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油氣潤滑技術在泰鋼1700mm單機冷軋機上的應用
2013-03-26
摘 要：油氣潤滑具有潤滑效果好、耗油量低的功效，具有精確供油、污染小等優點。從油氣潤滑技術在泰鋼1700mm冷軋機的應用來看，油氣潤滑方式將是冷軋機軸承潤滑方式的發展方向。
關鍵詞：油氣潤滑；優點；1700mm單機架冷軋機
1 前言
隨著科學技術的不斷發展，軋鋼機正向著高速、重載、高強度、高剛度和連軋化的方向迅速發展，對滾動軸承的要求越來越高。冷熱軋機的軸承座會受到冷卻水或其它介質如乳化液的侵入從而使軸承的工作面產生銹蝕，成為軸承磨損的主要原因。當然，軸承座的密封裝置的選用也是非常重要的，因此正確的潤滑方式和良好的密封是延長軸承壽命的Z有效的方法之一，同時還要選擇合適的潤滑劑來滿足軸承及工作條件如負荷、轉速、溫度等方面的要求。在這種條件下油霧潤滑技術及新發展起來的油氣潤滑技術成為主要的潤滑方式，泰鋼冷軋廠1700mm軋機采用了油氣潤滑技術對軋輥軸承、轉向輥軸承、除油輥軸承進行潤滑。
2 油氣潤滑技術
油氣潤滑采用“氣液兩相流體”技術，具有潤滑效果好、耗油量低、精確計量給油、自動控制以及潤滑油的黏度選擇范圍大等優點。
2.1 油氣潤滑的工作原理
利用壓縮空氣在管道內的流動，帶動潤滑油沿管道內壁不斷地流動，把油氣混合體輸送到潤滑點，壓縮空氣以恒定的壓力（約 5～6bar）連續不斷地供給，而潤滑油則是根據各個不同摩擦點的消耗量定量供給。因此必須使用油泵作為輸油的動力源，還要采用步進式給油器分別對各個潤滑點供給所需要的油量，對軋輥、偏轉輥軸承進行充足潤滑，油和氣在進入潤滑點之前必須先進入油氣混合器，在油氣混合器里流動的壓縮空氣把油吹成油滴，附著在管壁上形成油膜，油膜隨著氣流的方向沿管壁流動，在流動過程中油膜層的厚度逐漸減薄，并不凝聚而間斷地供油，間隔時間和每次的供油量都可以根據實際消耗的需要量進行調節。（工作原理見圖一）油氣混合體在進入各個摩擦副之前還要進行分配，依據各個摩擦副的需要量均勻地分配供給。
沿管壁連續流動的油膜到達潤滑點后，在摩擦副表面形成油膜，隔絕相互摩擦的表面，使干摩擦狀態轉變為液體摩擦狀態或準液體摩擦狀態；流動的壓縮空氣可以冷卻摩擦副，帶走熱量，阻止潤滑油高溫碳化。同時壓縮空氣使摩擦副腔內形成正壓，可避免外部環境中的雜質和腐蝕流體侵入摩擦副，保證摩擦副腔有良好的工作環境，同而保證油液的清潔性。
2.2 油氣潤滑系統的組成
油氣潤滑系統由以下幾個部分組成：
(1) 油箱裝置：配有液位檢測器、溫度檢測器。
(2) 供油部分：由2臺氣動泵（一用一備）和一組遞進式分配器組成。氣動泵設定的工作時間30s和停頓時間180s間隙地工作，把定量的潤滑油供送分配器，分配器上裝有接近開關，可對油狀況進行監控，及時反映至PLC控制柜，保證充足的潤滑良好性。
(3) 供氣部分：包括氣動三大件、氣動泵的控制閥件，用于控制氣動泵的工作，向系統供油恒壓的壓縮空氣并和潤滑油混合產生油氣流。當軋機運轉時，壓縮空氣始終接通。
(4) 油氣混合部分：精確分配的潤滑油與壓縮空氣混合形成油氣流，油氣流經油氣管道被供送到軸承座。電子油氣流量監控裝置對油氣流監控。
(5) 電控及監控部分：檢測系統壓力、供液壓力、流量、計量泵的工作時間、停歇時間、液位狀況、顯示元件及系統故障并留有控制接線端子板，用于接入其他控制系統。
