靜電涂油機在冷軋重卷檢查線上的應用和優化

喬順平，趙春禾

(1.寶鋼工程技術集團有限公司，上海 201900;2.上海西重所重型機械成套有限公司，上海 201900)

0 前言

在冷軋帶鋼工程重卷檢查機組中，為了防止帶鋼生銹需要配置涂油機，將非導電的流體均勻的涂到金屬帶鋼上，達到防腐、潤滑的目的。常用的涂油機類型是臥式靜電涂油機，只利用靜電使涂油材料涂到帶材上，避免了使用空氣或者流體壓力引起的過量涂敷問題。靜電涂油機能精確的、均勻的把涂層材料涂到水平運動的鋼板表面上，而且帶鋼的上下表面還可通過單獨自動調節功能獲得不同的涂油量需求。設置的防銹油液霧化裝置可加速油液顆?；倪^程，從而降低高壓電源工作電壓。霧化室本體的每個門上設有機械的安全聯鎖裝置，可以停止高壓發生器。

靜電涂油機不用時，通過拖鏈和輪子可便捷地將其移動到離線位置。

1 靜電涂油機的組成和參數

靜電涂油機由涂油室(C型框架)、涂油刀梁、供油及加熱系統、高壓發生裝置、電控系統等部分組成，如圖1所示。

圖1 靜電涂油機簡圖(從操作側方向看)Fig.1 Side view of static electricity greasing machine

1.1 涂油室

采取C型框架，箱體用10 mm的厚鋼板制成，其底部傾斜，便于將剩余的油流入箱體底部集流槽里，回油靠重力流入回油箱。

在涂油室的兩端都安裝了門，并安裝機械的安全聯鎖裝置和安全視窗，門打開時高壓自動斷電。安全連鎖裝置確保涂油機在運行中無法打開涂油機的門，維護涂油分開進行，同樣，涂油機處在維護的時候，也無法操作涂油機來涂油。C型框架結構設計可以實現涂油機在維護或者長時間不使用時，不用剪斷鋼板就可方便的將涂油機移到離線位置。當帶材在有張力作用時，滑行軌道也可以使涂油機滑移到離線位置。

1.2 涂油刀梁

涂油室內有上下兩根結構獨特的高強鋁合金刀梁，分別設置在帶鋼的上部和下部，涂油刀梁的高度(刀梁和帶鋼之間的距離)、角度(刀梁對帶鋼的傾斜角度)可進行調節，使涂油刀梁和帶鋼之間達到最佳的霧化距離。刀梁安裝在帶滑動齒輪的支架上，在傳動側，可便捷地將涂油刀梁抽到機體外面進行更換和維修。

為了確保在不斷開高壓電纜和流體管道工況條件下進行刀梁抽出作業的安全性，在機體上專設了一個放電棒，抽出刀梁前放電棒自動接觸刀梁做到完全放電，從而避免了對人體的傷害。

涂油室內上下均設有絕緣材料導板臺，可有效保護上、下刀梁，并可進行失張時穿帶。

為了保證帶鋼表面的涂油質量，上刀梁下方還設置一個氣動接油槽，當主線停止時，接油槽接住上刀梁上的殘留油料，當主線啟動時，接油槽則自動收回。

刀梁內部設有加熱裝置，用熱循環油加熱刀梁，目的是將霧化前的防銹油加熱。加熱刀梁采用嵌入式方式，在涂油刀梁內部鉆細小的管道使熱交換油能做封閉的循環，刀梁視同換熱器，熱循環油被加熱并輸入到刀梁的內部，被加熱的流體將溫度均勻分布在刀梁表面，維持欲噴涂的油品溫度保持在最佳狀態，霧化效果好，可確保靜電涂油機對穿過的帶鋼提供均勻的涂層。

1.3 供油及加熱系統

供油系統設有兩臺高精度計量泵，分別控制帶鋼上下表面的涂油量。每個計量泵根據輸入的生產線帶鋼速度信號，通過伺服系統驅動。每個計量泵配備一個伺服馬達，涂油量控制系統通過數字伺服驅動機構對計量泵進行控制，為刀梁提供定量的油料。系統控制器根據帶鋼速度和涂層重量的設置自動調節計量泵的速度。

主油箱系統設置三套不銹鋼油箱，玻璃液位計的高低液位開關自動為加油泵提供信號。無接觸加熱器對油箱內油液進行加熱，根據涂油室需要的合適溫度和粘度進行自動溫度控制。

在計量泵的平臺或集油盤上安裝了帶電磁閥的多通閥，可以接受三種不同的油管連接，當操作人員選擇改變油品時，不必清理油箱再換上需要涂的新油品，只需在操作面板上切換便可，PLC將自動通過邏輯控制從一種油品切換至另一種油品，同時自動啟動“廢油回收系統”，專處理由此帶來的油品交叉污染問題，當“廢油回收系統”工作一段時間后，會自動通過“油返回選擇閥”完成該部分廢油的排放，油箱供油回路如圖2所示。

圖2 油箱供油回路簡圖Fig.2 Diagram of oil supply loops of oil tanks

1.4 高壓發生裝置

靜電涂油機設有兩個獨立的固態高壓靜電發生裝置，每個固態高壓靜電發生裝置可提供最高達125 kV的電壓。高壓發生器安裝在涂油機機體上，盡量縮短高壓電纜的長度，使高壓的衰減最小。

