斗輪堆取料機(jī)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)

劉金華

（國(guó)家能源集團(tuán)煤焦化有限責(zé)任公司西來(lái)峰分公司，內(nèi)蒙古烏海 016031）

1 斗輪堆取料機(jī)傳統(tǒng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)有斗輪堆取料機(jī)配套集中潤(rùn)滑系統(tǒng)有很多種，一般采用中心油站集中供油，通過(guò)長(zhǎng)距離雙路輸油管線(xiàn)輸油，經(jīng)各支路分配閥分配后，由毛細(xì)管線(xiàn)輸送至各注油點(diǎn)[1]。該類(lèi)型集中潤(rùn)滑系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 傳統(tǒng)雙線(xiàn)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)

2.1 傳統(tǒng)雙線(xiàn)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要部件

（1）中心油站。中心油站由儲(chǔ)油裝置、油泵、電機(jī)、控制單元等組成[2]。儲(chǔ)油裝置一般采用圓形罐體，為整個(gè)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)提供潤(rùn)滑脂供給。局部小型儲(chǔ)油裝置為傾倒式，由15 kg 包裝桶傾倒加注；中心集中儲(chǔ)油裝置為自吸式，吸油泵由180 kg 儲(chǔ)油桶中吸油至大型儲(chǔ)油罐體。儲(chǔ)油罐上部設(shè)置油位計(jì)檢測(cè)潤(rùn)滑脂儲(chǔ)量，下部設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)或干路過(guò)濾器，過(guò)濾注油過(guò)程中混入的雜物。油泵采用齒輪式或往復(fù)式，驅(qū)動(dòng)方式有電機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵或電機(jī)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)油泵等方式，為潤(rùn)滑系統(tǒng)提供壓力。油泵供油壓力一般為30 MPa 左右，后端設(shè)置壓力表等附件。電機(jī)采用小型三相異步電機(jī)或變頻電機(jī)。

（2）主干油路。一級(jí)主干油路采用雙線(xiàn)輪換供油方式，配置二路二通分配閥或單向閥，將油泵輸出的帶壓潤(rùn)滑脂沿雙路主干油路交替分配至二級(jí)分配閥。

（3）支路油路。支路油路采用兩路兩通及更多分支的二級(jí)、三級(jí)分配閥，通過(guò)比主干油路更細(xì)口徑的管路，將潤(rùn)滑油輸送至各潤(rùn)滑點(diǎn)。

2.2 傳統(tǒng)雙線(xiàn)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的缺陷

（1）壓力及潤(rùn)滑油量分配不均。斗輪堆取料機(jī)作為大型集成化設(shè)備，潤(rùn)滑點(diǎn)繁多，間隔較遠(yuǎn)且不對(duì)稱(chēng)，潤(rùn)滑區(qū)域管路匹配只能采用折中原則就近劃分，難以均衡分配，造成遠(yuǎn)端潤(rùn)滑點(diǎn)壓力不足、近端潤(rùn)滑點(diǎn)壓力過(guò)高。因壓力、潤(rùn)滑點(diǎn)位分配不均，加之沒(méi)有對(duì)各支路潤(rùn)滑時(shí)間的有效控制措施，造成各潤(rùn)滑點(diǎn)的進(jìn)油量不均，近端與潤(rùn)滑點(diǎn)較少的支路進(jìn)油較多，遠(yuǎn)端與潤(rùn)滑點(diǎn)較多的支路進(jìn)油較少。斗輪堆取料機(jī)的傳統(tǒng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)常見(jiàn)潤(rùn)滑區(qū)位劃分，主要分為斗輪部位潤(rùn)滑區(qū)域、回轉(zhuǎn)部位潤(rùn)滑區(qū)域、行走部位潤(rùn)滑區(qū)域、俯仰部位潤(rùn)滑區(qū)域等幾大部位，而對(duì)于較為分散的皮帶機(jī)各軸承、連桿結(jié)構(gòu)各鉸軸等部位往往舍棄或者潤(rùn)滑效果不良。

