油氣潤(rùn)滑在冷軋平整機(jī)的應(yīng)用

公茂海

（山鋼股份濟(jì)南分公司冷軋板廠 濟(jì)南）

濟(jì)鋼冷軋廠平整機(jī)是由SMS公司設(shè)計(jì)的四輥軋機(jī)，年生產(chǎn)能力為48萬t。在平整機(jī)支承輥潤(rùn)滑上選用REBS公司的油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)，投產(chǎn)以來油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)體現(xiàn)出耗油低，潤(rùn)滑效果好，運(yùn)行可靠，系統(tǒng)維護(hù)工作量低等優(yōu)點(diǎn)。

一、油氣潤(rùn)滑工作原理、組成及作用

1.油氣潤(rùn)滑工作原理

油氣潤(rùn)滑是利用壓縮空氣對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行輸送及分配的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。氣動(dòng)泵將潤(rùn)滑油輸送到遞進(jìn)式分配器，遞進(jìn)式分配器將經(jīng)過精確計(jì)量給定的潤(rùn)滑油輸送到油氣混合塊，在油氣混合塊里，潤(rùn)滑油在經(jīng)過減壓閥設(shè)定壓力的壓縮空氣作用下在管壁上形成穩(wěn)定、均勻流動(dòng)的油膜。在壓縮空氣的連續(xù)作用下，油膜隨著氣流方向沿管壁流動(dòng)并被源源不斷地輸送至潤(rùn)滑點(diǎn)。在到達(dá)潤(rùn)滑點(diǎn)之前通過油氣分配器根據(jù)潤(rùn)滑點(diǎn)實(shí)際需要的油量進(jìn)行精確的分配，最后經(jīng)過分配的油氣流到潤(rùn)滑部位。

2.油氣潤(rùn)滑的組成及作用

油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由供氣部分、供油部分、油氣混合部分、電控及監(jiān)控部分和軸承座內(nèi)的TURBOLUB安裝件組成。

（1）供氣部分。包括電磁換向閥，泵用油霧器，球閥，空氣過濾器和氣動(dòng)減壓閥，用于控制氣動(dòng)泵的工作，向系統(tǒng)供送恒壓的壓縮空氣并和潤(rùn)滑油混合產(chǎn)生油氣流。當(dāng)平整機(jī)運(yùn)行時(shí)，壓縮空氣始終接通。維持軸承座內(nèi)的正壓狀態(tài)以防止外界的水、平整液、塵埃、氧化粉末或其他污染物侵入。為了使壓縮空氣順利從輥徑的唇形密封處溢出，軸承座唇形密封唇口朝外布置，以使密封軸承座內(nèi)的正壓≤0.03 MPa，從而達(dá)到最佳潤(rùn)滑效果。

（2）供油部分。由2臺(tái)柱塞氣動(dòng)泵(一用一備)和1組遞進(jìn)式分配器組成。在油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)中，由于潤(rùn)滑劑的消耗量非常小，大約只相當(dāng)于油霧潤(rùn)滑時(shí)的1／10，干油潤(rùn)滑時(shí)的2%，因此不需要輸送大量的潤(rùn)滑劑，所以泵是間歇工作的，而壓縮空氣則是連續(xù)供給。PDR/G型氣動(dòng)泵每工作一個(gè)行程并輸送定量潤(rùn)滑劑后就進(jìn)入暫停工作期，暫停時(shí)間的長(zhǎng)短根據(jù)潤(rùn)滑劑消耗量的大小來計(jì)算確定，潤(rùn)滑劑耗量大則泵暫停時(shí)間短，二者呈反比關(guān)系。它把定量的潤(rùn)滑油供送到遞進(jìn)式分配器，再由遞進(jìn)式分配器精確分配后供送至油氣混合塊中，分配器上裝有接近開關(guān)，可對(duì)供油狀況進(jìn)行監(jiān)控。在供油時(shí)采用多次供送而每次供油量較小的方式進(jìn)行供油，這樣做使?jié)櫥c(diǎn)在任何時(shí)候都能得到連續(xù)的、新鮮的和等量的潤(rùn)滑劑。

