礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)探析

陳一兵

（中國(guó)煤炭科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430064）

煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐。建立健全煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)體系，強(qiáng)化基礎(chǔ)性、關(guān)鍵共性標(biāo)準(zhǔn)的制修訂是智能化煤礦建設(shè)的基礎(chǔ)和指南。

國(guó)家發(fā)改委等八部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》以來(lái)，我國(guó)煤礦行業(yè)智能化建設(shè)全面進(jìn)入“加速跑”階段。但正如中國(guó)工程院院士王國(guó)法所說(shuō)，我國(guó)煤礦智能化建設(shè)仍處于培育示范階段，發(fā)展還不充分、不平衡，總體水平不高，距離全面智能化還有很大差距。

為了進(jìn)一步加速煤礦智能化建設(shè)，日前，國(guó)家能源局、國(guó)家礦山安全監(jiān)察局聯(lián)合發(fā)布的《煤礦智能化建設(shè)指南(2021版)》明確指出，要形成智能化煤礦設(shè)計(jì)、建設(shè)、評(píng)價(jià)、驗(yàn)收等系列技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)體系，建成一批多種類型、不同模式的智能化煤礦，提升煤礦安全水平。根據(jù)意見(jiàn)提出，煤礦中級(jí)智能化，要實(shí)現(xiàn)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的智能化。

帶式輸送機(jī)、破碎機(jī)、刮板機(jī)、滾筒、水泵電機(jī)是井下煤礦開(kāi)采的重要組成部分，設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是煤礦高效生產(chǎn)與提高產(chǎn)能的重要基礎(chǔ)。但這些設(shè)備一般運(yùn)行環(huán)境溫度較高、灰塵多、振動(dòng)噪聲大、運(yùn)輸負(fù)載不穩(wěn)定，在設(shè)備運(yùn)作過(guò)程中，潤(rùn)滑是貫穿始終的重要環(huán)節(jié)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有40%的機(jī)械設(shè)備故障是由于潤(rùn)滑不良引起的。

這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)潤(rùn)滑不及時(shí)、缺油、冒油的情況，如果潤(rùn)滑不及時(shí)可能導(dǎo)致設(shè)備損壞快、設(shè)備損耗大、維修費(fèi)用高等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起轉(zhuǎn)動(dòng)卡死，影響設(shè)備安全可靠運(yùn)行。因此，加強(qiáng)設(shè)備潤(rùn)滑對(duì)提高設(shè)備可靠性、延長(zhǎng)關(guān)鍵零部件的使用壽命、減少維修費(fèi)用、減少機(jī)械故障都有重要意義。

1 傳統(tǒng)的潤(rùn)滑存在注油的問(wèn)題

（1）可靠性低：油脂供給量很多時(shí)候是憑借加油人員的感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)注油，而不是根據(jù)規(guī)程定量注油，經(jīng)常造成潤(rùn)滑過(guò)量或潤(rùn)滑不足。

（2）勞動(dòng)強(qiáng)度大：由于運(yùn)輸系統(tǒng)空間距離大、設(shè)備分散、注油點(diǎn)位多，如果人工巡查，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。

（3）注油耗時(shí)長(zhǎng)：大型礦井設(shè)備，注油點(diǎn)多、注油檢查耗時(shí)長(zhǎng)。

因此，在煤礦系統(tǒng)應(yīng)用一種安全、可靠、高效、靈活的智能潤(rùn)滑裝置十分必要。

智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)主要為彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工潤(rùn)滑的不足，以設(shè)備操作規(guī)程確定潤(rùn)滑周期為基礎(chǔ)，考慮運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、設(shè)備溫度、運(yùn)行負(fù)載等因素，結(jié)合注油壓力、油脂品質(zhì)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，智能化決策每個(gè)注油孔的注油量、注油間隔，對(duì)設(shè)備給予潤(rùn)滑保障，使機(jī)件的磨損降至最低，提高設(shè)備保養(yǎng)水平，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少潤(rùn)滑油劑的使用量，減少運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備的損耗和保養(yǎng)維修的時(shí)間，最終達(dá)到提高生產(chǎn)效益的效果。

