智能潤滑系統(tǒng)在港口皮帶機(jī)上的應(yīng)用

于廣年 王崇志

（營口港務(wù)集團(tuán)有限公司第二分公司 遼寧營口）

一、引言

皮帶機(jī)是港口專業(yè)自動化碼頭的關(guān)鍵設(shè)備，減速機(jī)軸承和各滾筒軸承要定期加注干油，保證潤滑，以滿足連續(xù)高速、高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)要求。由于整個皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)潤滑點(diǎn)數(shù)量多且分散，早期的單線、多線干油潤滑系統(tǒng)不能滿足要求，為保證不漏掉潤滑點(diǎn)，往往采用手動潤滑做記錄的方式。這種方式存在人為因素，易造成記錄有誤，加油量無法控制，是否加注潤滑油無法監(jiān)測，潤滑油是否進(jìn)入油腔內(nèi)無法判斷，有時也會因潤滑不到位，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。隨著現(xiàn)代物流的發(fā)展，港口碼頭日益繁忙，需要不斷提高設(shè)備管理水平以保證設(shè)備完好率，原來的手動潤滑方式已不能滿足港口皮帶機(jī)潤滑要求。

智能潤滑系統(tǒng)是近幾年來發(fā)展起來的技術(shù)，只需1根注油管，潤滑油在管道中單向流動，供油距離遠(yuǎn)、壓力大，每個潤滑點(diǎn)都使用電磁給油器和流量傳感器控制供油時間和供油量，發(fā)生堵塞時發(fā)出報警信號。智能潤滑系統(tǒng)還可以通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)設(shè)備潤滑不良部位，避免因潤滑不良而減短設(shè)備的使用壽命。

圖1 智能潤滑系統(tǒng)

二、智能潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能潤滑系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、給油系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和系統(tǒng)管網(wǎng)，見圖1。

（1）控制系統(tǒng)。集成主控柜采用德國原裝西門子S7-200 PLC作為控制器，具有中文文本顯示和調(diào)節(jié)功能，用戶可通過文本顯示器或觸摸屏上的信息獲得相關(guān)潤滑信息，并且可以準(zhǔn)確獲得潤滑作業(yè)時的故障情況?？刂葡到y(tǒng)可以全面協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)，對系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，智能集中潤滑系利用組態(tài)控制技術(shù)，通過上位機(jī)的監(jiān)控畫面，模擬出潤滑點(diǎn)處實(shí)際潤滑情況。形象的將實(shí)際情況反映到計算機(jī)主監(jiān)室。主控柜工作參數(shù)：交流電壓220 V，功率0.5 kW。

（2）動力系統(tǒng)。智能潤滑系統(tǒng)由高壓油泵提供動力，高壓油泵可無級調(diào)壓。動力系統(tǒng)受主控柜中的PLC控制，用戶通過PLC來控制油泵的工作狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行潤滑作業(yè)時向高壓油泵發(fā)出信號啟動高壓油泵。智能潤滑設(shè)備配備2臺油泵互為備用，通過PLC程序控制2臺油泵之間的切換。智能潤滑設(shè)備還給2臺高壓油泵配備了1臺補(bǔ)油泵，自動對液位低的高壓油泵補(bǔ)油。動力系統(tǒng)工作參數(shù)，壓力0～40 MPa，交流電壓380 V，功率3 kW（包括補(bǔ)油泵功率）。

（3）供油系統(tǒng)。使用電磁閥作為供油控制器件的潤滑系統(tǒng)，供油管與潤滑點(diǎn)之間有電磁閥，電磁閥組旁設(shè)置容積式流量計，PLC控制電磁閥開關(guān)，同時檢測容積式流量計狀態(tài)。系統(tǒng)中潤滑點(diǎn)的加油（脂）量通過調(diào)整電磁閥的接通時長實(shí)現(xiàn)。每個潤滑點(diǎn)可以定時定量自動加油。系統(tǒng)可以檢測到堵塞的電磁閥，并可以確定電磁閥所在的電控分油箱的箱號和位置。采用容積式計量，用戶可以指定每個分配器需要加脂的毫升數(shù)。系統(tǒng)定時自動啟動，注油到指定的毫升數(shù)后自動停止，解決了干油計量不準(zhǔn)的難題。整個智能潤滑系統(tǒng)通過供油系統(tǒng)分配適合作業(yè)點(diǎn)的油量，并對需要作業(yè)的潤滑點(diǎn)進(jìn)行逐點(diǎn)潤滑，各點(diǎn)每次潤滑的油量、給油周期、整個潤滑組的潤滑周期都可以在主控柜的觸摸屏或文本顯示器上設(shè)定。供油系統(tǒng)工作參數(shù)：交流電壓220 V，直流電壓24 V，功率60 W。

