甘油噴射控制系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計在大型磨機中應(yīng)用

楊芳敏，張麗麗

（中國黃金集團內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 滿洲里 021400）

1 背景簡介

開式齒輪噴霧潤滑系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于電廠、礦山、水泥等設(shè)備的大型開式齒輪副的潤滑冷卻。如：球磨機、回轉(zhuǎn)窯、干燥機等。通過使用該系統(tǒng)，可提高大型、重載開式齒輪副的壽命，減少停機時間及降低維修費用。齒輪可潤滑寬度為50mm～1060mm。周期性的噴霧為齒輪提供了持久的油膜，控制可以設(shè)置多種潤滑周期，并具有故障監(jiān)控功能和噴嘴“后吹”功能。

某銅鉬礦選礦廠磨礦車間一、二、三系列共用六臺大型磨機，磨機通過6000KW電機驅(qū)動小齒輪，帶動磨機大齒圈旋轉(zhuǎn)，磨機在旋轉(zhuǎn)過程中，齒面需要間歇定時甘油潤滑冷卻，潤滑脂可以起到減少機械磨損、防止齒輪生銹和腐蝕以及帶走摩擦產(chǎn)生的熱量。甘油潤滑控制設(shè)備的穩(wěn)定運行至關(guān)重要，是磨機正常運轉(zhuǎn)的安全保障，以往購買的甘油噴射控制器操作復(fù)雜，多余功能繁多，并且經(jīng)常出現(xiàn)死機故障，價格高昂，選礦成本無法降低。

2 甘油噴射原理及系統(tǒng)搭建

控制部分采用西門子CPU1215 C控制器，利用PLC的輸入和輸出部分控制甘油噴射控制系統(tǒng)相關(guān)執(zhí)行元件。人家交互界面使用西門子KTP700 Basic PN觸摸屏，PLC與觸摸屏通過Profinet 組件網(wǎng)絡(luò)連接。觸摸屏用于監(jiān)測CPU控制器的運行狀態(tài)以及整個控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。執(zhí)行部分主要由控制電磁閥、氣動泵、油路分配器、噴槍組件、后吹控制裝置等。監(jiān)測部分由空氣壓力開關(guān)、油脂桶液位開關(guān)、后吹壓力指示儀表、噴油計數(shù)開關(guān)等部分組成。

當(dāng)控制器的計時器到達(dá)了預(yù)定的時間，氣動泵電磁閥打開，壓縮空氣通過氣動三聯(lián)件處理后進(jìn)入氣動泵使氣動泵工作，潤滑劑將從泵的出油口中輸出，經(jīng)過供油管路將潤滑脂持續(xù)注入齒面上安裝的噴槍組件。氣動泵運行的同時噴嘴進(jìn)氣電磁閥打開，壓縮空氣通過氣動兩聯(lián)件處理后達(dá)到噴槍組件中的噴嘴處，與到達(dá)此處的潤滑脂相匯合，并將潤滑劑打碎成細(xì)小顆粒并隨壓縮空氣一起噴向齒輪表面。當(dāng)氣動泵停止工作后向噴嘴繼續(xù)供氣若干時間，被稱為后吹時間，作用是清潔噴嘴防止堵塞。

油路分配器上有一個潤滑脂注油計數(shù)器，當(dāng)氣動泵正常運行時，油路分配器每完成一次工作循環(huán)，油路分配器上的頂針動作一次，頂針觸發(fā)計數(shù)器計數(shù)，用于供油量控制和檢測供油系統(tǒng)運行狀態(tài)。計時模式僅作為系統(tǒng)檢測。

3 控制系統(tǒng)程序及操作畫面設(shè)計

3.1 程序設(shè)計簡介

甘油噴射控制系統(tǒng)程序設(shè)計分為自動模式和手動模式。自動模式運行分為計數(shù)間隔運行和計時間隔運行。為了使程序規(guī)范化、模塊化，程序設(shè)計由一個主程序和三個子程序組成，主程序用于控制邏輯的執(zhí)行，三個子程序用于不同功能模式的控制，分為計時子程序FC1、計數(shù)子程序FC2和參數(shù)初始化及參數(shù)設(shè)置子程序FC3。

主程序間隔時間啟用，當(dāng)甘油噴射控制器收到磨機運行信號、觸摸屏選擇自動運行、控制器未出現(xiàn)故障報警、操作員在觸摸屏選擇計數(shù)模式或者計時模式運行后，間隔時間定時器開始啟用，甘油噴射控制器進(jìn)入自動運行模式。間隔時間達(dá)到預(yù)設(shè)時間后，通過定時器完成位啟動氣動泵打油電磁閥和后吹電磁閥。