(6) 油氣分配器：安裝在軸承座內，將油氣流按需要的供油量由油氣分配器二次分配給軸承和密封部位。
(7) 軋機傳動側、操作側衛星站：配有油氣分配器，將油氣流按需要的供油量由油氣分配器次分配給軸承和密封部位。
2.3 油氣潤滑的優點及缺點
(1) 潤滑效率高，可大幅提高軸承的使用壽命。由于油氣潤滑在供油量、軸承溫度和摩擦三者間找到了Z佳的平衡點，即用Z少的供油量卻能達到降低軸承溫度和有效潤滑的Z佳效果，潤滑劑100％的利用。
(2) 耗油量低。油氣潤滑具有的精確供油控制系統，自動化控制程度較高，通過對運行時間、油量的控制，控制了不必要的潤滑油損失，提高了潤滑油的使用效率。
(3) 環境效益明顯。油和壓縮空氣在形成油氣混合物時并不真正融合，也不存在霧化現象，因此不會像油霧潤滑產生的油霧污染環境；在更換軸承時也不需要像采用油潤滑那樣對黏附在軸承上的厚厚油脂進行清理，減少工人勞動強度，降低了工人裝配軋輥的作業時間。
(4) 設備可靠，維護量小。油氣潤滑系統中除了泵、電磁閥和分配器外無其他運動部件，也無發熱量大的元件，因此系統的穩定性和可靠性好。除了定期往油箱里補充一定量的油及定期清洗空氣過濾器外，不需要其他特別維護。
(5) 檢測手段可靠。油氣潤滑裝置可以對系統壓力、供液壓力、流量、計量泵的工作時間、停歇時間、液位狀況等進行監測和顯示，當系統正常工作時，系統燈綠燈常亮，當系統因目中原因出現故障時紅燈常亮，并通過相應的傳輸系統通知至操作臺，而在系統的顯示頁面上會提示出系統出現了怎樣的狀況，應處理何種部位，采取怎樣的處置方法，系統自我診斷功能較強。
(6) 使用油品較廣，粘度要求范圍較大。
(7) 使用范圍較廣，高溫、高速、重載、環境惡劣的冶金領域及自動化程度高的工業領域。
油氣潤滑方式的缺點：
(1) 投資高，相比油霧潤滑、干油潤滑投資較高。
(2) 噪音高，由于采用壓縮空氣，要求的壓縮空氣壓力較高，產生噪音較大。
3.油氣潤滑技術在泰鋼冷軋廠1700mm冷軋機的應用
3.1 泰鋼現有冷軋機的潤滑方式
泰鋼公司現有四臺950mm單機六輥可逆軋機，二臺1700mm單機六輥可逆軋機，其中四臺950mm軋機采用油霧潤滑，1700mm軋機采用油氣潤滑，這兩種裝置在950mm軋機、1700mm軋機在設備投產時就已使用。
3.2 潤滑對象
1700mm單機架冷軋機的工作輥軸承、中間輥軸承、支撐輥軸承、偏轉輥軸承、除油輥軸承。
3.3 機組工藝參數
泰鋼冷軋廠1700mm單機架六輥可逆式冷軋機技術參數：
(1) 工作輥直徑Φ390-430mm
(2) 中間輥直徑Φ460-500mm
(3) 支撐輥直徑Φ1250-1350mm
(4) Z大軋制力22000KN
(5) Z大彎輥力640KN
(6) Z大軋制速度1200m/min
3.4 1700mm冷軋機油氣潤滑系統主要技術參數
(1) 氣動潤滑油泵工作氣壓：0.25-0.7MPa
(2) 額定排量：80cu.in/min
(3) 壓縮比例：50：1
(4) 工作壓力：0.3-0.5MPa
(5) 總耗氣量：270m3/h
(6) 油箱容量：500L
(7) 工作介質：N100～N460
3.5 油氣潤滑系統的工作原理
⑴ 在自動運行情況下，控制系統根據設定的運行參數，定時起動油泵，油泵起動時，對應的泵控制電磁閥導通，油路電磁閥同時導通，潤滑油被壓送到油分配器，油分配器排出定量的潤滑油，然后在油氣混合器中合成為油氣狀態；當主管路注油量達到設定值后，系統完成一次供油循環，此時油壓繼續上升，達到Z高點（通常為40bar）后，氣動泵停止工作，系統完成一次注油循環。此時PLC進入等待計時程序，到間隔時間啟動下一次的潤滑周期。如果在注油過程中油配器出現故障（不供油），PLC將自動識別故障點的編號并通過操作屏面板顯示。
