)踐證明，智能干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)在中厚板矯直機(jī)上的應(yīng)用使?jié)櫥暮牧恳约叭斯ぞS護(hù)的費(fèi)用大幅下降，減少了設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用。