圖1 程序自動運行條件

3.1.1 程序計數(shù)模式

如果操作員選擇計數(shù)模式，主程序調(diào)用FC2子程序。通過間隔時間完成位控制氣動泵電磁閥得電運行，同時噴嘴電磁閥得電，甘油噴射系統(tǒng)開始噴油運行。在氣動泵運行過程中，分油器內(nèi)部頂桿往復(fù)運轉(zhuǎn)，計數(shù)器開始計數(shù)運行，當(dāng)達(dá)到計數(shù)設(shè)定次數(shù)后，氣動泵打油電磁閥失電，后吹斷電延時定時器啟動運行，此時噴嘴電磁閥任然處于得電運行狀態(tài)，運行時間為預(yù)設(shè)后吹時間，后吹時間到后，噴嘴電磁閥失電，程序又回到間隔時間定時狀態(tài)。以此為循環(huán)，自動運行。

圖2 啟動噴油輸出

3.1.2 程序計時模式

如果操作員選擇計時模式，主程序會調(diào)用FC1子程序，同樣間隔時間計時完成后，觸發(fā)氣動泵電磁閥和噴嘴電磁閥，在設(shè)定的噴油時間完成后，程序進(jìn)入后吹運行，噴嘴電磁閥繼續(xù)運行到后吹完成。以此循環(huán)，再次進(jìn)入間隔運行，甘油噴射控制器在計時模式運行時，噴油計數(shù)接近開關(guān)計數(shù)器僅作為油泵噴油狀態(tài)監(jiān)控和參考，不參與控制。

3.1.3 程序手動模式設(shè)計

甘油噴射手動程序設(shè)計方面，手動優(yōu)先運行原則，無論程序運行在何種模式，只要啟用手動噴油，程序立即轉(zhuǎn)入手動運行狀態(tài)，操作界面有手動噴油按鈕，可以采用一鍵啟停噴油模式，程序設(shè)計采用一個計數(shù)器，計數(shù)預(yù)設(shè)值為2，自動運行狀態(tài)時計數(shù)器為0，點動手動打油按鈕，計數(shù)器當(dāng)前值變?yōu)?，系統(tǒng)進(jìn)入手動打油計數(shù)/計時模式，完成一次預(yù)設(shè)噴油運行后，計數(shù)器復(fù)位為0；在甘油噴射系統(tǒng)運行中，如果再次點動手動噴油按鈕，計數(shù)器會增1，自動復(fù)位為0，甘油噴射控制器停止運行。

圖3 手動程序設(shè)計

3.1.4 故障報警設(shè)計

在控制器自動運行過程中，設(shè)有監(jiān)控時間報警，氣壓低報警，油桶油位低報警監(jiān)控程序，監(jiān)控時間報警主要是為防止分油器，噴嘴等油路堵塞故障后，未在設(shè)定的監(jiān)控時間內(nèi)完成規(guī)定的注油量。當(dāng)發(fā)生以上以上故障報警時，會觸發(fā)報警輸出，控制器外部接有報警警鈴，同時通過人機界面提示操作人員當(dāng)前故障，甘油噴射系統(tǒng)停止運行。

在磨機運行狀態(tài)時，如果監(jiān)控時間內(nèi)未完成注油量，系統(tǒng)供氣壓力低，油桶低油位，系統(tǒng)掉電、系統(tǒng)處于手動模式，以上狀態(tài)累計兩小時，表明磨機兩小時進(jìn)行齒面潤滑，連鎖輸出到磨機控制系統(tǒng)，磨機連鎖停機。

3.2 人機操作界面設(shè)計

3.2.1 初始畫面

甘油噴射控制系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)入模式選擇畫面，根據(jù)生產(chǎn)需求，選擇需要的運行方式，計數(shù)模式按鈕用于調(diào)用子程序FC2子程序，定時模式按鈕用于調(diào)用子程序FC3。

圖4 初始畫面

3.2.2 計數(shù)模式程序設(shè)計

操作人員選擇計數(shù)模式后，進(jìn)入磨機甘油噴射計數(shù)畫面，操作畫面設(shè)計有運行數(shù)據(jù)輸入部分和運行狀態(tài)監(jiān)控部分。

輸入部分由間隔時間設(shè)定、監(jiān)控時間設(shè)定、后吹時間設(shè)定和打油次數(shù)設(shè)定。操作人員可以根據(jù)磨機運行齒面溫差設(shè)定打油量。當(dāng)前間隔時間顯示為定時器定時值，當(dāng)前監(jiān)控時間為噴嘴噴油時間，若超過監(jiān)控時間設(shè)定值會發(fā)出故障報警。

圖5 計數(shù)操作畫面

3.2.3 計時模式操作畫面

計時模式僅需設(shè)定間隔時間，打油時間和后吹時間三個參數(shù)，參數(shù)設(shè)置完畢后控制器按照設(shè)定值進(jìn)行自動運行。

圖6 甘油噴射計時模式

4 結(jié)語

油噴射控制系統(tǒng)，是大型磨機安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)保障，新設(shè)計的甘油噴射控制器結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，運行穩(wěn)定。人機界面操作簡單明了，全中文界面，完全根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計，去除繁雜的功能設(shè)計。模塊化設(shè)計，出現(xiàn)故障后不必整體更換，維護方便并且維護成本低，同時解決了無故障死機現(xiàn)象，極大的方便了生產(chǎn)現(xiàn)場。