油膜軸承稀油潤滑壓力罐系統的改進

汪 洋 武 強 王曉運 熊雙雙

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼公司板帶廠 山東萊蕪)

1500 mm寬帶軋機支承輥軸承潤滑采用油膜軸承稀油潤滑系統為軸承座提供穩定的壓力油。為保證系統供油壓力穩定，潤滑系統配置了壓力罐，正常工作時用于吸收系統壓力波動以穩定供油壓力，在異常停電等緊急事故時，用于設備的應急潤滑。

一、系統組成及工作原理

1.系統組成

油膜軸承稀油循環潤滑系統為精軋機6架軋機（F1～F6）上下支承輥油膜軸承提供潤滑油。潤滑系統主要由2個70 m3油箱、3臺螺桿泵、粗精兩級過濾器、板式換熱器、壓力罐和其他控制閥門及器件組成。系統配有全套儀表及接線端子箱和電控柜，實現對潤滑站的操作和自動控制。

2.工作原理

潤滑系統工作原理如圖1所示，系統配置的2個70 m3油箱，一個參與系統工作，另一個用于油的沉淀、油水分離，使潤滑油及時得到凈化，處于準備狀態。每個油箱都裝有磁翻板液位控制器，既能清楚顯示油位，又能通過油位變送器與電控柜上的儀表實現油位控制，并根據實際液位與設定的高、中、低3個位置比較發出相應的報警信號，實現油箱的液位報警控制。每個油箱上裝有直讀式溫度計和鉑熱電阻（Pt100），鉑熱電阻用于控制蒸汽加熱器對油液加熱，實現油箱油品的溫度控制。

圖1 潤滑系統工作原理

泵站的3臺螺桿泵，2用1備。油泵吸口裝有電氣行程開關，只有將吸油口閥門打開后，才能啟動油泵。出口管路上設有安全閥，可保證泵和系統的安全，根據潤滑點供油壓力要求，通過壓力氣動薄膜調節閥調節系統工作壓力，實現系統供油壓力調節控制。供油主管路采用雙筒網式磁性粗過濾和雙筒網式磁性精過濾，過濾器進出口管分別接有壓力表和壓差控制器用于顯示和檢測壓差，并可根據堵塞情況在線切換工作過濾筒；油箱回油設有磁柵過濾器，可隨時更換清洗，實現潤滑油清潔度控制。供油管路中裝有1臺板式換熱器，供油口的鉑熱電阻和電控箱的智能數顯溫度控制儀，可根據不同的油溫控制水閥開關，使油溫保持在38～42℃，實現系統的降溫穩溫控制。

壓力罐的作用是遇突發事故車間斷電時，油泵停止供油，而主機因慣性仍在繼續轉動，此時，壓力罐可將儲存的油補充供應給潤滑點，直至主軋機完全停止轉動，以防因干摩擦而發生設備事故。同時用于系統壓力波動時穩定系統供油壓力。壓力罐系統由容積為5 m3的壓力儲油罐、壓縮空氣控制系統、液位控制器和電磁閥等裝置組成，遇停電時能自動向潤滑點供油，同時可避免壓縮空氣進入潤滑點。

二、壓力罐控制系統改進

1.壓力罐工作原理

生產中突然停電時，系統中常閉的二位二通進氣電磁閥將依靠不間斷電源自動打開，壓縮空氣通過進氣電磁閥進入壓力罐，壓力使罐內儲存的油通過氣動閥進入供油管輸出至各潤滑點；壓力罐設有3個液位控制器以控制其高中低油位，當罐內油位降至低位時，低位液位控制器發出信號，使進氣電磁閥和氣動閥關閉，保證罐內壓縮空氣不會進入潤滑系統；當主電源恢復供電時，在啟動油泵的同時，放氣閥得電打開將壓力罐內壓縮空氣放出，以便于壓力罐液位快速上升，液位高于低位時失電關閉。系統油液通過旁通管路上的單向閥1向壓力罐供油；當油位高于中位時，中位液位控制器發出信號氣動閥打開。這時壓力罐內的空氣壓力隨油位的升高而增加，慢慢地與油壓達到平衡，當油位達到高位時，高位液位控制器發出信號，進氣電磁閥被打開，壓縮空氣進入罐內，壓縮空氣使油位慢慢下降，低于高位時進氣閥關閉。如油位低于中位時，在系統壓力正常的情況下，放氣閥打開來降低壓力罐內的氣壓，使油位慢慢上升，慢慢地與油壓達到新的平衡，保證油處在高、中液位之間，這時壓力罐中已充好油可在需要時隨時向供油口輸送。以后油位隨油壓的波動而變化，吸收系統壓力波動保證系統壓力的穩定性。其中，安全閥用于壓力罐氣壓過高時泄氣減壓的作用，保證壓力罐的安全，通常壓力比壓力罐正常使用壓力高0.1 MPa。

