1450 mm 六輥單機架可逆軋機乳化液系統改進

侯方羊，梁小田，敖火平，鐘良偉，王學文

（中冶南方（新余）冷軋新材料技術有限公司，江西新余 338001）

0 引言

中冶新材1450 mm 六輥單機架可逆軋機主要由開卷機、入出口卷取機、軋機本體、張力計輥、板型輥及乳化液系統等組成。乳化液系統主要由乳化液供給箱、供給泵組、回流泵、返回箱、脫鹽水供給箱、脫鹽水供給泵組以及軋機本體入出口乳化液冷卻系統組成。乳化液系統主要作用是在帶鋼軋機過程中對輥系進行潤滑和冷卻，乳化液系統設備的穩定對生產順行及產品質量有很大影響。自2015 年軋機投產以來，乳化液系統故障率高，存在的主要問題有回流泵吸空頻率高、管道振動大引起管道開裂故障高及管道振動與管道支架之間磨損導致管壁磨薄滲漏、供給箱攪拌機減速機損壞更換難度大及勞動強度高、天氣溫度低時乳化液原油補給系統經常堵塞無法加油等。

1 乳化液系統改進前情況

1.1 返回箱回流泵

在帶鋼軋制過程中需要大量乳化液冷卻潤滑軋輥、冷卻帶鋼，冷卻潤滑的乳化液通過收集槽流到返回箱。回流泵的作用是將返回箱的乳化液送到過濾平床過濾，之后乳化液通過平床下方的管路流回乳化液主箱，回流泵就是保障返回箱和主箱液位的動平衡，從而滿足軋制帶鋼順利進行。回流泵的啟動和停止通過液位計的高低控制，啟動和停止頻率高，每次啟動和停止都會導致管路抖動，經常導致管路開裂，泄漏乳化液；回流泵經常出現吸空現象，低液位信號未發出，導致泵長時間處于吸空狀態工作，在該狀態時由于壓力流量不穩定引起管路振動，加劇管路和周圍物體的摩擦，引起摩擦部位管路滲漏或其他部位開裂泄漏。

1.2 返回箱和供給箱液位計

乳化液返回箱和供給箱最開始設計使用的液位計都是翻板液位計。在生產過程中經常發現翻板液位計的指示值和實際液位值偏差較大，首先可能會引起供給箱加脫鹽水過多，導致漫溢或者供給泵流量不足，導致軋制帶鋼過程中斷帶或爆輥等生產事故；其次可能引起回流泵無法正常啟動，導致乳化液漫溢，或者返回箱回流泵無法停止，導致回流泵長期處于吸空運行狀態，造成回流管路開裂泄漏等故障。

1.3 供給箱攪拌機

供給箱攪拌機的作用是將乳化液攪拌均勻，防止乳化液和水分離，造成乳化液濃度變化大，起不到應有的潤滑冷卻作用。該攪拌機屬于落地式攪拌機（圖1），攪拌機下方軸承固定在供給箱箱底，聯軸器懸在供給箱里，距離箱體頂板200 cm。攪拌機的頻發故障主要是高速齒及軸承損壞，軸承損壞后需要更換減速機。更換減速機時，攪拌機葉輪軸需要從箱底軸承內圈拉出，將攪拌機聯軸器懸空高于乳化液箱上蓋200 cm 左右，才能便于拆卸聯軸器從而將減速機和葉輪分離。由于葉輪直徑大于固定減速機底板箱蓋孔的尺寸，因此該葉輪軸只能臨時固定在箱體上方防護欄桿上，存在較大安全隱患。安裝時也增加了工作難度，攪拌機葉輪軸需要裝入乳化液供給箱箱體底板的軸承內徑孔里，由于箱體里布滿乳化液根本無法看到軸承內徑孔，因此安裝時完全靠運氣和經驗。

1.4 乳化液原油補給系統

原來配套的乳化液原油補給系統管路長、彎頭多，管路上還有過濾器，每次補完乳化液原油后管道殘留的原油多，如圖2 所示。當環境溫度過低時，這些殘留在管道的原油就會結成團堵塞管路，下次補原油時泵出口壓力很高，但是原油無法正常補入。需要先疏通管路后補油泵才能正常將原油補入供給泵吸油管道。由于管路長彎頭又多，管路疏通每次至少2 h，工作量大，疏通都是臨時接個蒸汽管，人工用蒸汽慢慢將凝結的乳化液消融，該方法耗時耗力又不安全。

