氧氣斜吹轉爐自動潤滑系統的故障排查及優化

張 龍

（河南中原黃金冶煉廠有限責任公司，河南三門峽 472000）

0 引言

氧氣斜吹轉爐是一種非常靈活的冶煉裝置，對適用該工藝的不同物料都可以進行冶煉和處理，生產出相應的產品。此冶煉裝置在銅冶煉生產流程中用于貴金屬精煉，被歸類為重點A類設備。該設備的運轉部位大多位于高溫密閉并有煙氣沖刷的環境中，科學規范地周期性定量潤滑對設備正常運行至關重要。自動潤滑系統的正常運行能夠確保氧氣斜吹轉爐各回轉部位的高效工作，消除人工加油的安全風險，提升成套冶煉裝置的智能化水平。

1 氧氣斜吹轉爐自動潤滑系統的原理及潤滑條件

1.1 自動潤滑系統原理

氧氣斜吹轉爐自動潤滑系統由電動給油泵、儲油罐、自動潤滑泵、電磁換向閥、油路塊、電控柜及管路附件等組成。潤滑油路采用1 個電磁換向閥控制1 個潤滑點的方式，共有30 個電磁換向閥、28 條潤滑油路，其中2 個電磁換向閥為備用，裝置原理如圖1 所示。自動潤滑系統分為手動狀態和自動狀態。

圖1 自動潤滑系統原理

（1）手動狀態工作方式。把面板轉換開關打到手動位置，分別按動電控箱面板上的帶燈按鈕，自動潤滑泵開始工作，對應的電磁換向閥得電打開供油回路，當再次按動此按鈕時，對應的給油電磁閥失電關閉供油回路，單點的打油期間由開合按鈕的時間間隔確定。28 個潤滑點的供油原理相同。

（2）自動狀態工作方式。把面板轉換開關打到自動位置，1 號電磁換向閥得電打開1 號供油回路開始供油，當供油時間達單點設定值時，1 號電磁換向閥失電關閉，隨后2 號電磁換向閥得電打開供油回路開始供油，當供油時間達設定值時，2 號電磁換向閥失電關閉。以此類推，當30 號電磁換向閥工作完成后，系統停止。隨后自動潤滑系統按照人工設定的間隔時間開始計時，當計時達設定值時，1 號電磁閥重新得電打開供油回路開始供油，開始下一個循環的供油工作。用戶可以根據爐體各潤滑點的潤滑需求，修改供油點的單點供油時長，靈活調整供油回路的供油量。當供油時間設置為0 時，程序直接跳過該工作點，跳轉到下一個工作點。

（3）供油點故障監控。位于電控柜的人機界面顯示有故障清單，包括潤滑泵故障、低油位、出油點堵塞三類。當某個供油點電磁換向閥得電打開供油回路時，正常情況下因打開供油回路，供油壓力應下降，如果因供油點堵塞等情況不能正常供油時，供油壓力將持續上升，當壓力上升到控制器的設定值40 MPa 時，系統將發出供油點堵塞故障信號，并跳過此供油點，打開下一個供油點。

（4）儲油罐補油：當儲油罐油位低時，電動給油泵自動啟動，將桶裝潤滑脂補充到儲油罐內，儲油罐達預設液位時電動給油泵自動停止工作。桶裝潤滑脂根據潤滑脂消耗情況人工定期更換。

1.2 潤滑點及潤滑條件

氧氣斜吹轉爐的主要運動方式為傾轉運動和回轉運行。回轉運動是爐體的主要運動，爐體以固定的傾動角度根據不同的工藝階段以0.5～15 r/min 的速度旋轉，爐體支撐圈落在4 個回轉輪上，爐體的軸向力落在2 個軸向托輪上，回轉輪及軸向拖輪落在傾動框架上。爐體通過底部液壓馬達驅動旋轉，扭矩的傳遞是通過鼓形齒聯軸器實現的，鼓形齒聯軸器將扭矩通過連接軸上的端面鍵傳遞至爐體。傾動運動是爐體的輔助運動，爐體傾動框架座落在4 套爐體傾動拖輪上，爐子的傾轉速度在0～1 r/min之間。爐體外部布置有環保煙罩，將爐體與外部環境隔離。

回轉運動中共有4 個回轉輪和2 個軸向拖輪，每個回轉輪設有3 個潤滑點位，每個拖輪有2 個潤滑點位；底部液壓傳動軸承處有2 個潤滑點位；軸向方向布置2 套軸向壓輥，各有1 個潤滑點位。傾轉運動中，4 個傾動拖輪各有2 個潤滑點位。整個爐體共有28 個自動潤滑點位（圖2）。