⑵ 在手動運行狀態下，系統將連續工作，對設備進行不間斷的供油，同時故障燈會提示報警,直到關閉手動程序為止。
3.6 油氣潤滑系統與軋機運行的保護設置
⑴ 考慮了1700mm軋機大壓下、高速度的運行，對于油氣潤滑的特殊要求，將油氣潤滑正常運行的信號與軋機啟動進行了聯鎖設置，保證了軋機軸承的正常潤滑。
⑵ 油氣潤滑系統安置在軋機的傳動側，出現的一些信號不能及時的被發現，因此在主操作臺安置了油氣潤滑正常運行的報警器，將所有的故障點全部連接至報警器，根據報警器的鳴笛速率，判定故障的輕重程度，配合原有的遠程控制系統，形成了完善的設備保護系統。
3.7 油氣潤滑對工藝潤滑的影響
油氣潤滑系統將微量的油和氣流混合，實現有效地潤滑冷卻，而油并沒有被霧化，通過軸承的接油裝置可將潤滑油進行回接，防止了潤滑油進入到乳化液系統，對乳化液的清潔度產生影響，使乳化液皂化值下降，潤滑性能降低，對黑斑的產生也有較大影響。
3.8 通過長時間的應用，將950mm軋機油霧潤滑系統與1700mm軋機油氣潤滑系統比較如下：
4.結束語
油氣潤滑系統在2007年投入之后，就應用在1700軋機的工作輥、中間輥、支承輥、偏轉輥、壓緊輥的軸承潤滑，在長時間的應用過程中，未出現潤滑不良的設備事故，克服了許多廠家因潤滑不良造成的軸承及軸承座燒毀事故，降低了成本的支出，由于極高的優點，防止了乳化液進入軋輥軸承座造成油脂乳化給軋制板面產生影響，降低了油脂消耗，以及免維護的特點，油氣潤滑成為了名副其實的不污染化境、高性能機電一體化及低成本損耗的好系統，從每月的損耗數據統計中可以看出，每月油氣潤滑比油霧潤滑節省8000-9000元。
從油氣潤滑技術在泰鋼1700mm冷軋機的應用來看，油氣潤滑方式將是冷軋機軸承潤滑方式的發展方向。
參考文獻
[1] 氣液兩相流體冷卻潤滑技術及其應用，哈爾濱工程大學出版社，1995。
關鍵詞：油氣潤滑；優點；1700mm單機架冷軋機
1 前言
隨著科學技術的不斷發展，軋鋼機正向著高速、重載、高強度、高剛度和連軋化的方向迅速發展，對滾動軸承的要求越來越高。冷熱軋機的軸承座會受到冷卻水或其它介質如乳化液的侵入從而使軸承的工作面產生銹蝕，成為軸承磨損的主要原因。當然，軸承座的密封裝置的選用也是非常重要的，因此正確的潤滑方式和良好的密封是延長軸承壽命的Z有效的方法之一，同時還要選擇合適的潤滑劑來滿足軸承及工作條件如負荷、轉速、溫度等方面的要求。在這種條件下油霧潤滑技術及新發展起來的油氣潤滑技術成為主要的潤滑方式，泰鋼冷軋廠1700mm軋機采用了油氣潤滑技術對軋輥軸承、轉向輥軸承、除油輥軸承進行潤滑。
2 油氣潤滑技術
油氣潤滑采用“氣液兩相流體”技術，具有潤滑效果好、耗油量低、精確計量給油、自動控制以及潤滑油的黏度選擇范圍大等優點。
2.1 油氣潤滑的工作原理
利用壓縮空氣在管道內的流動，帶動潤滑油沿管道內壁不斷地流動，把油氣混合體輸送到潤滑點，壓縮空氣以恒定的壓力（約 5～6bar）連續不斷地供給，而潤滑油則是根據各個不同摩擦點的消耗量定量供給。因此必須使用油泵作為輸油的動力源，還要采用步進式給油器分別對各個潤滑點供給所需要的油量，對軋輥、偏轉輥軸承進行充足潤滑，油和氣在進入潤滑點之前必須先進入油氣混合器，在油氣混合器里流動的壓縮空氣把油吹成油滴，附著在管壁上形成油膜，油膜隨著氣流的方向沿管壁流動，在流動過程中油膜層的厚度逐漸減薄，并不凝聚而間斷地供油，間隔時間和每次的供油量都可以根據實際消耗的需要量進行調節。（工作原理見圖一）油氣混合體在進入各個摩擦副之前還要進行分配，依據各個摩擦副的需要量均勻地分配供給。