（4）檢測系統(tǒng)。智能潤滑的油泵供油系統(tǒng)內(nèi)部有液位傳感器，PLC通過定量流量傳感器檢測各點(diǎn)的供油狀況，加上其他傳感器的信號，使PLC對每個點(diǎn)的故障檢測與判斷可靠準(zhǔn)確。主控柜具有輸出故障報警及故障點(diǎn)位置的文本顯示。

（5）系統(tǒng)管網(wǎng)。系統(tǒng)管網(wǎng)由高壓油脂管路和控制、檢測電纜的保護(hù)管組成，保證系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。

三、智能潤滑系統(tǒng)工作原理

1.控制原理

（1）現(xiàn)場控制柜內(nèi)的PLC從輸入端口讀取各種信號（傳感器信號、計量脈沖信號、各種開關(guān)位置信號）進(jìn)行邏輯分析和處理，再發(fā)出相應(yīng)的指令到PLC輸出端口，與PLC連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)的動作（如油泵電機(jī)接觸器啟停、聲光報警、電磁給油器開閉）。

（2）潤滑周期開始時，PLC先啟動潤滑油泵，潤滑油泵將潤滑油桶的油吸入油泵內(nèi)，然后加壓送到主給油管線內(nèi)，主供油管上的壓力傳感器實(shí)時監(jiān)測供油壓力，當(dāng)檢測到主供油壓力達(dá)到設(shè)定值時，給PLC送信號，PLC向各現(xiàn)場各個分油箱發(fā)出供油命令。

（3）現(xiàn)場各個分油箱收到供油命令后，分油箱中總線控制器根據(jù)傳輸來的命令控制相應(yīng)的電磁供油器打開。分油箱中總線控制器每次只能開啟一個潤滑點(diǎn)的電磁供油器。該潤滑點(diǎn)的流量定量傳感器在線計量該點(diǎn)的實(shí)際給油量。

（4）當(dāng)潤滑泵液位低時，向PLC發(fā)出信號，PLC啟動補(bǔ)油泵，補(bǔ)油達(dá)到上限位置時停止補(bǔ)油。

（5）當(dāng)工作油泵工作異常時，智能潤滑系統(tǒng)自動啟動備用泵并發(fā)出報警信號。

（6）PLC對潤滑系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，也可以做數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計分析。

2.給油量閉環(huán)控制原理

分油箱中的總線控制器，將流量定量傳感器反饋的實(shí)際供油量與PLC供油量設(shè)定值進(jìn)行比較，確定電磁供油器的工作時間，控制加注潤滑油量，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)可以有效避免了因溫度、壓力、油品、裝置制作、尺寸誤差等因素對供油精度造成的干擾，實(shí)現(xiàn)精確供油，見圖2。

圖2 供油量閉環(huán)控制原理圖

3.容積式流量計工作原理：

（1）容積式流量計結(jié)構(gòu)組成如圖3所示。

（2）容積式流量計計量原理。容積式流量計內(nèi)有3個固定容積的油腔，每個油腔有1個磁性滑芯和計量發(fā)信器，當(dāng)壓力油進(jìn)入油腔后推動磁性滑芯靠近或遠(yuǎn)離計量發(fā)信器，當(dāng)油腔底部充滿油時，磁性滑芯的永磁元件與計量發(fā)信器接觸，計量發(fā)信器發(fā)出1個計量脈沖，PLC將脈沖數(shù)換算成潤滑油量。容積式流量計有多種規(guī)格，每個脈沖代表的油量，從0.5～5 mL，脈沖僅與通過的潤滑油的容積有關(guān)，與油的壓力，黏度無關(guān)。

4.電控分油箱工作原理。電控分油箱組成如圖4所示。

電控分油箱由智能總線控制器，電磁給油器，容程式流量定量傳感器和箱體組成。分油箱入口處安裝過濾器，過濾器前安裝高壓球閥以檢修清理過濾器用。

每個分油箱有1路進(jìn)油口，5路出油口，每個出油點(diǎn)對應(yīng)1個潤滑點(diǎn)，各個電磁給油器通斷受智能總線控制和檢測，各個之間互不關(guān)聯(lián)。增加分油箱的數(shù)量可以擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模和增加潤滑點(diǎn)。

