油膜軸承稀油潤滑壓力罐系統(tǒng)的改進(jìn)

汪 洋 武 強(qiáng) 王曉運(yùn) 熊雙雙

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼公司板帶廠 山東萊蕪)

1500 mm寬帶軋機(jī)支承輥軸承潤滑采用油膜軸承稀油潤滑系統(tǒng)為軸承座提供穩(wěn)定的壓力油。為保證系統(tǒng)供油壓力穩(wěn)定，潤滑系統(tǒng)配置了壓力罐，正常工作時(shí)用于吸收系統(tǒng)壓力波動(dòng)以穩(wěn)定供油壓力，在異常停電等緊急事故時(shí)，用于設(shè)備的應(yīng)急潤滑。

一、系統(tǒng)組成及工作原理

1.系統(tǒng)組成

油膜軸承稀油循環(huán)潤滑系統(tǒng)為精軋機(jī)6架軋機(jī)（F1～F6）上下支承輥油膜軸承提供潤滑油。潤滑系統(tǒng)主要由2個(gè)70 m3油箱、3臺(tái)螺桿泵、粗精兩級(jí)過濾器、板式換熱器、壓力罐和其他控制閥門及器件組成。系統(tǒng)配有全套儀表及接線端子箱和電控柜，實(shí)現(xiàn)對(duì)潤滑站的操作和自動(dòng)控制。

2.工作原理

潤滑系統(tǒng)工作原理如圖1所示，系統(tǒng)配置的2個(gè)70 m3油箱，一個(gè)參與系統(tǒng)工作，另一個(gè)用于油的沉淀、油水分離，使?jié)櫥图皶r(shí)得到凈化，處于準(zhǔn)備狀態(tài)。每個(gè)油箱都裝有磁翻板液位控制器，既能清楚顯示油位，又能通過油位變送器與電控柜上的儀表實(shí)現(xiàn)油位控制，并根據(jù)實(shí)際液位與設(shè)定的高、中、低3個(gè)位置比較發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)油箱的液位報(bào)警控制。每個(gè)油箱上裝有直讀式溫度計(jì)和鉑熱電阻（Pt100），鉑熱電阻用于控制蒸汽加熱器對(duì)油液加熱，實(shí)現(xiàn)油箱油品的溫度控制。

圖1 潤滑系統(tǒng)工作原理

泵站的3臺(tái)螺桿泵，2用1備。油泵吸口裝有電氣行程開關(guān)，只有將吸油口閥門打開后，才能啟動(dòng)油泵。出口管路上設(shè)有安全閥，可保證泵和系統(tǒng)的安全，根據(jù)潤滑點(diǎn)供油壓力要求，通過壓力氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作壓力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供油壓力調(diào)節(jié)控制。供油主管路采用雙筒網(wǎng)式磁性粗過濾和雙筒網(wǎng)式磁性精過濾，過濾器進(jìn)出口管分別接有壓力表和壓差控制器用于顯示和檢測(cè)壓差，并可根據(jù)堵塞情況在線切換工作過濾筒；油箱回油設(shè)有磁柵過濾器，可隨時(shí)更換清洗，實(shí)現(xiàn)潤滑油清潔度控制。供油管路中裝有1臺(tái)板式換熱器，供油口的鉑熱電阻和電控箱的智能數(shù)顯溫度控制儀，可根據(jù)不同的油溫控制水閥開關(guān)，使油溫保持在38～42℃，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的降溫穩(wěn)溫控制。

壓力罐的作用是遇突發(fā)事故車間斷電時(shí)，油泵停止供油，而主機(jī)因慣性仍在繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，壓力罐可將儲(chǔ)存的油補(bǔ)充供應(yīng)給潤滑點(diǎn)，直至主軋機(jī)完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以防因干摩擦而發(fā)生設(shè)備事故。同時(shí)用于系統(tǒng)壓力波動(dòng)時(shí)穩(wěn)定系統(tǒng)供油壓力。壓力罐系統(tǒng)由容積為5 m3的壓力儲(chǔ)油罐、壓縮空氣控制系統(tǒng)、液位控制器和電磁閥等裝置組成，遇停電時(shí)能自動(dòng)向潤滑點(diǎn)供油，同時(shí)可避免壓縮空氣進(jìn)入潤滑點(diǎn)。