圖2 爐體28 個潤滑點位

自動潤滑系統根據氧氣斜吹轉爐單個潤滑點所需的潤滑脂量及加油周期實現“點對點”打油。潤滑管道能夠隨著潤滑點的位置變化而變化，泵站至潤滑點的管道采用銅管和非金屬材料的專用油管組成。其中非金屬材料專用油管主要用于環保煙罩內部的活動部位，在長期高溫環境下不易變形、內壁不出現銹蝕脫皮等現象。油管外壁設置保溫隔熱層，確保油管內部潤滑脂在-20～120 ℃的溫度范圍內不出現凝固、碳化結焦等現象。泵站至潤滑點的管路根據爐體運轉及檢修需要靈活布置。

1.3 潤滑脂的選擇

本裝置潤滑脂主要選用0 號二硫化鉬鋰基潤滑脂。該潤滑脂極壓抗磨性好，含二硫化鉬微粉，可有效降低機械摩擦部位的磨損，可在-20～120℃的溫度范圍內使用，廣泛應用于冶金、礦山、石化、電力等企業生產設備軸承、聯軸節、齒輪等部位的潤滑，具有優良的抗氧化性能，保證較長的換脂周期、降低摩擦副的摩擦因數、減少摩擦阻力，具有良好的機械安定性能和防銹性，能夠延長設備使用壽命，并防止運轉過程中的銹蝕。

2 故障原因分析

氧氣斜吹轉爐潤滑部位的點位多且分散，處于高溫、粉塵條件下的相對密閉的環保煙罩內，工作在不同生產條件下的不同位置，日常生產過程中檢查困難，每次徹底檢查只能在為期3 個月的爐殼更換期間進行。科學規范地周期性定量潤滑至關重要，自動潤滑系統的正常運行能夠確保各回轉部位的高效工作確保工藝流程穩定。在近年的運行中，潤滑失效的情況時有發生，主要原因有以下6 個方面。

（1）潤滑脂在潤滑油路中流動性變差，出現干結、碳化現象。在冶煉生產中，爐內溫度在1200 ℃左右，爐身周邊局部溫度在200 ℃以上。如果油管外壁保溫隔熱層出現破損現象，管內二硫化鉬鋰基潤滑脂溫度將急劇升高，熱會導致油從稠化劑中過量流失，并加速油脂的氧化，使得潤滑油路中的潤滑脂流動性變差。

（2）潤滑油管卡扣松脫，管道掉落。爐體在傾動過程中，部分潤滑油管在跟隨運動中受到摩擦及扭轉作用，油管卡扣出現松動或拉拽情況，嚴重時會出現管道掉落。

（3）潤滑點供油量不滿足設定要求。進入軸承座內的潤滑脂在潤滑腔內充滿后，多余的潤滑脂會通過軸承座端蓋與軸之間的縫隙排出。潤滑點的供油量與潤滑管道管道長短、單點給油時間、被潤滑的輪座運動狀態等因素有關，存在潤滑脂輸送不均勻，沒有按照預設供油量供油的情況。

（4）電磁換向閥不工作。電磁換向閥因閥芯內部異物卡頓運轉不良、電磁線圈損壞或者接線端子松動等原因，都可能造成電磁換向閥不工作。

（5）爐體檢修或油管排查中出現端部接頭安裝錯位、調試時間長等問題。因集中潤滑泵站距離潤滑點較遠，管道分為銅管和非金屬材料專用油管，油管末端缺少編號，油管排查過程中存在潤滑泵站點位與現場不相符的情況。

（6）油路系統紊亂，出現一個點打油多個點出油現象。在手動調試期間，當手動按動操作面板一個潤滑點時，而其他多個潤滑點出油。油路系統紊亂主要與電磁換向閥的選型及閥座安裝有關。電磁閥在失電狀態，供油方向為P 口到A 口，A 口與出油口B 口通過安裝有手動調節閥的管道相通。

3 故障排查方法

根據潤滑系統失效的具體情形及原因，有針對找到正確且適合的方法非常重要。在深入掌握自動潤滑系統原理的基礎上，對自動潤滑系統的故障排查及優化改進，主要有以下5 個方面。