（2）潤(rùn)滑油路易泄漏。傳統(tǒng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)管路布置復(fù)雜、行程較長(zhǎng)、接頭眾多，且斗輪堆取料機(jī)存在較多活動(dòng)部件，運(yùn)行時(shí)振動(dòng)大，導(dǎo)致管路接頭易松動(dòng)泄漏，造成斷路潤(rùn)滑不良，泄漏的油污也對(duì)設(shè)備運(yùn)行及人員行走形成安全隱患。

（3）系統(tǒng)耐候性差。傳統(tǒng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)龐大復(fù)雜的長(zhǎng)距離潤(rùn)滑管路暴露在外，冬季低溫環(huán)境下，即使使用黏度較低的0#潤(rùn)滑油，仍難以正常運(yùn)行，存在較大的低溫局限性。

（4）自動(dòng)化程度低。傳統(tǒng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)一般在干路設(shè)有壓力表、壓力傳感器，能夠檢測(cè)干路失壓、超壓等故障。控制單元可設(shè)定控制系統(tǒng)壓力、啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)、間隔時(shí)間等信息，并發(fā)出油位過(guò)低報(bào)警、超壓及失壓報(bào)警，實(shí)現(xiàn)一定程度的自動(dòng)控制；但無(wú)法精確檢測(cè)及控制各支路壓力、油量等，有限的自動(dòng)化交互無(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)距離、多點(diǎn)位的復(fù)雜潤(rùn)滑系統(tǒng)要求。

（5）檢修維護(hù)性差。傳統(tǒng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)采用中心油站輻射式結(jié)構(gòu)，輸油路線(xiàn)長(zhǎng)且復(fù)雜，易泄漏點(diǎn)較多，難以巡查到位；中心油站出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法使用；自動(dòng)化程度較低，難以準(zhǔn)確顯示故障位置及類(lèi)型。

（6）經(jīng)濟(jì)性低。傳統(tǒng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)管路復(fù)雜行程長(zhǎng)，布設(shè)難度大；管路易泄漏，浪費(fèi)潤(rùn)滑油脂；系統(tǒng)為整體式，易因?yàn)槟骋还收蠠o(wú)法排除造成系統(tǒng)癱瘓而棄置。

2 斗輪堆取料機(jī)智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)研究

針對(duì)斗輪堆取料機(jī)作為大型移動(dòng)集成化設(shè)備潤(rùn)滑點(diǎn)位多、分布廣、行程長(zhǎng)、落差大、使用環(huán)境惡劣的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有的雙線(xiàn)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)提出了針對(duì)性的改進(jìn)方案，以期從根本上解決上文所述的諸多缺陷。該改進(jìn)型智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)，摒棄了長(zhǎng)距離主干油路分配至各支路油路的給油方式，而是根據(jù)各區(qū)域注油點(diǎn)分布情況，將所有潤(rùn)滑點(diǎn)位按集中就近的原則劃分為若干個(gè)小型局部潤(rùn)滑區(qū)域，每個(gè)潤(rùn)滑區(qū)域設(shè)置獨(dú)立的儲(chǔ)油供油裝置及壓力、溫度、流量等傳感器，成為獨(dú)立的區(qū)域潤(rùn)滑單元。潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)置PLC 中央處理器，采集各區(qū)域潤(rùn)滑單元傳送來(lái)的所有信息，經(jīng)程序分析處理后，按照用戶(hù)設(shè)定向各區(qū)域潤(rùn)滑單元智能發(fā)送各種執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)整機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)交互式的智能運(yùn)行，是一種真正自動(dòng)化的潤(rùn)滑系統(tǒng)。斗輪堆取料機(jī)的智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)分區(qū)

2.1 集中潤(rùn)滑系統(tǒng)主要部件功能及作用

（1）中央控制系統(tǒng)。主要由中央PLC 處理器、I/O 設(shè)備等組成，其主要作用有：采集各區(qū)域潤(rùn)滑單元傳感器信息，接收用戶(hù)指令，分析處理數(shù)據(jù)指令，向各區(qū)域潤(rùn)滑單元發(fā)送執(zhí)行指令等[3]。