二、壓力罐控制系統(tǒng)改進(jìn)

1.壓力罐工作原理

生產(chǎn)中突然停電時(shí)，系統(tǒng)中常閉的二位二通進(jìn)氣電磁閥將依靠不間斷電源自動(dòng)打開，壓縮空氣通過進(jìn)氣電磁閥進(jìn)入壓力罐，壓力使罐內(nèi)儲(chǔ)存的油通過氣動(dòng)閥進(jìn)入供油管輸出至各潤滑點(diǎn)；壓力罐設(shè)有3個(gè)液位控制器以控制其高中低油位，當(dāng)罐內(nèi)油位降至低位時(shí)，低位液位控制器發(fā)出信號(hào)，使進(jìn)氣電磁閥和氣動(dòng)閥關(guān)閉，保證罐內(nèi)壓縮空氣不會(huì)進(jìn)入潤滑系統(tǒng)；當(dāng)主電源恢復(fù)供電時(shí)，在啟動(dòng)油泵的同時(shí)，放氣閥得電打開將壓力罐內(nèi)壓縮空氣放出，以便于壓力罐液位快速上升，液位高于低位時(shí)失電關(guān)閉。系統(tǒng)油液通過旁通管路上的單向閥1向壓力罐供油；當(dāng)油位高于中位時(shí)，中位液位控制器發(fā)出信號(hào)氣動(dòng)閥打開。這時(shí)壓力罐內(nèi)的空氣壓力隨油位的升高而增加，慢慢地與油壓達(dá)到平衡，當(dāng)油位達(dá)到高位時(shí)，高位液位控制器發(fā)出信號(hào)，進(jìn)氣電磁閥被打開，壓縮空氣進(jìn)入罐內(nèi)，壓縮空氣使油位慢慢下降，低于高位時(shí)進(jìn)氣閥關(guān)閉。如油位低于中位時(shí)，在系統(tǒng)壓力正常的情況下，放氣閥打開來降低壓力罐內(nèi)的氣壓，使油位慢慢上升，慢慢地與油壓達(dá)到新的平衡，保證油處在高、中液位之間，這時(shí)壓力罐中已充好油可在需要時(shí)隨時(shí)向供油口輸送。以后油位隨油壓的波動(dòng)而變化，吸收系統(tǒng)壓力波動(dòng)保證系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性。其中，安全閥用于壓力罐氣壓過高時(shí)泄氣減壓的作用，保證壓力罐的安全，通常壓力比壓力罐正常使用壓力高0.1 MPa。

圖2 壓力罐工作原理圖

2.故障分析

（1）放氣閥故障。根據(jù)壓力罐控制功能要求，在每次啟泵時(shí)都要求放氣閥得電放氣降低壓力罐內(nèi)氣壓，方便供油管路中的油液通過單向閥1快速進(jìn)入壓力罐，在液位計(jì)檢測(cè)到低位信號(hào)后關(guān)閉放氣閥停止放氣。在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)放氣閥始終放氣的故障，嚴(yán)重時(shí)造成油液沖頂進(jìn)入氣動(dòng)閥門的事故，使得壓力罐功能失靈。經(jīng)過對(duì)故障的排查發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)故障的原因主要有低位液位檢測(cè)失靈或放氣閥故障等造成始終放氣狀態(tài)。隨著系統(tǒng)壓力的升高，大量的油液快隨進(jìn)入壓力罐，壓力罐內(nèi)的氣壓低于系統(tǒng)油壓無法阻止壓力罐油液液位的上升，最終造成事故。