圖1 改進前攪拌機

圖2 改進前乳化液原油補給系統

2 乳化液系統故障原因分析

2.1 返回箱回流泵故障

返回箱液位計最開始使用翻板式液位計，翻板式液位計通過設定的高低液位控制回流泵啟動和停止。由于乳化液一個完整的循環周期短，泵啟停頻率高，在每次啟停過程中都會產生水錘效應，管路振動頻率高，日積月累容易導致管路開裂泄漏或者其他部位磨穿滲漏，以及管路支架脫焊掉落等，因此該種液位控制方式不適用回流泵控制。

回流泵經常吸空的原因主要有：①液位設置不合理，低液位設置過低；②翻板式液位計指示液位和實際液位嚴重不符，導致低液位信號一直未發出，泵無法停止。現場檢查發現，這種現象主要是由于液位計里面的磁浮子被結團的乳化液粘住，無法正常工作。

2.2 返回箱和供給箱液位計故障

處理返回箱和供給箱翻板式液位計故障，發現幾乎每次都是液位計里的磁浮子被結成團的乳化液粘住無法隨著液位變化浮動，使用熱水或熱的乳化液清洗液位計就恢復正常。產生該故障的原因是液位計下方有一段液位不流動，天氣溫度過低時，下方的該處液體會結成團，當液位降到附近時浮子被粘住，無法正確指示真實液位。

2.3 供給箱攪拌機故障

供給箱攪拌機常出現的故障是攪拌機高速齒和軸承損壞，造成該故障的主要原因是減速機潤滑不到位。減速機是立式的，潤滑油液位低于1/2 時高速齒只有下方很少一部分浸在油里，因此整個齒面很難潤滑到位，加劇高速齒磨損；高速齒上方的軸承潤滑是靠高速齒輪轉動將油甩至該軸承部位潤滑，因此潤滑油位低時該部位的軸承很難潤滑到位，從而導致軸承損壞引起齒輪損壞。

2.4 乳化液原油補給系統故障

乳化液原油補給系統常出現的故障主要是乳化液結成團堵塞管路，原因是周圍環境溫度低；其次是泵出口管路長10 m、彎頭有9 個、閥門2 個、還有過濾器（過濾精度20 μm），這些都會產生阻力使管道里殘留大量乳化液，溫度低時整個管路全堵塞，泵很難靠壓力打通堵塞管路。

3 乳化液系統改進措施

根據多年乳化液設備維修經驗，以及對乳化液設備運行控制原理了解，針對乳化液系統存在的問題采取以下改進措施。

（1）針對回流泵啟動停止產生水錘效應，將回流泵控制改成變頻控制，在低液位時低頻運行，液位達到高液位時高頻運行，根據運行情況合理設定低液位參數。

（2）針對翻板式液位計磁浮子經常被結成團乳化液粘住問題，將乳化液返回箱和供給箱液位計改成隔膜式液位計，優點是孔徑大、不易堵塞、清洗方便。

（3）針對攪拌機安裝拆卸問題，加長攪拌機葉輪軸，將聯軸器安裝位置延長至箱體上蓋200 cm 處，方便攪拌機檢修，降低維修安全風險和勞動強度。加強攪拌機運行期間點檢，確保潤滑油位處于1/2～2/3,保障高速齒及軸承潤滑。改進后的安裝形式見圖3。

（4）針對乳化液原油補給系統存在的問題，將原來乳化液補給泵改至乳化液供給泵吸油管上（通常乳化液供給泵吸油管的溫度有50～60 ℃），剛好利用該管路的溫度給改進后的乳化液補給管路和泵本體保溫，因而乳化液原油不會在泵本體內和管路內凝結堵塞管路。改進方法是將原來10 m 長的乳化液補給管路縮短至0.6 m，減少至1 個彎頭、1 個蝶閥及1 個止回閥。改進后的管路布置見圖4。

圖3 改進后攪拌機

4 結束語

在乳化液系統實施上述措施一年多來，回流泵運行平穩，從未產生水錘效應，管路無振動，未發生管道開裂泄漏及磨穿滲漏故障。液位計液位指示準確可靠，返回箱和供給箱未出現漫溢、加水過多及回流泵吸空等故障。乳化液原油補給系統管路未出現堵塞，加油通常無阻，攪拌機安裝方便，省時省力。

圖4 改進后的管路布置