圖3 容積式流量計的組成示意圖

圖4 電控分油箱組成圖

5.故障檢測和報警處理

（1）當(dāng)主油管上的壓力傳感器檢測到的壓力高于設(shè)定值上限或低于下限時，發(fā)出油泵故障報警信號。若有備用油泵將自動切換到備用油泵。

（2）若PLC已經(jīng)發(fā)出向某潤滑點(diǎn)給油信號，但是流量定量傳感器沒有檢測到有潤滑油流出，發(fā)出該潤滑點(diǎn)堵塞故障信號。

（3）若未向任一潤滑點(diǎn)發(fā)出給油命令，但流量定量傳感器有給油反饋信號，則發(fā)出油管泄漏故障信號。

圖5 智能潤滑系統(tǒng)布置圖

（4）若處于一段內(nèi)的潤滑點(diǎn)都發(fā)出堵塞故障信號或所有潤滑點(diǎn)都出現(xiàn)堵塞故障，發(fā)出主油管堵塞故障信號。

（5）儲油桶內(nèi)液位傳感器檢測到桶內(nèi)油位溢出或油空時發(fā)出油位報警。并啟動自動補(bǔ)油泵向桶內(nèi)補(bǔ)油或者停止補(bǔ)油。

（6）安裝在重點(diǎn)潤滑點(diǎn)處的溫度傳感器，檢測到摩擦溫度高于設(shè)定值時，發(fā)出過熱報警。

（7）報警信息能在控制柜面板上顯示出來，也能通過聲光報警器進(jìn)行報警。

四、智能潤滑系統(tǒng)在營口港煤碼頭的應(yīng)用

營口港煤炭碼頭一期工程有20條皮帶機(jī)，分布在1100×1500 m的范圍內(nèi)，每條皮帶機(jī)約有30個潤滑點(diǎn)（圖5）。1號油站負(fù)責(zé) BX1-2～BX1-5、BX2-2～BX2-5皮帶機(jī)全部潤滑點(diǎn)；BD3～BD5、BQ3～BQ5 皮帶機(jī)后半部分潤滑點(diǎn)和 BX1-1、BX2-1皮帶機(jī)前半部分潤滑點(diǎn)。最遠(yuǎn)潤滑點(diǎn)距離油站約350 m。2號油站負(fù)責(zé)BD3～BD5，BQ3～BQ5皮帶機(jī)前半部分潤滑點(diǎn)和BJ1、BJ2皮帶后半部分潤滑點(diǎn)，最遠(yuǎn)潤滑點(diǎn)距離油站350 m。3號油站負(fù)責(zé)BJ1、BJ2前半部分和BM1、BM2皮帶機(jī)后半部分潤滑點(diǎn)，4號、5號油站分別負(fù)責(zé)BX1-1、BX2-1皮帶機(jī)后半部分潤滑點(diǎn)。6號油站負(fù)責(zé)BM1、BM2皮帶前半部分潤滑點(diǎn)。以上6個油站通過光纖與皮帶機(jī)系統(tǒng)的中控室進(jìn)行通信，中控室監(jiān)控電腦實(shí)時監(jiān)控潤滑油站的運(yùn)行情況。

五、使用效果

合理的定量潤滑設(shè)備故障率減少，設(shè)備的產(chǎn)能提高，設(shè)備的使用壽命延長。由于潤滑油采用集中補(bǔ)充，減少污染，減少了損耗。由于潤滑油壓力高，保證了潤滑油可以加注到軸承中。加油點(diǎn)固定，減少了對潤滑點(diǎn)漏加和人為不加油現(xiàn)象。潤滑點(diǎn)的實(shí)時監(jiān)控，能及時發(fā)現(xiàn)堵塞和泄漏的地方，為及時處理故障提供了依據(jù)，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。精確的計量加油量，避免了過量加油，節(jié)約潤滑油約35%。降低了設(shè)備維護(hù)成本。加油工人的勞動強(qiáng)度降低，人工數(shù)量和車輛使用量減少，皮帶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)營成本降低。

六、結(jié)語

港口皮帶機(jī)系統(tǒng)采用智能潤滑系統(tǒng)，因其技術(shù)含量高、給油精確、實(shí)時監(jiān)控、精確報警，使皮帶機(jī)設(shè)備的潤滑管理又上了一個新臺階。具有加油點(diǎn)多、范圍廣，精確潤滑等特性要求的設(shè)備采用智能潤滑系統(tǒng)是發(fā)展趨勢。

1 劉峰壁.設(shè)備潤滑技術(shù)基礎(chǔ)[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社.2012.9

2 吳曉鈴主編.潤滑設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006.8

3 關(guān)子杰.潤滑油與設(shè)備故障診斷技術(shù)（第二版）[M].北京：中國石化出版社.2007.1

4 黃志堅.潤滑技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2015.8

5 汪德濤,林享鍵主編.設(shè)備潤滑手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社2009.9