在這一目標(biāo)之下，煤礦行業(yè)出現(xiàn)了各種各樣的智能潤(rùn)滑系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)良莠不齊，甚至有的只是名字的智能化，而實(shí)質(zhì)還是通過(guò)手動(dòng)操作等方式進(jìn)行供油。

同時(shí)，在煤礦智能化建設(shè)過(guò)程中，由于缺乏指導(dǎo)信息化、智能化建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)體系，企業(yè)各個(gè)信息系統(tǒng)之間無(wú)法互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享和流轉(zhuǎn)不暢，不僅無(wú)法發(fā)揮出信息系統(tǒng)應(yīng)有的價(jià)值，還造成系統(tǒng)升級(jí)和演進(jìn)困難。智能潤(rùn)滑系統(tǒng)同樣存在這一問(wèn)題。

數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題突出。在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，煤礦在開(kāi)展數(shù)字化、智能化建設(shè)中，都是根據(jù)不同業(yè)務(wù)部門(mén)需求建設(shè)相應(yīng)的IT系統(tǒng)，缺乏整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，致使“煙囪式”系統(tǒng)林立，各系統(tǒng)的獨(dú)立部署不僅維護(hù)成本高，還嚴(yán)重制約了數(shù)據(jù)的流通與協(xié)同應(yīng)用。

因此，礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)急需建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)、架構(gòu)，共同推動(dòng)礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)創(chuàng)新合作，促進(jìn)礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、架構(gòu)下，高效、快速的發(fā)展。這里，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)指的是定義終端接入層、網(wǎng)絡(luò)層、云、數(shù)據(jù)平臺(tái)、應(yīng)用層，統(tǒng)一各層數(shù)據(jù)的接口格式、數(shù)據(jù)規(guī)范和協(xié)議等。

通過(guò)建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，才可以方便客戶了解真正的礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)能達(dá)到什么功能，哪些方面智能化，能解決客戶哪些急需解決的問(wèn)題，能給客戶帶來(lái)哪些經(jīng)濟(jì)效益。

2 目前市面潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要種類

2.1 中冶華潤(rùn)的智能潤(rùn)滑系統(tǒng)

中冶華潤(rùn)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)由電動(dòng)高壓潤(rùn)滑泵、KXB-3/660R型礦用潤(rùn)滑裝置用電控箱、KXJ-127Y型礦用閥式給油器電控箱、礦用閥式給油器集成、潤(rùn)滑管路組成。系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1

2.2 多點(diǎn)泵潤(rùn)滑系統(tǒng)

多點(diǎn)泵潤(rùn)滑系統(tǒng)由1個(gè)控制箱，1個(gè)多點(diǎn)泵，還有管路組成。系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

2.3 泵加球閥或電磁閥系統(tǒng)

泵加球閥或電磁閥系統(tǒng)由1個(gè)控制箱，1個(gè)多點(diǎn)泵或單出口泵，還有加在管道上的若干個(gè)球閥或電磁閥組成，感知系統(tǒng)阻塞主要通過(guò)末端1個(gè)帶溢流的專用油嘴，通過(guò)肉眼觀察。系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

圖2

圖3

圖4

2.4 泵加閥加分配器系統(tǒng)

泵加閥加分配器系統(tǒng)由1個(gè)控制箱，1臺(tái)泵，加上幾個(gè)分配器，分配器前還有電磁閥或者球閥，感知系統(tǒng)阻塞主要通過(guò)分配器上帶計(jì)數(shù)器或接近開(kāi)關(guān)，分配器不動(dòng)作判定系統(tǒng)故障。系統(tǒng)原理圖如圖4所示。

