軋機稀油潤滑系統(tǒng)的技術(shù)升級及管理

[摘" " 要]從軋機稀油潤滑系統(tǒng)的溫度控制、壓力控制、改善過濾方式，以及建立潤滑系統(tǒng)在線實時監(jiān)測平臺等方面，對已運行20多年的軋機潤滑系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)升級和改進(jìn)。提高了軋機減速箱的潤滑效果，延長了設(shè)備使用壽命，增強了運行穩(wěn)定性。

[關(guān)鍵詞]稀油潤滑系統(tǒng);油膜;磨損;技術(shù)升級

[中圖分類號]TH137 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

1 概述

某鋼鐵企業(yè)采用20世紀(jì)90年代先進(jìn)的四位一體短流程煉鋼軋鋼生產(chǎn)工藝，熱軋廠主軋線為德國SKET兩輥軋機，軋機減速箱具有重載、中低速、大扭矩和高強度的特點，滿足大壓下量生產(chǎn)工藝的需求。

軋機稀油潤滑系統(tǒng)是軋機區(qū)減速箱的重要組成部分，按照設(shè)備布置，分為粗軋區(qū)、中軋區(qū)、精軋區(qū)潤滑系統(tǒng)，分別對各自區(qū)域內(nèi)軋機減速箱軸承、齒輪等起到潤滑和冷卻的作用。潤滑系統(tǒng)主要由油箱、泵組、過濾器、冷卻器、加熱器及相關(guān)電氣控制系統(tǒng)組成，如圖1所示。根據(jù)減速箱的設(shè)計要求及潤滑油的基本性能，最佳潤滑油溫為（40±2）℃。

由于潤滑油為礦物油的基本特性，粘溫指數(shù)越小，黏度隨溫度的變化就越大。油溫的變化會帶來潤滑油黏度的變化，造成系統(tǒng)壓力和供油量的變化。油溫升高，導(dǎo)致潤滑油黏度降低，油膜厚度減小，油膜承載能力下降，加劇摩擦副之間磨損，且不利于設(shè)備的冷卻;油溫降低，潤滑油黏度和分子間摩擦力增加，流動性變差，供油量減少，嚴(yán)重情況會導(dǎo)致齒輪箱潤滑不足，同時增加泵的驅(qū)動功率。

2 軋機稀油潤滑系統(tǒng)現(xiàn)狀

軋機區(qū)潤滑系統(tǒng)泵出口壓力一般為0.55～0.65MPa（5.5～6.5bar），布置于軋機平臺下方，利用減速箱入口閥設(shè)定各減速箱潤滑壓力為0.18～0.2MPa（1.8～2bar）。生產(chǎn)軋制過程中減速箱內(nèi)各齒輪、軸承摩擦副產(chǎn)生熱量，使系統(tǒng)回油油溫升高，并通過泵出口主管路冷卻器進(jìn)行降溫冷卻。軋機投用量越多，軋制節(jié)奏越快，隨著輸入功率增加，潤滑系統(tǒng)的油潤滑溫隨之升高，而系統(tǒng)壓力隨之減低。

因受軋制工藝工況、長時間停機檢修，以及冬夏季氣溫環(huán)境的影響，油箱潤滑油溫度波動大，造成泵出口油溫及壓力波動大，存在以下運行缺陷。

（1）冷卻器供水采用24V電磁膜片閥控制，該閥為開關(guān)型閥門，無法精確調(diào)整進(jìn)水量，造成主管供油溫度波動，影響現(xiàn)場各潤滑點壓力流量的波動以及設(shè)備潤滑效果。

（2）電磁膜片閥開關(guān)造成冷卻器內(nèi)水壓壓力沖擊，導(dǎo)致冷卻器使用時存在內(nèi)部漏水隱患。

（3）油溫-壓力波動造成泵-電機負(fù)載的變化，以及能耗增加。

（4）軋機潤滑系統(tǒng)油品污染的主要因素為固體顆粒，SWCQ-150鋼網(wǎng)式過濾器過濾精度低，納污容量小，過濾效果差。

3 軋機稀油潤滑系統(tǒng)的技術(shù)升級與管理

隨著近年工業(yè)技術(shù)、PLC及閥門比例控制系統(tǒng)的發(fā)展和成熟應(yīng)用，各類新技術(shù)新產(chǎn)品已應(yīng)用在稀油潤滑系統(tǒng)上。江陰興澄特種鋼鐵有限公司設(shè)備管理工程師查閱相關(guān)資料，并與設(shè)計院進(jìn)行探討后，對軋機區(qū)稀油潤滑系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級。升級后的稀油潤滑系統(tǒng)如圖2所示。