（3）油氣混合部分。從遞進(jìn)式分配器送來的經(jīng)精確分配的潤(rùn)滑油，在油氣混合塊處與壓縮空氣混合并形成油氣流。

（4）電控及監(jiān)控部分。系統(tǒng)的監(jiān)控功能，用于檢測(cè)壓力、液位、流量、計(jì)量泵的工作時(shí)間、工作周期以及系統(tǒng)的監(jiān)控時(shí)間，顯示元件及系統(tǒng)故障。油箱液位監(jiān)視，用于低于最低液位或遞進(jìn)式分配器故障時(shí)，使泵跳閘而停止運(yùn)行。壓縮空氣壓力監(jiān)視，用于潤(rùn)滑系統(tǒng)開始工作后，控制壓縮空氣的主電磁閥，使經(jīng)過減壓閥減壓后的壓縮空氣壓力穩(wěn)定在0.3～0.4 MPa。如果有必要可以對(duì)壓縮空氣的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足不同設(shè)備對(duì)壓縮空氣壓力的不同要求。系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)壓力繼電器，對(duì)減壓后的壓縮空氣壓力進(jìn)行監(jiān)視，壓力＜0.2 MPa時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

遞進(jìn)式分配器的監(jiān)視。系統(tǒng)接通后，遞進(jìn)式分配器的總監(jiān)視時(shí)間功能同時(shí)啟動(dòng)。遞進(jìn)式分配器每工作一個(gè)行程（內(nèi)部所有活塞均動(dòng)作一次），裝在分配器上的接近開關(guān)就會(huì)相應(yīng)發(fā)出感應(yīng)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)化為每個(gè)行程的監(jiān)視時(shí)間，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)沒有完成相應(yīng)的工作行程，系統(tǒng)則顯示“遞進(jìn)式分配器故障”。

油氣流量監(jiān)控。油氣流量由油氣流量監(jiān)控裝置PRXD2進(jìn)行監(jiān)視。雙通道流量監(jiān)控裝置PRXD2可以監(jiān)視油氣流量的下限值，監(jiān)視油氣是否被接到了潤(rùn)滑點(diǎn)，可以探測(cè)出由于壓縮空氣流速過低或停止、軸承座上的油氣快速接頭是否已正確接通、軸承座中的套筒模塊式TURBOLUB油氣分配器及其小型過濾器是否已堵塞等情況，油氣流量低于最低時(shí)，PRXD2就會(huì)發(fā)出流量低的報(bào)警信號(hào)。PRXD2同時(shí)監(jiān)視油氣流量的上限值，即由于油氣管道破損或泄漏導(dǎo)致油氣大量外逸造成的流量過大時(shí)，PRXD2就會(huì)發(fā)出流量過大的報(bào)警信號(hào)。PRXD2的反應(yīng)期（靈敏度）設(shè)置為10相電位值。

（5）TURBOLUB套筒模塊式油氣分配器。平整機(jī)軸承座內(nèi)采用串列軸承，存在著多個(gè)摩擦副，為了達(dá)到良好的潤(rùn)滑效果，到達(dá)軸承座的油氣必須按比例進(jìn)行二次分配，它安裝在支撐輥軸承座內(nèi)，將油氣流按需要的量二次分配給軸承和密封部位。在油氣混合物到達(dá)串列軸承的軸承座內(nèi)后，由套筒模塊式TURBOLUB油氣分配器組件對(duì)油氣混合物進(jìn)行按比例再分配（45%∶45%∶10%，即每?jī)闪休S承之間各得到潤(rùn)滑劑的45%，而輥徑密封處得到10%潤(rùn)滑劑），使?jié)櫥瑒┚_分配給軸承座中的各個(gè)摩擦副。

二、油氣潤(rùn)滑在冷軋平整機(jī)應(yīng)用中關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定

濟(jì)鋼冷軋平整機(jī)組采用REBS公司生產(chǎn)制造的A01型油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)。連續(xù)生產(chǎn)中需要對(duì)油氣消耗量、潤(rùn)滑時(shí)間及計(jì)數(shù)進(jìn)行計(jì)算設(shè)定。

1.系統(tǒng)耗油量的計(jì)算

單個(gè)軸承耗油量的基本計(jì)算公式，見式（1）。

式中 QLX——單個(gè)軸承每小時(shí)的需油量，X為軸承型號(hào)代碼

c——SKF潤(rùn)滑系數(shù)，一般取值0.00003～0.00005

DXX——軸承外徑，mm

BX——軸承列寬，mm

根據(jù)設(shè)計(jì)，平整機(jī)支承輥的軸承由四列圓柱軸承（700/930×620）mm以及兩列圓錐軸承（305/500×200）mm組成。由公式（1）計(jì)算得出，四列圓柱軸承的耗油量QL1=20.2 mL。兩列圓錐軸承的耗油量QL2=3.5 mL。

