油氣潤滑在冷軋平整機的應用

公茂海

（山鋼股份濟南分公司冷軋板廠 濟南）

濟鋼冷軋廠平整機是由SMS公司設計的四輥軋機，年生產能力為48萬t。在平整機支承輥潤滑上選用REBS公司的油氣潤滑系統，投產以來油氣潤滑系統體現出耗油低，潤滑效果好，運行可靠，系統維護工作量低等優點。

一、油氣潤滑工作原理、組成及作用

1.油氣潤滑工作原理

油氣潤滑是利用壓縮空氣對潤滑油進行輸送及分配的集中潤滑系統。氣動泵將潤滑油輸送到遞進式分配器，遞進式分配器將經過精確計量給定的潤滑油輸送到油氣混合塊，在油氣混合塊里，潤滑油在經過減壓閥設定壓力的壓縮空氣作用下在管壁上形成穩定、均勻流動的油膜。在壓縮空氣的連續作用下，油膜隨著氣流方向沿管壁流動并被源源不斷地輸送至潤滑點。在到達潤滑點之前通過油氣分配器根據潤滑點實際需要的油量進行精確的分配，最后經過分配的油氣流到潤滑部位。

2.油氣潤滑的組成及作用

油氣潤滑系統主要由供氣部分、供油部分、油氣混合部分、電控及監控部分和軸承座內的TURBOLUB安裝件組成。

（1）供氣部分。包括電磁換向閥，泵用油霧器，球閥，空氣過濾器和氣動減壓閥，用于控制氣動泵的工作，向系統供送恒壓的壓縮空氣并和潤滑油混合產生油氣流。當平整機運行時，壓縮空氣始終接通。維持軸承座內的正壓狀態以防止外界的水、平整液、塵埃、氧化粉末或其他污染物侵入。為了使壓縮空氣順利從輥徑的唇形密封處溢出，軸承座唇形密封唇口朝外布置，以使密封軸承座內的正壓≤0.03 MPa，從而達到最佳潤滑效果。

（2）供油部分。由2臺柱塞氣動泵(一用一備)和1組遞進式分配器組成。在油氣潤滑系統中，由于潤滑劑的消耗量非常小，大約只相當于油霧潤滑時的1／10，干油潤滑時的2%，因此不需要輸送大量的潤滑劑，所以泵是間歇工作的，而壓縮空氣則是連續供給。PDR/G型氣動泵每工作一個行程并輸送定量潤滑劑后就進入暫停工作期，暫停時間的長短根據潤滑劑消耗量的大小來計算確定，潤滑劑耗量大則泵暫停時間短，二者呈反比關系。它把定量的潤滑油供送到遞進式分配器，再由遞進式分配器精確分配后供送至油氣混合塊中，分配器上裝有接近開關，可對供油狀況進行監控。在供油時采用多次供送而每次供油量較小的方式進行供油，這樣做使潤滑點在任何時候都能得到連續的、新鮮的和等量的潤滑劑。

（3）油氣混合部分。從遞進式分配器送來的經精確分配的潤滑油，在油氣混合塊處與壓縮空氣混合并形成油氣流。

（4）電控及監控部分。系統的監控功能，用于檢測壓力、液位、流量、計量泵的工作時間、工作周期以及系統的監控時間，顯示元件及系統故障。油箱液位監視，用于低于最低液位或遞進式分配器故障時，使泵跳閘而停止運行。壓縮空氣壓力監視，用于潤滑系統開始工作后，控制壓縮空氣的主電磁閥，使經過減壓閥減壓后的壓縮空氣壓力穩定在0.3～0.4 MPa。如果有必要可以對壓縮空氣的壓力進行調節，以滿足不同設備對壓縮空氣壓力的不同要求。系統中設有一個壓力繼電器，對減壓后的壓縮空氣壓力進行監視，壓力＜0.2 MPa時發出報警信號。

遞進式分配器的監視。系統接通后，遞進式分配器的總監視時間功能同時啟動。遞進式分配器每工作一個行程（內部所有活塞均動作一次），裝在分配器上的接近開關就會相應發出感應信號，信號經過處理后轉化為每個行程的監視時間，在設定時間內沒有完成相應的工作行程，系統則顯示“遞進式分配器故障”。

油氣流量監控。油氣流量由油氣流量監控裝置PRXD2進行監視。雙通道流量監控裝置PRXD2可以監視油氣流量的下限值，監視油氣是否被接到了潤滑點，可以探測出由于壓縮空氣流速過低或停止、軸承座上的油氣快速接頭是否已正確接通、軸承座中的套筒模塊式TURBOLUB油氣分配器及其小型過濾器是否已堵塞等情況，油氣流量低于最低時，PRXD2就會發出流量低的報警信號。PRXD2同時監視油氣流量的上限值，即由于油氣管道破損或泄漏導致油氣大量外逸造成的流量過大時，PRXD2就會發出流量過大的報警信號。PRXD2的反應期（靈敏度）設置為10相電位值。