（1）油管堵塞的排查方法分為直接觀察法和間接觀察法。手動狀態下點動各潤滑點位，將軸承座對應點位接頭拆掉，觀察潤滑脂的流動情況為直接觀察法；若打點后5 s 后沒有出油，可將管路接頭至于水面下，觀察是否有氣泡冒出，為間接觀察法。也可以采取由使用點到泵站依次拆解油路接頭的方法進行排除。直接觀察法雖然直觀，但缺乏實操性，受到高溫的潤滑脂往往堵塞在油管的中間位置。采用間接觀察法，并輔以拆卸油管接頭的思路效果顯著，但排查耗時較長。因爐體檢修空間和時間受限，以上排查方法需要點檢人員穿著通體防護服在高溫條件下進行，存在人員安全風險。

（2）交叉點檢法。供油量過少或中斷會造成回轉部位的軸承溫度急劇升高，可利用爐體生產間隙，對運轉部位進行紅外測溫交叉點檢，若溫升異常，則對該潤滑管路重點排查。

（3）油管標記法。在環保煙罩上設置磁力快開式點檢觀察門，門沿上焊接門軸并加裝小塊磁鐵，使用時只需變換磁鐵吸附位置，可實現點檢門輕推開啟、門板無扶固定、輕拉關閉等功能，實現爐體生產過程中的快速排查。潤滑點位末端及中間部位掛裝金屬材料鋼印號碼牌，確保單條管線輸入端、中段及末端都能逐一對應，實現潤滑管路對號入座，顯著提高排查效率。

（4）電磁換向閥的排查。首先排查電磁線圈的接線端是否存在線路故障，然后將閥塊拆卸后手動通閥，手動通閥不動則判定為異物卡頓，需要拆卸閥芯，使用專用清洗劑清洗閥芯后組裝調試。

（5）油路塊的檢查。油路塊的油道分析為故障處理的關鍵點，需分辨油路塊的進出口通道。將閥座拆卸后，使用直徑較小的直線導桿及煤油將殘留潤滑脂清洗干凈，利用強光手電照射觀察通道的相關性，用注射器注油的方法找到油路塊上各孔的位置關系及導通關系，包括電磁換向閥對應的P、T、A、B 安裝孔。經排查發現，其中T 口為封閉孔，油路塊上無通道。電磁換向閥失電時位于左位，對應流通方向為P 口到A 口，B 口到T 口，A 口在油路塊上的出口與到B 口的入口通過管道及手動調節閥連接，若手動調節閥失效，即使電磁閥處于失電的未導通狀態，只要潤滑泵工作，潤滑油依然可以通過P 口流向A 口，再通過手動調節閥流向B 口，上述無效的連通將引發潤滑點位紊亂。為確保潤滑系統點對點打油，選用合適的絲堵封閉油路塊上A 口對應的出油口，簡化油路結構，從根本上消除油路系統紊亂問題。

4 改進措施

通過對自動潤滑系統的原理分析，較好地解決了油路堵塞、出油口紊亂等問題，結合使用實際情況，提出進一步優化及改進措施。

（1）堵塞報警引入DCS 控制系統。對自動潤滑系統控制系統進行改造，增設通信模塊及聲光報警裝置，將堵塞報警信號引入DCS 控制畫面，系統報警信息能夠被崗位操作人員實時掌握，避免因潤滑不良造成的設備異常，提升系統的智能化水平。

（2）回轉運動部位設置實時溫度監測裝置。在氧氣斜吹轉爐回轉輪座等部位設計紅外測溫裝置，處于密閉、高溫環境下的運轉部件的溫度與潤滑狀況相關聯，建立溫度與潤滑點的單點供油時長數據對應表，有針對性地調整運轉部件供油量。

（3）舊潤滑脂的定向排放。自動潤滑系統在工作中，軸承座內容積被潤換脂充滿后，高壓油脂會將舊油脂通過軸承座端面擠出，流失的油脂附著在軸承座周邊易粘附灰塵，且遇到明火容易燃燒，需定期清理舊潤滑脂，將潤滑脂的由無序排放變為有組織清理。

（4）進油口三通的改進設計。在潤滑油管與軸承座連接處由直通連接改為三通連接，增加的一端可用于安裝流量感應器或球閥，便于核實出油量及判斷油管通斷。

（5）電磁換向閥選型。對電磁換向閥進行重新選型，將原系統中的二位四通閥替換為結構更簡單的二位二通閥，閥體故障少、清洗安裝方便。

5 結束語

分析自動潤滑系統的工作原理，提出針對自動潤滑系統油路堵塞及油路紊亂故障的排查方法，可以快速找出故障點，并根據故障原因給出有針對的優化改進措施，消除故障隱患，對延長設備壽命、降低工人勞動強度有積極意義。