3.1 優(yōu)化改進(jìn)過濾器

軋機潤滑系統(tǒng)過濾器串聯(lián)在主管路中，從減少機械磨損，提高潤滑系統(tǒng)油品的清潔度，增加過濾器濾芯的納污容量，減少濾芯的消耗成本等幾方面考慮，將潤滑系統(tǒng)SWCQ-150雙桶式鋼網(wǎng)過濾器改為雙桶玻璃纖維濾芯式過濾器。該過濾器過濾精度40μm，濾芯過濾比β>1000，具有過濾效率高、納污容量大、壽命長和檢修更換快捷方便等優(yōu)點。

3.2 主管供油溫度恒溫控制改進(jìn)。

采用氣動薄膜控制閥代替電磁膜片閥，通過安裝在冷卻器后的溫度繼電器實時監(jiān)測油溫，并能線性比例控制氣動薄膜控制閥的開度，實現(xiàn)油溫的精確控制。

氣動薄膜控制閥主要包括氣動三聯(lián)件、帶執(zhí)行機構(gòu)的氣動控制閥和閥門定位器?？刂圃恚簤嚎s空氣經(jīng)氣動三聯(lián)件穩(wěn)壓后進(jìn)入定位器和氣動控制閥的執(zhí)行器，同時冷卻器后主管供油溫度繼電器輸出4～20mA模擬量信號至閥門定位器。定位器根據(jù)檢測的油溫與設(shè)定值進(jìn)行比較，自動調(diào)節(jié)氣動薄膜控制閥的開度，進(jìn)而對油溫實現(xiàn)精確控制，節(jié)約冷卻水。

閥門定位器作為氣動控制閥的重要附件，接受控制系統(tǒng)輸出的電動控制信號，按預(yù)先設(shè)置關(guān)系輔助氣動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)整閥位并實現(xiàn)精確定位。閥門定位器將輸入控制信號和控制閥位反饋信號進(jìn)行比較、處理，進(jìn)而輸出相應(yīng)的氣動控制信號給氣動執(zhí)行器。

3.3 潤滑系統(tǒng)出口壓力恒壓設(shè)定

原潤滑系統(tǒng)壓力控制由溢流閥及手動調(diào)壓閥組成，因油溫波動，需人工調(diào)整手動調(diào)壓閥來調(diào)整壓力，效率低、響應(yīng)慢、脈動大。

改用自力式壓力調(diào)節(jié)閥，具有維護(hù)量小、不需要輔助能源、壓力自適應(yīng)、調(diào)整響應(yīng)快等優(yōu)點。自力式壓力調(diào)節(jié)閥主要由閥體、平衡波紋管、閥桿、執(zhí)行機構(gòu)、工作膜片和定位彈簧等組成。潤滑系統(tǒng)工作時，通過將主管壓力接至自力式調(diào)壓閥執(zhí)行機構(gòu)的工作膜片上，轉(zhuǎn)換成定位力。此定位力按照設(shè)定調(diào)整的定位彈簧力來移動閥芯。

當(dāng)取自主管的壓力升高，產(chǎn)生的力超過設(shè)定點時，閥按壓力變化比例開大，潤滑系統(tǒng)旁通流量增加，使系統(tǒng)壓力降低，恢復(fù)至設(shè)定壓力值;反之，當(dāng)取自主管的壓力降低，定位力減小，彈簧力克服定位力，使閥門開度減小，旁通流量減少，系統(tǒng)壓力升高，恢復(fù)至設(shè)定壓力值。

3.4 加熱器升級改進(jìn)

原稀油潤滑系統(tǒng)油箱內(nèi)安裝的電阻絲加熱器，為20世紀(jì)90年代早期產(chǎn)品，套管內(nèi)裝滿絕緣導(dǎo)熱的蜂窩形氧化鎂，形似疊加式煤球，小孔內(nèi)繞有電阻絲。長期使用后電阻絲斷裂導(dǎo)致加熱器功能失效，并且蜂窩形氧化鎂變形，堵塞加熱器套管。只能在大修清洗油箱時，整體更換加熱器套管，低溫氣候下無法滿足潤滑系統(tǒng)加熱。重新優(yōu)化選型加熱器，采用SRY6型套管式加熱器，主要由加熱芯棒和套管組成。加熱芯棒采用金屬管狀電熱元件作為熱源，套管為不銹鋼管，套管法蘭尺寸與原先保持一致。加熱產(chǎn)生的熱能傳遞到套管的空氣中，達(dá)到加熱套管的目的。加熱器套管與被加熱油液接觸面積大，表面熱功率小，不結(jié)碳，油液不會因局部高溫而碳化。