（2）傳感裝置。主要包含油壓傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、液位傳感器及各信號(hào)傳輸線(xiàn)路等。油壓傳感器采用黏稠液體專(zhuān)用型，設(shè)置于區(qū)域油站干路及各支路上，采集各管路油壓，用于PLC 系統(tǒng)作管路泄漏、堵塞分析。流量傳感器采用渦輪式，分布于各區(qū)域油站支路上，采集各管路輸送的潤(rùn)滑油量，作為PLC向各潤(rùn)滑點(diǎn)定量供油的控制依據(jù)。溫度傳感器采集各區(qū)域管路溫度，供PLC 做溫度壓力補(bǔ)償及伴熱裝置啟動(dòng)依據(jù)。液位傳感器布置于各區(qū)域油站的儲(chǔ)油箱上，向PLC 提供儲(chǔ)油量信息，實(shí)現(xiàn)低液位報(bào)警及斷油停機(jī)功能。信號(hào)傳輸線(xiàn)路采用多芯信號(hào)線(xiàn)，并由鋼制穿線(xiàn)管保護(hù)，進(jìn)行穩(wěn)定信號(hào)傳輸。

（3）執(zhí)行元件。主要包含油泵、電磁分配閥、流量控制器等。根據(jù)潤(rùn)滑脂黏度阻力較大的特性，油泵采用動(dòng)作效率較高的容積式柱塞泵，輸出壓力在40 MPa 左右，以達(dá)到有效的管路壓力[3]。電磁分配閥采用二位二通至多路多通式，接收PLC 模塊發(fā)送的指令，由電磁閥控制各路通斷換向，實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效分配的目的。流量控制器采用橢圓渦輪式，能夠在某一支路達(dá)到設(shè)定流量時(shí)關(guān)閉該線(xiàn)路，防止注油量過(guò)大造成軸承高溫和油脂浪費(fèi)；帶有遠(yuǎn)傳功能的流量控制器能夠兼作流量傳感器，為PLC 提供支路潤(rùn)滑油量信號(hào)。

（4）其他部件。主要有過(guò)濾裝置、伴熱裝置、保護(hù)裝置等。過(guò)濾裝置包含儲(chǔ)油罐底部過(guò)濾網(wǎng)、泵前過(guò)濾器。油罐過(guò)濾網(wǎng)一般選用100 目不銹鋼網(wǎng)。泵前過(guò)濾器為可更換濾芯式，帶有污染指示，方便觀察及拆卸更換。伴熱裝置有罐體加熱器、管路伴熱帶等裝置，配合管路保溫層及外保護(hù)層，為低溫環(huán)境下油路正常運(yùn)行提供保障。保護(hù)裝置主要有油路溢流閥、信號(hào)線(xiàn)穿線(xiàn)管等，保護(hù)油路、電路安全，防止破壞。

以回轉(zhuǎn)平臺(tái)潤(rùn)滑區(qū)域示例圖為例，展示斗輪堆取料機(jī)智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作原理，如圖3 所示：

圖3 回轉(zhuǎn)平臺(tái)潤(rùn)滑區(qū)域示例

2.2 改進(jìn)后的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）穩(wěn)定性高。智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)采用分散布置、集中控制的方式，使用信號(hào)傳輸線(xiàn)路代替長(zhǎng)距離輸油管路，杜絕了管路過(guò)長(zhǎng)造成的泄漏、遲滯、易損、不均等諸多弊端，極大提高了潤(rùn)滑系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

（2）實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)潤(rùn)滑。由于實(shí)現(xiàn)了小型化、局域化，引入了各支路的壓力傳感器、流量傳感器等信號(hào)采集設(shè)備及多路電磁閥、流量控制器等精準(zhǔn)執(zhí)行裝置，使得智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)各區(qū)域支路的狀態(tài)能實(shí)時(shí)反饋，中央PLC 處理器也能夠?qū)崟r(shí)控制各支路潤(rùn)滑動(dòng)作，對(duì)各末端注油點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)潤(rùn)滑。

（3）潤(rùn)滑分區(qū)劃分合理。由于智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)采用了信號(hào)電纜控制代替長(zhǎng)距離輸油管路，使得潤(rùn)滑分區(qū)不受壓差及距離限制，可以實(shí)現(xiàn)更為合理的潤(rùn)滑劃分。本系統(tǒng)將潤(rùn)滑分區(qū)劃分為斗輪部位潤(rùn)滑區(qū)域、回轉(zhuǎn)平臺(tái)潤(rùn)滑區(qū)域、行走機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑區(qū)域、俯仰平臺(tái)潤(rùn)滑區(qū)域、尾車(chē)平臺(tái)潤(rùn)滑區(qū)域，每個(gè)潤(rùn)滑區(qū)域就近分配注油點(diǎn)，涵蓋了所有潤(rùn)滑點(diǎn)位。