2.2 油氣潤滑系統的組成
油氣潤滑系統由以下幾個部分組成：
(1) 油箱裝置：配有液位檢測器、溫度檢測器。
(2) 供油部分：由2臺氣動泵（一用一備）和一組遞進式分配器組成。氣動泵設定的工作時間30s和停頓時間180s間隙地工作，把定量的潤滑油供送分配器，分配器上裝有接近開關，可對油狀況進行監控，及時反映至PLC控制柜，保證充足的潤滑良好性。
(3) 供氣部分：包括氣動三大件、氣動泵的控制閥件，用于控制氣動泵的工作，向系統供油恒壓的壓縮空氣并和潤滑油混合產生油氣流。當軋機運轉時，壓縮空氣始終接通。
(4) 油氣混合部分：精確分配的潤滑油與壓縮空氣混合形成油氣流，油氣流經油氣管道被供送到軸承座。電子油氣流量監控裝置對油氣流監控。
(5) 電控及監控部分：檢測系統壓力、供液壓力、流量、計量泵的工作時間、停歇時間、液位狀況、顯示元件及系統故障并留有控制接線端子板，用于接入其他控制系統。
(6) 油氣分配器：安裝在軸承座內，將油氣流按需要的供油量由油氣分配器二次分配給軸承和密封部位。
(7) 軋機傳動側、操作側衛星站：配有油氣分配器，將油氣流按需要的供油量由油氣分配器次分配給軸承和密封部位。
2.3 油氣潤滑的優點及缺點
(1) 潤滑效率高，可大幅提高軸承的使用壽命。由于油氣潤滑在供油量、軸承溫度和摩擦三者間找到了Z佳的平衡點，即用Z少的供油量卻能達到降低軸承溫度和有效潤滑的Z佳效果，潤滑劑100％的利用。
(2) 耗油量低。油氣潤滑具有的精確供油控制系統，自動化控制程度較高，通過對運行時間、油量的控制，控制了不必要的潤滑油損失，提高了潤滑油的使用效率。
(3) 環境效益明顯。油和壓縮空氣在形成油氣混合物時并不真正融合，也不存在霧化現象，因此不會像油霧潤滑產生的油霧污染環境；在更換軸承時也不需要像采用油潤滑那樣對黏附在軸承上的厚厚油脂進行清理，減少工人勞動強度，降低了工人裝配軋輥的作業時間。
(4) 設備可靠，維護量小。油氣潤滑系統中除了泵、電磁閥和分配器外無其他運動部件，也無發熱量大的元件，因此系統的穩定性和可靠性好。除了定期往油箱里補充一定量的油及定期清洗空氣過濾器外，不需要其他特別維護。
(5) 檢測手段可靠。油氣潤滑裝置可以對系統壓力、供液壓力、流量、計量泵的工作時間、停歇時間、液位狀況等進行監測和顯示，當系統正常工作時，系統燈綠燈常亮，當系統因目中原因出現故障時紅燈常亮，并通過相應的傳輸系統通知至操作臺，而在系統的顯示頁面上會提示出系統出現了怎樣的狀況，應處理何種部位，采取怎樣的處置方法，系統自我診斷功能較強。
(6) 使用油品較廣，粘度要求范圍較大。
(7) 使用范圍較廣，高溫、高速、重載、環境惡劣的冶金領域及自動化程度高的工業領域。
油氣潤滑方式的缺點：
(1) 投資高，相比油霧潤滑、干油潤滑投資較高。
(2) 噪音高，由于采用壓縮空氣，要求的壓縮空氣壓力較高，產生噪音較大。
3.油氣潤滑技術在泰鋼冷軋廠1700mm冷軋機的應用
3.1 泰鋼現有冷軋機的潤滑方式
泰鋼公司現有四臺950mm單機六輥可逆軋機，二臺1700mm單機六輥可逆軋機，其中四臺950mm軋機采用油霧潤滑，1700mm軋機采用油氣潤滑，這兩種裝置在950mm軋機、1700mm軋機在設備投產時就已使用。