（2）氣動(dòng)閥故障。根據(jù)壓力罐控制功能要求，在每次啟泵時(shí)當(dāng)壓力罐液位檢測(cè)到中位信號(hào)時(shí)，氣動(dòng)閥打開，壓力罐與供油壓力管路接通。在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)氣動(dòng)閥打開功能失靈的問題，致使壓力罐無法正常自動(dòng)接入供油壓力管路，造成系統(tǒng)壓力反復(fù)波動(dòng)較大。經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證，排除閥門本身及信號(hào)控制原因后，發(fā)現(xiàn)打開氣動(dòng)閥的先導(dǎo)閥氣源壓力過低是造成問題出現(xiàn)的主要原因。先導(dǎo)閥的氣源取自壓力罐管路上，因此控制氣源壓力受到壓力罐氣壓變化的影響。因啟泵時(shí)都有一次放氣的過程，造成罐內(nèi)氣壓快速下降，壓力罐液位快速上升，到達(dá)中位時(shí)即發(fā)出信號(hào)控制氣動(dòng)閥打開動(dòng)作，若此時(shí)管內(nèi)氣壓過低無法驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)閥動(dòng)作就會(huì)造成氣動(dòng)閥打開功能失靈。

（3）液位波動(dòng)。在正常的工作狀態(tài)下，壓力罐內(nèi)的液位將根據(jù)系統(tǒng)壓波動(dòng)情況在中位和高位之間波動(dòng)以平衡系統(tǒng)壓力變化維持供油壓力穩(wěn)定。在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)，壓力罐液位在中位上下反復(fù)頻繁波動(dòng)，放氣閥頻繁放氣，供油壓力波動(dòng)較大，影響系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性。通過對(duì)壓力罐工作原理及現(xiàn)場(chǎng)配件檢查發(fā)現(xiàn)，造成上述問題的原因是進(jìn)氣閥故障，進(jìn)氣閥始終處于進(jìn)氣狀態(tài)，進(jìn)氣壓力通常比系統(tǒng)壓力高，造成壓力罐液位快速下降，當(dāng)液位低于中位時(shí)，放氣閥放氣降低管內(nèi)氣壓，液位又隨之快速上升，大量系統(tǒng)油液進(jìn)入罐內(nèi)造成供油壓力下降，在液位高于中位后，放氣閥停止放氣，液位繼續(xù)上升直到與氣壓平衡。此時(shí)通過進(jìn)氣閥進(jìn)入的氣體使得罐內(nèi)氣壓逐漸升高，推動(dòng)液位再次快速下降，大量油液被排入供油管路造成油壓升高。如此反復(fù)頻繁動(dòng)作。

3.改進(jìn)措施（圖3）

（1）開啟泵時(shí)放氣閥控制增加延時(shí)30 s（可以根據(jù)實(shí)際液位上升情況調(diào)整），與低位檢測(cè)共同作用，任一條件滿足即停止放氣閥放氣，防止低位信號(hào)失靈時(shí)出現(xiàn)放氣閥始終放氣的問題。在放氣閥前增設(shè)截止閥用于放氣閥故障時(shí)，可以關(guān)閉截止閥使放氣閥與壓力罐隔離以便于維護(hù)更換作業(yè)，減少被動(dòng)停機(jī)作業(yè)。同時(shí)與放氣閥并聯(lián)安裝旁通截止閥2（常閉），作為人工干預(yù)時(shí)應(yīng)急使用。

圖3 改進(jìn)后壓力罐工作原理圖

（2）氣動(dòng)閥控制氣源取自進(jìn)氣閥前，氣源壓力相對(duì)穩(wěn)定，防止壓力罐氣壓變化造成氣動(dòng)閥控制壓力不足造成氣動(dòng)閥無法正常完成打開動(dòng)作。

（3）在進(jìn)氣閥前后設(shè)置截止閥（常開）和旁通閥1（常閉）。在進(jìn)氣閥出現(xiàn)故障時(shí)，關(guān)閉截止閥使放氣閥與壓力罐隔離以便于維護(hù)更換作業(yè)，減少被動(dòng)停機(jī)作業(yè)。旁通閥1可以在壓力罐出現(xiàn)緊急狀況時(shí)打開進(jìn)氣，實(shí)現(xiàn)人工干預(yù)。