圖2 壓力罐工作原理圖

2.故障分析

（1）放氣閥故障。根據壓力罐控制功能要求，在每次啟泵時都要求放氣閥得電放氣降低壓力罐內氣壓，方便供油管路中的油液通過單向閥1快速進入壓力罐，在液位計檢測到低位信號后關閉放氣閥停止放氣。在實際使用過程中出現放氣閥始終放氣的故障，嚴重時造成油液沖頂進入氣動閥門的事故，使得壓力罐功能失靈。經過對故障的排查發現，出現故障的原因主要有低位液位檢測失靈或放氣閥故障等造成始終放氣狀態。隨著系統壓力的升高，大量的油液快隨進入壓力罐，壓力罐內的氣壓低于系統油壓無法阻止壓力罐油液液位的上升，最終造成事故。

（2）氣動閥故障。根據壓力罐控制功能要求，在每次啟泵時當壓力罐液位檢測到中位信號時，氣動閥打開，壓力罐與供油壓力管路接通。在實際使用過程中出現氣動閥打開功能失靈的問題，致使壓力罐無法正常自動接入供油壓力管路，造成系統壓力反復波動較大。經過反復驗證，排除閥門本身及信號控制原因后，發現打開氣動閥的先導閥氣源壓力過低是造成問題出現的主要原因。先導閥的氣源取自壓力罐管路上，因此控制氣源壓力受到壓力罐氣壓變化的影響。因啟泵時都有一次放氣的過程，造成罐內氣壓快速下降，壓力罐液位快速上升，到達中位時即發出信號控制氣動閥打開動作，若此時管內氣壓過低無法驅動氣動閥動作就會造成氣動閥打開功能失靈。

（3）液位波動。在正常的工作狀態下，壓力罐內的液位將根據系統壓波動情況在中位和高位之間波動以平衡系統壓力變化維持供油壓力穩定。在實際使用過程中出現，壓力罐液位在中位上下反復頻繁波動，放氣閥頻繁放氣，供油壓力波動較大，影響系統壓力的穩定性。通過對壓力罐工作原理及現場配件檢查發現，造成上述問題的原因是進氣閥故障，進氣閥始終處于進氣狀態，進氣壓力通常比系統壓力高，造成壓力罐液位快速下降，當液位低于中位時，放氣閥放氣降低管內氣壓，液位又隨之快速上升，大量系統油液進入罐內造成供油壓力下降，在液位高于中位后，放氣閥停止放氣，液位繼續上升直到與氣壓平衡。此時通過進氣閥進入的氣體使得罐內氣壓逐漸升高，推動液位再次快速下降，大量油液被排入供油管路造成油壓升高。如此反復頻繁動作。

3.改進措施（圖3）

（1）開啟泵時放氣閥控制增加延時30 s（可以根據實際液位上升情況調整），與低位檢測共同作用，任一條件滿足即停止放氣閥放氣，防止低位信號失靈時出現放氣閥始終放氣的問題。在放氣閥前增設截止閥用于放氣閥故障時，可以關閉截止閥使放氣閥與壓力罐隔離以便于維護更換作業，減少被動停機作業。同時與放氣閥并聯安裝旁通截止閥2（常閉），作為人工干預時應急使用。

圖3 改進后壓力罐工作原理圖

（2）氣動閥控制氣源取自進氣閥前，氣源壓力相對穩定，防止壓力罐氣壓變化造成氣動閥控制壓力不足造成氣動閥無法正常完成打開動作。

（3）在進氣閥前后設置截止閥（常開）和旁通閥1（常閉）。在進氣閥出現故障時，關閉截止閥使放氣閥與壓力罐隔離以便于維護更換作業，減少被動停機作業。旁通閥1可以在壓力罐出現緊急狀況時打開進氣，實現人工干預。