甘油噴射控制系統開發設計在大型磨機中應用

楊芳敏，張麗麗

（中國黃金集團內蒙古礦業有限公司，內蒙古 滿洲里 021400）

1 背景簡介

開式齒輪噴霧潤滑系統已廣泛應用于電廠、礦山、水泥等設備的大型開式齒輪副的潤滑冷卻。如：球磨機、回轉窯、干燥機等。通過使用該系統，可提高大型、重載開式齒輪副的壽命，減少停機時間及降低維修費用。齒輪可潤滑寬度為50mm～1060mm。周期性的噴霧為齒輪提供了持久的油膜，控制可以設置多種潤滑周期，并具有故障監控功能和噴嘴“后吹”功能。

某銅鉬礦選礦廠磨礦車間一、二、三系列共用六臺大型磨機，磨機通過6000KW電機驅動小齒輪，帶動磨機大齒圈旋轉，磨機在旋轉過程中，齒面需要間歇定時甘油潤滑冷卻，潤滑脂可以起到減少機械磨損、防止齒輪生銹和腐蝕以及帶走摩擦產生的熱量。甘油潤滑控制設備的穩定運行至關重要，是磨機正常運轉的安全保障，以往購買的甘油噴射控制器操作復雜，多余功能繁多，并且經常出現死機故障，價格高昂，選礦成本無法降低。

2 甘油噴射原理及系統搭建

控制部分采用西門子CPU1215 C控制器，利用PLC的輸入和輸出部分控制甘油噴射控制系統相關執行元件。人家交互界面使用西門子KTP700 Basic PN觸摸屏，PLC與觸摸屏通過Profinet 組件網絡連接。觸摸屏用于監測CPU控制器的運行狀態以及整個控制系統的參數設置。執行部分主要由控制電磁閥、氣動泵、油路分配器、噴槍組件、后吹控制裝置等。監測部分由空氣壓力開關、油脂桶液位開關、后吹壓力指示儀表、噴油計數開關等部分組成。

當控制器的計時器到達了預定的時間，氣動泵電磁閥打開，壓縮空氣通過氣動三聯件處理后進入氣動泵使氣動泵工作，潤滑劑將從泵的出油口中輸出，經過供油管路將潤滑脂持續注入齒面上安裝的噴槍組件。氣動泵運行的同時噴嘴進氣電磁閥打開，壓縮空氣通過氣動兩聯件處理后達到噴槍組件中的噴嘴處，與到達此處的潤滑脂相匯合，并將潤滑劑打碎成細小顆粒并隨壓縮空氣一起噴向齒輪表面。當氣動泵停止工作后向噴嘴繼續供氣若干時間，被稱為后吹時間，作用是清潔噴嘴防止堵塞。

油路分配器上有一個潤滑脂注油計數器，當氣動泵正常運行時，油路分配器每完成一次工作循環，油路分配器上的頂針動作一次，頂針觸發計數器計數，用于供油量控制和檢測供油系統運行狀態。計時模式僅作為系統檢測。

3 控制系統程序及操作畫面設計

3.1 程序設計簡介

甘油噴射控制系統程序設計分為自動模式和手動模式。自動模式運行分為計數間隔運行和計時間隔運行。為了使程序規范化、模塊化，程序設計由一個主程序和三個子程序組成，主程序用于控制邏輯的執行，三個子程序用于不同功能模式的控制，分為計時子程序FC1、計數子程序FC2和參數初始化及參數設置子程序FC3。

主程序間隔時間啟用，當甘油噴射控制器收到磨機運行信號、觸摸屏選擇自動運行、控制器未出現故障報警、操作員在觸摸屏選擇計數模式或者計時模式運行后，間隔時間定時器開始啟用，甘油噴射控制器進入自動運行模式。間隔時間達到預設時間后，通過定時器完成位啟動氣動泵打油電磁閥和后吹電磁閥。

