油氣潤滑技術及應用

竇 鋒，王 斌，寇 鵬，魏志毅

(中國重型機械研究院有限公司，陜西 西安 710032)

1 前言

油氣潤滑作為一種新型的潤滑技術，廣泛的應用于冷軋和平整機組中，能解決稀油潤滑系統、干油潤滑系統、油霧潤滑系統等傳統的單相流體潤滑技術無法解決的難題，不僅大大延長了潤滑件的使用壽命，而且對于環境改善也效果顯著。

2 工作原理

利用壓縮空氣在管道內的流動，帶動潤滑油沿管道內壁連續不斷的流動，將油氣混合并輸送至各個潤滑點。壓縮空氣以恒定的壓力(0.3～0.4 MPa)連續供給，而潤滑油是根據各個潤滑點的耗油量不同定量供給，因此必須使用油泵作為輸油的動力源，還要采用分配器分別供給各個潤滑點潤滑油，油和氣進入潤滑點之前必須先進入油氣混合閥，在油氣混合閥里，流動的壓縮空氣把油吹成細小的油滴，附著在管壁上形成油膜，油膜隨著氣流的方向沿管壁流動，在流動過程中油膜的厚度逐漸減薄，但并不凝聚，如右圖1所示。供油是間斷的，間隔時間和每次的給油量都可以根據實際的耗油量進行調節。

油氣潤滑與油霧潤滑相似，但又不同于油霧潤滑。油氣潤滑與油霧潤滑都是以壓縮空氣為動力將稀油輸送到潤滑點，不同的是油氣潤滑并不將油撞擊為細霧，而是利用壓縮空氣流動把油沿管路輸送到潤滑點，因此不再需要凝縮。空氣輸送的壓力較高，需要潤滑多個潤滑點時，是通過分配器將油氣混合體均勻地分別輸送到各個點。

圖1 油氣潤滑原理圖Fig.1 Schematic diagram of oil-air lubrication

3 設備組成

油氣潤滑系統主要由供油泵站、油氣混合器、油氣分配器、電氣控制裝置等組成。供油泵站主要用來提供潤滑所需要的潤滑油，油氣混合器主要是將潤滑油與壓縮空氣均勻地混合在一起，油氣分配器主要是進行油的計量和分配，即可以將泵供送來的潤滑劑通過多個出口分配成幾個相互等量或彼此不等量的支流，每個支流的潤滑劑可以對應供給一個或數個潤滑點，分配往每一個支流的潤滑劑的劑量即為與該支流對應的(一個或數個)潤滑點所需要的潤滑量。油氣潤滑系統的電控裝置采用PLC對系統進行實時監控，在故障診斷與顯示方面還采用帶液晶顯示器的操作面板對系統的參數(如哪一臺泵投入工作、泵工作的間隔時間等)進行設定，并對系統的運行狀況進行顯示、監控，系統出現故障時立即報警并停止運行直到故障排除，還可以提示故障類型和故障排除方法，從而使系統的自診斷功能更加完善，大大提高安全性及穩定性。

4 油氣潤滑和其它潤滑方式的比較

油氣潤滑的潤滑劑連續地到達潤滑點，潤滑劑不用進行加熱，100%被利用，消耗量極小;潤滑劑不被霧化，也不和空氣真正融合，排放量極小，對人體健康無害，如果做成循環型系統，可實現零排放;可防止外界臟物、水或有化學危害性的流體侵入軸承座并危害軸承;適用于高速(或極低速)、重載、高溫和軸承座受臟物、水及有化學危害性的流體侵蝕的場合;能對所有動作元件和流體實現監控;軸承使用壽命長。

干油潤滑的方式是間斷地，潤滑劑不用進行加熱，大部分潤滑劑僅僅起填充及密封作用，并不真正起潤滑作用，浪費嚴重，消耗量大;大量的油脂從軸承座中溢出并污染環境或其它介質，每次更換軸承時都要對軸承上粘附的厚厚的油脂進行清洗;軸承座內沒有正壓，外界臟物、水或有化學危害性的流體會侵入軸承座并危害軸承;不適用于高速(或極低速)、重載、高溫和軸承座受臟物、水及有化學危害性的流體侵蝕的場合;系統監控性能弱;軸承使用壽命是油氣潤滑

稀油潤滑的方式是連續地，潤滑劑需要加熱，真正起潤滑作用的潤滑劑不到2%，大部分潤滑劑起冷卻作用，所有油品使用一段時間之后就得全部更換，再考慮到漏損，因此實際耗油量是油氣潤滑的10～30倍;部分潤滑劑從軸承座的密封處排出，造成污染和浪費;軸承座內沒有正壓，外界臟物、水或有化學危害性的流體會侵入軸承座并危害軸承;適用于高速(或極低速)、重載場合，對高溫環境的適應性差，不適用于軸承座受臟物、水及有化學危害性的流體侵蝕的場合;系統監控性能較強;軸承使用壽命是油氣潤

油霧潤滑的方式是連續地，需對潤滑劑進行加熱與凝縮;因潤滑劑粘度大小的不同而霧化率不同，潤滑劑的利用率約60%，耗油量約是油氣潤滑的10倍;不足以阻止外界臟物、水或有化學危害性的流體侵入軸承座;霧化時有20%～50%的潤滑劑通過排氣進入外界空氣中，成為可吸入油霧，對人體有害并污染環境;系統監控

5 實際應用

圖2為油氣潤滑在某銅板帶廠銅軋機上的應用，使用效果良好。軋機最高速度315 m/min，最大軋制力為8 000 kN，工作速度多集中在100～200 m/min，根據實際情況油量推薦范圍:遞進式分配器的每個行程監視時間為30 s;遞進式分配器工作周期推薦設定范圍是107～427 s，現場設定值為213 s;遞進式分配器行程數推薦設定范圍是2～8次，現場設定值為2次;遞進式分配器總監視時間推薦設定范圍是276～1067 s，現場設定值為533 s;油氣流量延時時間設定值為30 s;壓縮空氣延時時間設定值為30 s。具體設定可根據使用情況進行調整，工作周期越長，供油量就越小，行程次數越多，供油量就越大。

圖2 油氣潤滑示意圖Fig.2 Sketch of oil-air lubrication

圖3、圖4分別為支撐輥和工作輥內置分配器組件裝配圖，從結構上看每個軸承或軸承上的每個潤滑點及骨架式密封都得到了充分的潤滑，并且腔內保持著一定的正壓，可有效地防止外界乳化液或污物的進入，且這種內置分配器接入管路簡單，拆卸清洗方便。

圖3 支撐輥內置分配器組件裝配圖Fig.3 Subassembly diagram of built-in divider for back roll

圖4 工作輥內置分配器組件裝配圖Fig.4 Subassemblydiagram of built-in divider for work roll

6 結束語

實踐證明，油氣流動所產生的氣液兩相膜的承載能力大大高于單相液體膜。油氣潤滑是一種精細潤滑方式，要多少潤滑量就給多少潤滑量，絕不欠潤滑，也不過潤滑，因此油氣潤滑不僅能大量節約潤滑油，而且可以保證有效潤滑。這種少油潤滑比起多油潤滑不僅不會影響油膜的形成，反倒能夠降低滾動摩擦損失。無論從潤滑效果，還是從環境保護來看，油氣潤滑都是一項值得推廣的技術。

［1］ 胡邦喜．設備潤滑基礎［M］．北京:冶金工業出版社，2002．

［2］ 汪德濤．潤滑技術手冊［M］．北京:機械工業出版社，1998．