（4）自動(dòng)運(yùn)行，潤(rùn)滑效率高。由于智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)采用了多區(qū)域集中遠(yuǎn)程控制模式，控制方式為PLC 程序控制，采集及控制信息豐富，可設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)高效的潤(rùn)滑程序控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、多參數(shù)調(diào)節(jié)、全數(shù)據(jù)反饋等功能。潤(rùn)滑系統(tǒng)可根據(jù)用戶(hù)輸入的信息，分區(qū)域、定時(shí)、定量、全天候精準(zhǔn)潤(rùn)滑，并可根據(jù)不同工況、季節(jié)自由設(shè)定程序。

（5）人機(jī)交互友好高效。智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)采用PLC 控制終端，可根據(jù)用戶(hù)要求設(shè)計(jì)適用界面，接入和顯示各類(lèi)傳感信息，通過(guò)鍵盤(pán)、觸屏等裝置對(duì)輸入信息、控制參數(shù)進(jìn)行自由設(shè)定，可操作性極高。由于界面可實(shí)時(shí)顯示各區(qū)域潤(rùn)滑系統(tǒng)的信息，甚至可具體到某一潤(rùn)滑點(diǎn)位，操作人員無(wú)需具備特殊技能也能直觀簡(jiǎn)便地了解運(yùn)行狀況，準(zhǔn)確讀取故障信息，極大提高了工作效率。

（6）維護(hù)檢修方便。由于智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)各區(qū)域潤(rùn)滑單元相對(duì)獨(dú)立，PLC 中央處理系統(tǒng)界面集成了大量的傳感信息，能夠直觀顯示分區(qū)域故障，極大提高了維修效率。信號(hào)傳輸線(xiàn)路由金屬穿線(xiàn)管保護(hù)，油路為金屬管路，距離分布簡(jiǎn)短高效，這些設(shè)計(jì)從根本上杜絕了線(xiàn)路故障引起的查找繁瑣、排除困難等問(wèn)題。

（7）耐候性較好。本智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)采用信號(hào)傳輸線(xiàn)路取代傳統(tǒng)長(zhǎng)距離輸油管線(xiàn)，短距離輸油線(xiàn)路上設(shè)有伴熱、保溫等裝置，大大提高了輸油管路在低溫、粉塵、振動(dòng)、運(yùn)動(dòng)環(huán)境下的穩(wěn)定性。

（8）經(jīng)濟(jì)效益好。智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)省略了大量主干線(xiàn)路輸油管道，減少了管路接頭泄漏造成的油脂浪費(fèi)；其穩(wěn)定性高、故障率低、易排查維修的特點(diǎn)，極大節(jié)省了維修費(fèi)用；其自動(dòng)化程度高、簡(jiǎn)便易用的優(yōu)勢(shì)，又大大降低了潤(rùn)滑人力的投入。

（9）具有可拓展性。智能潤(rùn)滑系統(tǒng)具有開(kāi)源及可控性特點(diǎn)，可接駁軸承溫度信號(hào)、軸承振動(dòng)信號(hào)、環(huán)境溫度等多種傳感信號(hào)，通過(guò)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)比對(duì)，可實(shí)現(xiàn)軸承高溫及振動(dòng)補(bǔ)償潤(rùn)滑、根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)控油溫等功能。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)雙線(xiàn)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的使用觀察，總結(jié)其存在的各項(xiàng)缺陷并分析產(chǎn)生原因，在此基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)提出了針對(duì)性的改進(jìn)方案，采用合理細(xì)分潤(rùn)滑區(qū)域、潤(rùn)滑區(qū)域小型化、遠(yuǎn)程集中控制的方式，從根本上解決了傳統(tǒng)集中潤(rùn)滑裝置的諸多缺陷。在今后的工作學(xué)習(xí)過(guò)程中，將持續(xù)研究斗輪堆取料機(jī)運(yùn)行原理，總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，提出更多的合理化改進(jìn)措施，為本行業(yè)發(fā)展做出努力。