更換加熱器芯棒時，不需要放掉油箱的油液，僅需抽出加熱器芯子，更換一個新的加熱芯棒即可，維護(hù)方便。

3.5 新增移動式真空凈油機，附加循環(huán)過濾系統(tǒng)

軋機潤滑系統(tǒng)進(jìn)水導(dǎo)致油品乳化變質(zhì)，黏度降低，造成抗磨劑、抗氧化劑等水解，酸值增加，腐蝕金屬零部件并加速磨損。水在潤滑油中以游離水和溶解水兩種狀態(tài)存在。對比多種凈油機脫水性能后，選用移動式真空凈油機，能去除100%的游離水和90%的溶解水。真空凈油機工作原理如圖3所示，通過凈油機自帶的吸油泵將油水混合物在真空罐內(nèi)上方的噴嘴霧化，利用水和潤滑油的沸點不同，在一定真空度下，水的沸點下降很多，潤滑油中的水分快速破除乳化狀態(tài)而蒸發(fā)汽化，被真空泵抽出至大氣中。潤滑油因自重沉入真空罐底，隨管路排入油箱。真空凈油機脫水效率相對離心式凈油機效率低，但可以深度脫水，適用于油液含水量要求嚴(yán)格的系統(tǒng)。

移動式真空凈油機能滿足現(xiàn)場不同區(qū)域內(nèi)軋機稀油潤滑系統(tǒng)使用，即裝即用，減少設(shè)備投資。通過更換不同過濾精度的濾芯，達(dá)到外循環(huán)過濾的效果。

3.6 建立油品在線監(jiān)測平臺。

建立油品在線監(jiān)測與定期取樣分析相結(jié)合的管理機制。與某研究所合作，開發(fā)潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要在線監(jiān)測潤滑油水分、黏度、不同直徑鐵磁和非鐵磁顆粒數(shù)。通過安裝在回油管上的下位機，按周期自動取樣分析，并將檢測數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。相關(guān)崗位設(shè)備人員可通過電腦客戶端查看數(shù)據(jù)是否異常，如潤滑油內(nèi)鐵磁和非鐵磁固體顆粒數(shù)急劇增加，表明設(shè)備存在異常磨損。在線監(jiān)測系統(tǒng)具有歷史數(shù)據(jù)查詢功能，可對某一段時間內(nèi)數(shù)據(jù)、趨勢進(jìn)行對比查詢。

定期進(jìn)行潤滑油取樣離線檢測，是在線監(jiān)測系統(tǒng)運行的補充和校驗，能具體反映出潤滑油的各項具體指標(biāo)。如通過鐵譜分析檢測鐵、銅等元素含量，通過四球磨機試驗檢測潤滑油的抗磨性能。取樣離線檢測還能分析潤滑油中油泥、積碳的程度，檢測PQ指數(shù)（檢測潤滑油中微量鐵磁性磨粒的含量），檢測油樣中磨粒的磨損形態(tài)，以及潤滑油的抗乳化性。

3.7 建立潤滑系統(tǒng)遠(yuǎn)程運維監(jiān)測平臺

通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)采集和5G通信網(wǎng)絡(luò)，采集軋機稀油潤滑系統(tǒng)運行參數(shù)，如潤滑系統(tǒng)壓力、溫度、油位、過濾器堵塞等參數(shù)和信號，形成一套軋鋼設(shè)備運維監(jiān)控平臺，集合報警、預(yù)警和巡檢等功能，讓設(shè)備人員及時了解設(shè)備運行狀態(tài)，減少人員巡檢次數(shù)。潤滑設(shè)備在線實時診斷平臺如圖4所示。

4 結(jié)束語

實踐證明，在設(shè)備管理中與時俱進(jìn)，并結(jié)合自身設(shè)備運行要求，對軋機稀油潤滑系統(tǒng)嚴(yán)格管理，提高潤滑油清潔度，保持潤滑油正常油溫和壓力，保證軋機齒輪箱的正常運行，減少設(shè)備異常磨損，從而延長設(shè)備使用壽命，減少因異常停機帶來的生產(chǎn)和設(shè)備損失。新技術(shù)新材料的運用，大數(shù)據(jù)采集和運維平臺的開發(fā)建立，可以減輕設(shè)備人員的現(xiàn)場巡檢強度，也對設(shè)備人員的知識儲備和維護(hù)技能提出了較高的要求。

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作者簡介

石建峰（1977—），男，江蘇江陰人，本科，高級工程師，主要從事鋼鐵企業(yè)液壓、潤滑設(shè)備系統(tǒng)管理和能源、環(huán)境體系的管理工作。