圖1 程序自動運行條件

3.1.1 程序計數模式

如果操作員選擇計數模式，主程序調用FC2子程序。通過間隔時間完成位控制氣動泵電磁閥得電運行，同時噴嘴電磁閥得電，甘油噴射系統開始噴油運行。在氣動泵運行過程中，分油器內部頂桿往復運轉，計數器開始計數運行，當達到計數設定次數后，氣動泵打油電磁閥失電，后吹斷電延時定時器啟動運行，此時噴嘴電磁閥任然處于得電運行狀態，運行時間為預設后吹時間，后吹時間到后，噴嘴電磁閥失電，程序又回到間隔時間定時狀態。以此為循環，自動運行。

圖2 啟動噴油輸出

3.1.2 程序計時模式

如果操作員選擇計時模式，主程序會調用FC1子程序，同樣間隔時間計時完成后，觸發氣動泵電磁閥和噴嘴電磁閥，在設定的噴油時間完成后，程序進入后吹運行，噴嘴電磁閥繼續運行到后吹完成。以此循環，再次進入間隔運行，甘油噴射控制器在計時模式運行時，噴油計數接近開關計數器僅作為油泵噴油狀態監控和參考，不參與控制。

3.1.3 程序手動模式設計

甘油噴射手動程序設計方面，手動優先運行原則，無論程序運行在何種模式，只要啟用手動噴油，程序立即轉入手動運行狀態，操作界面有手動噴油按鈕，可以采用一鍵啟停噴油模式，程序設計采用一個計數器，計數預設值為2，自動運行狀態時計數器為0，點動手動打油按鈕，計數器當前值變為1，系統進入手動打油計數/計時模式，完成一次預設噴油運行后，計數器復位為0；在甘油噴射系統運行中，如果再次點動手動噴油按鈕，計數器會增1，自動復位為0，甘油噴射控制器停止運行。

圖3 手動程序設計

3.1.4 故障報警設計

在控制器自動運行過程中，設有監控時間報警，氣壓低報警，油桶油位低報警監控程序，監控時間報警主要是為防止分油器，噴嘴等油路堵塞故障后，未在設定的監控時間內完成規定的注油量。當發生以上以上故障報警時，會觸發報警輸出，控制器外部接有報警警鈴，同時通過人機界面提示操作人員當前故障，甘油噴射系統停止運行。

在磨機運行狀態時，如果監控時間內未完成注油量，系統供氣壓力低，油桶低油位，系統掉電、系統處于手動模式，以上狀態累計兩小時，表明磨機兩小時進行齒面潤滑，連鎖輸出到磨機控制系統，磨機連鎖停機。

3.2 人機操作界面設計

3.2.1 初始畫面

甘油噴射控制系統上電后，首先進入模式選擇畫面，根據生產需求，選擇需要的運行方式，計數模式按鈕用于調用子程序FC2子程序，定時模式按鈕用于調用子程序FC3。

圖4 初始畫面

3.2.2 計數模式程序設計

操作人員選擇計數模式后，進入磨機甘油噴射計數畫面，操作畫面設計有運行數據輸入部分和運行狀態監控部分。

輸入部分由間隔時間設定、監控時間設定、后吹時間設定和打油次數設定。操作人員可以根據磨機運行齒面溫差設定打油量。當前間隔時間顯示為定時器定時值，當前監控時間為噴嘴噴油時間，若超過監控時間設定值會發出故障報警。

圖5 計數操作畫面

3.2.3 計時模式操作畫面

計時模式僅需設定間隔時間，打油時間和后吹時間三個參數，參數設置完畢后控制器按照設定值進行自動運行。

圖6 甘油噴射計時模式

4 結語

油噴射控制系統，是大型磨機安全穩定運行的基礎保障，新設計的甘油噴射控制器結構簡單，成本低廉，運行穩定。人機界面操作簡單明了，全中文界面，完全根據生產現場設計，去除繁雜的功能設計。模塊化設計，出現故障后不必整體更換，維護方便并且維護成本低，同時解決了無故障死機現象，極大的方便了生產現場。