（5）TURBOLUB套筒模塊式油氣分配器。平整機軸承座內采用串列軸承，存在著多個摩擦副，為了達到良好的潤滑效果，到達軸承座的油氣必須按比例進行二次分配，它安裝在支撐輥軸承座內，將油氣流按需要的量二次分配給軸承和密封部位。在油氣混合物到達串列軸承的軸承座內后，由套筒模塊式TURBOLUB油氣分配器組件對油氣混合物進行按比例再分配（45%∶45%∶10%，即每兩列軸承之間各得到潤滑劑的45%，而輥徑密封處得到10%潤滑劑），使潤滑劑精確分配給軸承座中的各個摩擦副。

二、油氣潤滑在冷軋平整機應用中關鍵參數的設定

濟鋼冷軋平整機組采用REBS公司生產制造的A01型油氣潤滑系統。連續生產中需要對油氣消耗量、潤滑時間及計數進行計算設定。

1.系統耗油量的計算

單個軸承耗油量的基本計算公式，見式（1）。

式中 QLX——單個軸承每小時的需油量，X為軸承型號代碼

c——SKF潤滑系數，一般取值0.00003～0.00005

DXX——軸承外徑，mm

BX——軸承列寬，mm

根據設計，平整機支承輥的軸承由四列圓柱軸承（700/930×620）mm以及兩列圓錐軸承（305/500×200）mm組成。由公式（1）計算得出，四列圓柱軸承的耗油量QL1=20.2 mL。兩列圓錐軸承的耗油量QL2=3.5 mL。

所有軸承耗油量的計算公式，見式（2）。

式中 QGL——每小時所有軸承的需油量，X為軸承型號代碼

n——同種軸承的數目

c1——安全系數取值1.05

由公式（2）計算得出每小時所有軸承的需油量QGL=100 mL，考慮支承輥軸封處的潤滑需油量20 mL。經以上的計算得出系統每小時耗油量為120 mL。

2.潤滑時間設定及計數設定的計算

潤滑供給的工作周期，見式（3）、式（4）。

式中 TP——潤滑間隔時間，s

ZU——遞進式分配器工作行程的設定值，取值3

QHV——一次供給周期內遞進式分配器的出油量

QGL——所有軸承每小時的需油量，X為軸承型號代碼

TPE——操作面板TD200上的時間間隔設定值

TPB——時間間隔基數，取值1 s

由公式（3）、公式（4）計算得出每個遞進式分配器的供油暫停時間TPE=144 s。

遞進式分配器的總監視時間計算，見式（5）、式（6）。

式中 UHV——遞進式分配器的總監視時間，s

TP——潤滑間隔時間，s

c2——安全系數，取值2.5

TUHV——操作面板TD200上遞進式分配器監視時間的設定值

TUB——總監視時間的時間基數，取值1 s

由公式（5）、公式（6）計算得出TUHVE=360s

遞進式分配器的行程監視時間計算，見式（7）。

式中 TUHV——遞進式分配器的行程監視時間，s

QHV——遞進式分配器一個行程的出油量

QP——泵每秒的排油量

c3——安全系數，取值2

c4——安全系數取值（0～15 s）

由公式（7）計算得出遞進式分配器的行程監視時間TUHVU=15 s

三、問題及處理措施

1.壓縮空氣造成的故障

壓縮空氣的壓力由壓力開關進行監視，一旦壓力低于0.2 MPa，油箱頂部的黃色報警燈亮，操作界面顯示壓縮空氣壓力低的報警信息。在生產的初期多次出現壓縮空氣壓力低報警的問題，主要是由于油氣潤滑與平整機吹掃的壓縮空氣共用壓縮空氣管路，而外部供應的壓縮空氣由于流量不足以滿足平整機在吹掃時需要的大量壓縮空氣時，造成管路壓縮空氣壓力低于0.2 MPa而引起報警。在采取增加儲氣罐的方法來減小壓力波動，同時增加壓縮空氣供應能力后問題得到解決。

2.流量高報警

在油氣潤滑使用兩年左右時，出現流量高的報警，通過觀察四根油氣潤滑管路內油氣混合后的流量情況及遞進式分配器的工作情況后，初步判斷是油氣流量檢測元件PRXD2的問題，通過更換新的油氣流量檢測元件后問題解決。

3.TURBOLUB套筒模塊式油氣分配器前的濾網堵塞

由于施工單位在管路安裝及吹掃工序施工不規范造成TURBOLUB套筒模塊式油氣分配器前的濾網在生產初期就出現堵塞現象，由于發現及時未造成嚴重事故。目前，通過控制潤滑油添加過程的污染控制及定期清理濾網避免類似問題的發生。

冷軋平整機自使用油氣潤滑以來，運行穩定可靠，維護工作量小，除按照周期添加潤滑油外，系統始終處于無故障運行狀態，同時具有無污染、運行成本低的優點。比干油潤滑、稀油潤滑有著明顯的優勢。