所有軸承耗油量的計(jì)算公式，見式（2）。

式中 QGL——每小時(shí)所有軸承的需油量，X為軸承型號(hào)代碼

n——同種軸承的數(shù)目

c1——安全系數(shù)取值1.05

由公式（2）計(jì)算得出每小時(shí)所有軸承的需油量QGL=100 mL，考慮支承輥軸封處的潤(rùn)滑需油量20 mL。經(jīng)以上的計(jì)算得出系統(tǒng)每小時(shí)耗油量為120 mL。

2.潤(rùn)滑時(shí)間設(shè)定及計(jì)數(shù)設(shè)定的計(jì)算

潤(rùn)滑供給的工作周期，見式（3）、式（4）。

式中 TP——潤(rùn)滑間隔時(shí)間，s

ZU——遞進(jìn)式分配器工作行程的設(shè)定值，取值3

QHV——一次供給周期內(nèi)遞進(jìn)式分配器的出油量

QGL——所有軸承每小時(shí)的需油量，X為軸承型號(hào)代碼

TPE——操作面板TD200上的時(shí)間間隔設(shè)定值

TPB——時(shí)間間隔基數(shù)，取值1 s

由公式（3）、公式（4）計(jì)算得出每個(gè)遞進(jìn)式分配器的供油暫停時(shí)間TPE=144 s。

遞進(jìn)式分配器的總監(jiān)視時(shí)間計(jì)算，見式（5）、式（6）。

式中 UHV——遞進(jìn)式分配器的總監(jiān)視時(shí)間，s

TP——潤(rùn)滑間隔時(shí)間，s

c2——安全系數(shù)，取值2.5

TUHV——操作面板TD200上遞進(jìn)式分配器監(jiān)視時(shí)間的設(shè)定值

TUB——總監(jiān)視時(shí)間的時(shí)間基數(shù)，取值1 s

由公式（5）、公式（6）計(jì)算得出TUHVE=360s

遞進(jìn)式分配器的行程監(jiān)視時(shí)間計(jì)算，見式（7）。

式中 TUHV——遞進(jìn)式分配器的行程監(jiān)視時(shí)間，s

QHV——遞進(jìn)式分配器一個(gè)行程的出油量

QP——泵每秒的排油量

c3——安全系數(shù)，取值2

c4——安全系數(shù)取值（0～15 s）

由公式（7）計(jì)算得出遞進(jìn)式分配器的行程監(jiān)視時(shí)間TUHVU=15 s

三、問題及處理措施

1.壓縮空氣造成的故障

壓縮空氣的壓力由壓力開關(guān)進(jìn)行監(jiān)視，一旦壓力低于0.2 MPa，油箱頂部的黃色報(bào)警燈亮，操作界面顯示壓縮空氣壓力低的報(bào)警信息。在生產(chǎn)的初期多次出現(xiàn)壓縮空氣壓力低報(bào)警的問題，主要是由于油氣潤(rùn)滑與平整機(jī)吹掃的壓縮空氣共用壓縮空氣管路，而外部供應(yīng)的壓縮空氣由于流量不足以滿足平整機(jī)在吹掃時(shí)需要的大量壓縮空氣時(shí)，造成管路壓縮空氣壓力低于0.2 MPa而引起報(bào)警。在采取增加儲(chǔ)氣罐的方法來減小壓力波動(dòng)，同時(shí)增加壓縮空氣供應(yīng)能力后問題得到解決。

2.流量高報(bào)警

在油氣潤(rùn)滑使用兩年左右時(shí)，出現(xiàn)流量高的報(bào)警，通過觀察四根油氣潤(rùn)滑管路內(nèi)油氣混合后的流量情況及遞進(jìn)式分配器的工作情況后，初步判斷是油氣流量檢測(cè)元件PRXD2的問題，通過更換新的油氣流量檢測(cè)元件后問題解決。

3.TURBOLUB套筒模塊式油氣分配器前的濾網(wǎng)堵塞

由于施工單位在管路安裝及吹掃工序施工不規(guī)范造成TURBOLUB套筒模塊式油氣分配器前的濾網(wǎng)在生產(chǎn)初期就出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)未造成嚴(yán)重事故。目前，通過控制潤(rùn)滑油添加過程的污染控制及定期清理濾網(wǎng)避免類似問題的發(fā)生。

冷軋平整機(jī)自使用油氣潤(rùn)滑以來，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)工作量小，除按照周期添加潤(rùn)滑油外，系統(tǒng)始終處于無故障運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)具有無污染、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。比干油潤(rùn)滑、稀油潤(rùn)滑有著明顯的優(yōu)勢(shì)。