以上4種系統(tǒng)，多點(diǎn)泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)太過(guò)簡(jiǎn)單，性能一幕了然。筆者不再贅述，下面筆者對(duì)中冶華潤(rùn)智能潤(rùn)滑與其他兩種系統(tǒng)進(jìn)行匯總、對(duì)比、分析，對(duì)比表如表1。

表1 中冶華潤(rùn)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)與泵加球閥或電磁閥系統(tǒng)比較

表2 中冶華潤(rùn)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)與泵加閥加分配器系統(tǒng)比較

通過(guò)對(duì)比表格，筆者總結(jié)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)有的一些特點(diǎn)，從而對(duì)礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)提出一些個(gè)人的意見(jiàn)。

（1）礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)必須具備專用的煤安證書(shū)

人民群眾的生命安全是第一重要的，因此，用于煤礦的設(shè)備，不能僅僅把幾個(gè)礦用元器件拼湊在一起，還需要檢測(cè)這些元器件共同工作是否符合礦用標(biāo)準(zhǔn)，是否安全可靠，必須通過(guò)國(guó)家安標(biāo)中心的審核，取得專門(mén)的礦用系統(tǒng)證書(shū)。

（2）礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)必須每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)獨(dú)立

每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)可以獨(dú)立設(shè)定供油參數(shù)，包含供油的量和供油周期，單個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)供油參數(shù)的調(diào)整不能影響其他潤(rùn)滑點(diǎn)的供油參數(shù)。

逐點(diǎn)檢測(cè)，實(shí)時(shí)反饋運(yùn)行信號(hào)，每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的工作狀態(tài)均可以獨(dú)立檢測(cè)，不能只檢測(cè)供油主管路或分油裝置總進(jìn)油口的供油狀態(tài)。能將檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)的傳輸給控制系統(tǒng)，檢測(cè)的信號(hào)包含堵塞、常通功能，檢測(cè)的結(jié)果可以在本地的觸摸屏和遠(yuǎn)程中控上面顯示出來(lái)。

獨(dú)立運(yùn)行、維修方便。系統(tǒng)的每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)均可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)檢修，在不影響其他潤(rùn)滑點(diǎn)工作的情況下可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑故障的維修和故障處理。當(dāng)單個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)供油出現(xiàn)故障時(shí)，不能影響相鄰其他潤(rùn)滑點(diǎn)的工作狀態(tài)。

系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程監(jiān)控的連接，系統(tǒng)運(yùn)行的所有參數(shù)和結(jié)果均可以在遠(yuǎn)控控制系統(tǒng)上進(jìn)行查看和操作。包含系統(tǒng)的壓力、油泵的油量、潤(rùn)滑點(diǎn)的供油狀態(tài)、系統(tǒng)的啟停、系統(tǒng)的故障以及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)等。

（3）礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)必須是供油量精準(zhǔn)的系統(tǒng)

智能潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要功能是把潤(rùn)滑油或者潤(rùn)滑脂供到需要的設(shè)備部位，因此，需要提供精準(zhǔn)的潤(rùn)滑量。潤(rùn)滑量少，造成設(shè)備干磨，會(huì)溫度升高，振動(dòng)加劇甚至損毀。潤(rùn)滑量多，會(huì)造成散熱受阻，同樣會(huì)造成溫度升高而產(chǎn)生損毀。因此，智能潤(rùn)滑系統(tǒng)必須是供油量精準(zhǔn)的系統(tǒng)。

目前潤(rùn)滑系統(tǒng)的供油主要有幾個(gè)方面：

①通過(guò)控制潤(rùn)滑泵運(yùn)行時(shí)間，潤(rùn)滑泵后接分配器，把潤(rùn)滑油或者潤(rùn)滑脂分配到對(duì)應(yīng)的潤(rùn)滑點(diǎn)。點(diǎn)數(shù)多少會(huì)產(chǎn)生不同的背壓，從而影響潤(rùn)滑泵的流量大小，單位時(shí)間流量不一致，也就無(wú)法保證供油精準(zhǔn)。