1.5 電控系統

電控系統由PLC、交流電機控制系統、液位監控和顯示系統以及操作系統等組成。

可變程序控制器PLC作為電控系統的核心，控制整個系統的運行。交流電機控制系統控制供油泵、回油泵及循環泵的運行。液位監控和顯示系統用以監控涂油機泵站的油箱液位。操作系統具有自動和手動兩種控制方式及遠程和機旁兩種操作狀態。

1.6 涂油機主要技術參數

機組速度30～300 m/min

帶鋼速度800～1850 mm

涂敷表面 上、下表面或雙面

涂料 防銹油

涂油量 0.2～3 g/m2連續可調

涂油量誤差 ≤±10%。

2 靜電涂油機的工作原理

靜電涂油機的工作是根據靜電場對電荷的作用原理來實現的。涂油刀梁上接有負高壓靜電，與作為接地極的帶鋼形成高壓電場，當防銹油從涂油刀梁的刀口狹縫中流出時，由于流體不吸收電荷從而立即被破碎并分裂為更小的粒子，即被高壓靜電微粒化，小油滴被充電，根據同性相斥，異性相吸的原理，小油滴如均勻一致的油霧被吸附在有電勢差的接地鋼板上，形成均勻的油膜。靜電涂油機工作原理簡圖如圖3所示。

圖3 靜電涂油機工作原理Fig.3 Working principle of static electricity greasing machine

3 靜電涂油機空涂問題分析及供油系統的優化

在靜電涂油機運行中，為了確保任何情況下，刀梁噴油效果是100%的可靠，避免刀梁噴油孔發生堵塞，有些品牌的靜電涂油機通常會在供油系統中加入一個強制過濾系統，確保油液的清潔度，但由此則帶來一個新的問題，即:靜電涂油機在停機再啟時，系統的強制過濾系統會在“油箱切換閥”上產生一定的壓力，此壓力一般在0.103～0.138 MPa，該壓力一般可通過油箱回油管路上的減壓閥調節來解決。但在極端情況下，此壓力也會使油箱的“選擇電磁閥”不能完全打開，致使計量泵不能將油品供到刀梁上，出現機組運行時無油涂到帶鋼上去的現象，造成帶鋼的質量異議。

為了確保帶鋼無空涂，可在計量泵出口處至刀梁之間的油路上增加一個流量檢測開關，如圖4所示，檢測開關安裝位置及控制流程簡圖。

圖4 檢測開關安裝位置及控制流程筒圖Fig.4 Mounted place and control flow of test switch

圖5 流量檢測元件Fig.5 Element for flow detection

為了實現自動監測和發信功能，需將該開關信號接入涂油機的PLC中，即在涂油機的程序中增加監測信號及油品動態流量檢測功能。當計量泵運轉而油路中沒有油品流過時，流量監測開關會將監測結果送到PLC系統，系統會立刻發出無油報警的信號，手動/自動將油箱選擇閥及時打開，確保計量泵獲得需求的油品并送到刀梁上，徹底解決帶鋼的空涂問題，避免異常物流的產生，保證機組生產的穩定性。

3.1 流量檢測開關元件

新增的流量檢測開關包含流量檢測元件、流量信號變送器裝置、接線電纜及信號轉換元件。

(1)流量檢測元件。如圖5所示，流量檢測元件屬機械元件，該元件本身帶有安裝用的進油、出油管路接口，只要將該機械元件直接接到刀梁的供油管路中便可。

(2)流量信號變送器裝置(圖6)。屬雙頭傳感器，作用是產生脈沖輸出信號。

圖6 信號變送器Fig.6 Signal transformer

(3)信號轉換元件(圖7)。供電電壓為9-32VDC。

圖7 信號轉換元件Fig.7 Signal transition element

(4)電纜走向。流量計的信號轉換模塊→端子箱→主電氣控制柜。

3.2 安裝位置及數量

根據油箱供油回路簡圖(圖2)和靜電涂油機工作原理(圖3)可知，“油箱選擇閥”打開后，油品經過計量泵過濾器分別流向上、下刀梁的計量泵，并且上下刀梁同時涂油，所以，只需在上刀梁的供油管路上安裝1套檢測設備即可實現系統流量監測的目的。

3.3 程序

(1)PLC程序。在PLC控制程序中，增加程序段:當油箱選擇閥切換完成，計量泵電機運行5s(可根據現場施工情況及流量開關的安裝位置進行更改)后，流量檢測開關開始檢測流量，PLC計算的流量值作為設定值，與流量檢測開關的檢測值進行比較，如果流量開關未檢測到油品流量或檢測到的流量與實際設定的流量相差較大時(如大于20%)，則產生報警信息。

(2)HMI程序。在HMI程序中增加流量報警信息條。

(3)L2程序。增加監控程序。

4 結束語

漏涂或空涂現象在靜電涂油機的使用中出現較為普遍，原因很多，有外部的，也有涂油機本身引起的。本文是針對冷軋重卷線上的靜電涂油機停機再啟動時出現空涂油現象，提出的供油系統優化方法，該方法使用效果好，為使用靜電涂油機的用戶提供借鑒和指導。

［1］張偉.寶鋼某熱鍍鋅機組涂油機“漏涂”現象的分析及解決措施［C］，第八屆(2011)中國鋼鐵年會論文集［A］.北京:冶金工業出版社，2011.

［2］高全杰，王記軍.靜電涂油機中涂油質量控制的試驗研究［J］.武漢科技大學學報，2007，30(6).

［3］康建峰，王建梅，薛亞文，等.動壓油膜軸承的摩擦性能及表面形貌分析［J］.太原科技大學學報，2012(6).

［4］高全杰.靜電涂油機研究開發［C］，2001年中國鋼鐵年會論文集［A］.北京:冶金工業出版社，2001.