3.2 潤滑對象
1700mm單機架冷軋機的工作輥軸承、中間輥軸承、支撐輥軸承、偏轉輥軸承、除油輥軸承。
3.3 機組工藝參數
泰鋼冷軋廠1700mm單機架六輥可逆式冷軋機技術參數：
(1) 工作輥直徑Φ390-430mm
(2) 中間輥直徑Φ460-500mm
(3) 支撐輥直徑Φ1250-1350mm
(4) Z大軋制力22000KN
(5) Z大彎輥力640KN
(6) Z大軋制速度1200m/min
3.4 1700mm冷軋機油氣潤滑系統主要技術參數
(1) 氣動潤滑油泵工作氣壓：0.25-0.7MPa
(2) 額定排量：80cu.in/min
(3) 壓縮比例：50：1
(4) 工作壓力：0.3-0.5MPa
(5) 總耗氣量：270m3/h
(6) 油箱容量：500L
(7) 工作介質：N100～N460
3.5 油氣潤滑系統的工作原理
⑴ 在自動運行情況下，控制系統根據設定的運行參數，定時起動油泵，油泵起動時，對應的泵控制電磁閥導通，油路電磁閥同時導通，潤滑油被壓送到油分配器，油分配器排出定量的潤滑油，然后在油氣混合器中合成為油氣狀態；當主管路注油量達到設定值后，系統完成一次供油循環，此時油壓繼續上升，達到Z高點（通常為40bar）后，氣動泵停止工作，系統完成一次注油循環。此時PLC進入等待計時程序，到間隔時間啟動下一次的潤滑周期。如果在注油過程中油配器出現故障（不供油），PLC將自動識別故障點的編號并通過操作屏面板顯示。
⑵ 在手動運行狀態下，系統將連續工作，對設備進行不間斷的供油，同時故障燈會提示報警,直到關閉手動程序為止。
3.6 油氣潤滑系統與軋機運行的保護設置
⑴ 考慮了1700mm軋機大壓下、高速度的運行，對于油氣潤滑的特殊要求，將油氣潤滑正常運行的信號與軋機啟動進行了聯鎖設置，保證了軋機軸承的正常潤滑。
⑵ 油氣潤滑系統安置在軋機的傳動側，出現的一些信號不能及時的被發現，因此在主操作臺安置了油氣潤滑正常運行的報警器，將所有的故障點全部連接至報警器，根據報警器的鳴笛速率，判定故障的輕重程度，配合原有的遠程控制系統，形成了完善的設備保護系統。
3.7 油氣潤滑對工藝潤滑的影響
油氣潤滑系統將微量的油和氣流混合，實現有效地潤滑冷卻，而油并沒有被霧化，通過軸承的接油裝置可將潤滑油進行回接，防止了潤滑油進入到乳化液系統，對乳化液的清潔度產生影響，使乳化液皂化值下降，潤滑性能降低，對黑斑的產生也有較大影響。
3.8 通過長時間的應用，將950mm軋機油霧潤滑系統與1700mm軋機油氣潤滑系統比較如下：
油氣潤滑系統在2007年投入之后，就應用在1700軋機的工作輥、中間輥、支承輥、偏轉輥、壓緊輥的軸承潤滑，在長時間的應用過程中，未出現潤滑不良的設備事故，克服了許多廠家因潤滑不良造成的軸承及軸承座燒毀事故，降低了成本的支出，由于極高的優點，防止了乳化液進入軋輥軸承座造成油脂乳化給軋制板面產生影響，降低了油脂消耗，以及免維護的特點，油氣潤滑成為了名副其實的不污染化境、高性能機電一體化及低成本損耗的好系統，從每月的損耗數據統計中可以看出，每月油氣潤滑比油霧潤滑節省8000-9000元。
從油氣潤滑技術在泰鋼1700mm冷軋機的應用來看，油氣潤滑方式將是冷軋機軸承潤滑方式的發展方向。
參考文獻
[1] 氣液兩相流體冷卻潤滑技術及其應用，哈爾濱工程大學出版社，1995。
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