②通過(guò)控制電磁閥的通斷時(shí)間來(lái)控制潤(rùn)滑量。根據(jù)流體力學(xué)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一截面的流體量，在橫截面確定的情況下，與流速有關(guān)，壓力的大小會(huì)造成流速的快慢，從而影響單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的流體量，無(wú)法保證精準(zhǔn)潤(rùn)滑。

③末端潤(rùn)滑點(diǎn)的供油采用的是閥式給油器，該閥采用定量腔體式供油，每個(gè)電磁閥可以獨(dú)立的拆裝而不影響其他電磁閥的工作，潤(rùn)滑點(diǎn)的供油是以一個(gè)基礎(chǔ)量乘以次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供油。例如我們把1作為基礎(chǔ)值，那么如果我要實(shí)現(xiàn)3，就把1的動(dòng)作重復(fù)運(yùn)行3次。從而實(shí)現(xiàn)了供油量的誤差控制在1%之內(nèi)，油脂的不同粘度和供油壓力不能影響單點(diǎn)單次供油的量。

通過(guò)以上對(duì)比可知，智能潤(rùn)滑系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)供油量精準(zhǔn)，必須采用閥式給油器定量腔體的方式供油。

（4）礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)必須是可任意擴(kuò)展的系統(tǒng)

智能潤(rùn)滑系統(tǒng)的可擴(kuò)展性包括2個(gè)方面：

①同一套系統(tǒng)，能控制的潤(rùn)滑點(diǎn)數(shù)量必須足夠多。至少在300個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)以上。這樣能減少現(xiàn)場(chǎng)潤(rùn)滑系統(tǒng)數(shù)量，減輕投資成本及后期設(shè)備管理運(yùn)行成本。

②后期增加潤(rùn)滑點(diǎn)數(shù)量，必須足夠方便。增加新的潤(rùn)滑點(diǎn)，通過(guò)預(yù)留的接口進(jìn)行，不影響現(xiàn)有潤(rùn)滑點(diǎn)運(yùn)行，不需要對(duì)控制系統(tǒng)的軟件或者硬件進(jìn)行改變。只需要增加對(duì)應(yīng)潤(rùn)滑點(diǎn)的閥式給油器及管道即可。

（5）礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)必須是開(kāi)放的系統(tǒng)

智能潤(rùn)滑系統(tǒng)的控制和信號(hào)的收集處理采用的控制方式為CAN總線通信方式進(jìn)行，此通迅方式線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，并且其他采集系統(tǒng)隨時(shí)可以通過(guò)總線獲取現(xiàn)場(chǎng)信息。同時(shí)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)具有TCP/IP，485通信標(biāo)準(zhǔn)接口功能和無(wú)線通信功能，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行信息上傳至中控；再次，智能潤(rùn)滑系統(tǒng)可擴(kuò)展手機(jī)APP和遠(yuǎn)程云平臺(tái)服務(wù)功能，滿足移動(dòng)端系統(tǒng)檢測(cè)和遠(yuǎn)程系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的功能需求。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析可知，在煤礦智能化進(jìn)入全面加速的新階段，要實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)“安全、少人無(wú)人、高效”，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型，為未來(lái)達(dá)成“雙碳”目標(biāo)奠定基礎(chǔ)，煤礦的各個(gè)組成系統(tǒng)都要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一架構(gòu)的落地，礦用智能潤(rùn)滑系統(tǒng)通過(guò)依托開(kāi)放的智能化生態(tài)，針對(duì)應(yīng)用于不同煤礦設(shè)備的潤(rùn)滑系統(tǒng)定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)格式，構(gòu)建通用的功能平臺(tái)，建立智能潤(rùn)滑行業(yè)統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。最終將潤(rùn)滑系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯入煤礦智能化系統(tǒng)的統(tǒng)一“數(shù)據(jù)湖”，為數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘提供有力支撐，更加便捷地實(shí)現(xiàn)智能化升級(jí)、實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的同步和協(xié)作，以及支持其他合作伙伴實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、聯(lián)動(dòng)操作等。