0.前言

萊鋼大H型鋼生產(chǎn)線是十五技改的標(biāo)志性項(xiàng)目，是國內(nèi)第二條大H型鋼生產(chǎn)線，2005年9月開始熱負(fù)荷試車。主體設(shè)備全部從德國西馬克公司引進(jìn)，是目前國內(nèi)最先進(jìn)的一條H型鋼生產(chǎn)線，具有軋制工藝精度高，自動(dòng)化控制水平先進(jìn)等特點(diǎn)，能生產(chǎn)世界上最大規(guī)格的H型鋼。在現(xiàn)場的使用過程中，出現(xiàn)故障較多的是冷床輸入輥道，由于所處環(huán)境惡劣，導(dǎo)致原有的甘油潤滑故障率高，經(jīng)常出現(xiàn)輥道軸承研死現(xiàn)象，并且潤滑脂大量溢出，導(dǎo)致了多次設(shè)備火災(zāi)事故，因此急需通過技術(shù)改造，改進(jìn)設(shè)備潤滑方式，提高軸承的使用壽命，杜絕消防隱患。

1.輥道潤滑簡介

冷床輸入的輥道共計(jì)30根，長度1.3米，采用的軸承為WC22222系列的滾動(dòng)軸承。在正常生產(chǎn)中，軋件經(jīng)過精軋機(jī)后需要切頭，這時(shí)會(huì)停留在冷床輸入輥道上大約20秒鐘時(shí)間，軋件溫度在800℃左右，由于生產(chǎn)節(jié)奏較快，導(dǎo)致此處軋件停留時(shí)間較多，原系統(tǒng)使用的甘油潤滑，由于所處環(huán)境持續(xù)高溫，導(dǎo)致大面積管路內(nèi)的甘油被高溫輻射導(dǎo)致碳結(jié)，經(jīng)常性出現(xiàn)油路不通，軸承研死的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)每周均會(huì)更換10多個(gè)軸承，并且從軸承座端蓋處經(jīng)常溢出甘油，如果清理不及時(shí)，會(huì)引發(fā)火災(zāi)，有重大消防隱患。

2.潤滑系統(tǒng)的使用要求

2.1系統(tǒng)工作介質(zhì)需采用高粘度潤滑油

由于此處的軸承處于重載低速的工況下，為了在轉(zhuǎn)動(dòng)表面之間建立起穩(wěn)固的油膜層以避免金屬表面直接接觸，因此，必須采用高粘度的潤滑油做為潤滑劑。

2.2系統(tǒng)工作狀態(tài)應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測

由于工況惡劣，許多潤滑點(diǎn)不僅所處位置十分偏僻，并且所處溫度高，在正常軋鋼狀態(tài)下，維護(hù)人員很難接近并進(jìn)行檢查，因此系統(tǒng)的監(jiān)控功能，故障報(bào)警系統(tǒng)就顯得尤為重要，以便出現(xiàn)故障時(shí)維修人員能夠立即找出問題所在。

2.3系統(tǒng)能在惡劣工況下長時(shí)間不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)

在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下，如果軸承座內(nèi)出現(xiàn)異常，由于安全及生產(chǎn)等多方面的因素，維護(hù)人員不可能對故障現(xiàn)場開展及時(shí)的維修活動(dòng)，因此要求潤滑系統(tǒng)即使在比較惡劣的工況下也能保證穩(wěn)定可靠的長期運(yùn)轉(zhuǎn)，保證潤滑效果。

2.4潤滑系統(tǒng)溢出的介質(zhì)不會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)

原系統(tǒng)由于軸承座內(nèi)油脂外溢，堆積較多，在高溫的環(huán)境下，即使氧化鐵皮掉落在上面也會(huì)出現(xiàn)火源，由于環(huán)境惡劣，無法及時(shí)進(jìn)行清理，因此出現(xiàn)了多次火災(zāi)，燒壞了線路，出現(xiàn)重大設(shè)備停機(jī)。新改進(jìn)的系統(tǒng)應(yīng)減少潤滑油的排放，避免因潤滑油出現(xiàn)火災(zāi)隱患。

3.現(xiàn)場改造方案

我們通過技術(shù)研究分析，發(fā)現(xiàn)甘油潤滑方式不適用于此環(huán)境，它的弊端較多，急需更改新的潤滑方式，為此廠成立了專門的加熱爐輥道潤滑研討課題小組，通過查閱和檢索各種潤滑方式的資料，并從網(wǎng)上收集了國內(nèi)外各大鋼廠潤滑系統(tǒng)的使用情況，將其與甘油系統(tǒng)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)油氣潤滑方式應(yīng)更加適合于冷床輸入輥道軸承潤滑，最終確定采用油氣潤滑方式，并實(shí)施了此項(xiàng)目。在冷床輸入輥道附近安裝了一套油氣潤滑站室，在主管道處安裝了5個(gè)分配器，每個(gè)分配器均為5出口，為加強(qiáng)管路的彎曲，斷裂性能，將管路由原來的銅管改造為不銹鋼管，為了減少軸承摩擦力，減少消防隱患，潤滑油由殼牌愛萬力EP2潤滑脂改用殼牌460號可耐壓潤滑油。

4.油氣潤滑工作原理及改造方案

4.1油氣潤滑的基本原理

將單獨(dú)供送的潤滑油和壓縮空氣進(jìn)行混合，并形成紊流狀的油氣混合流后再供送到潤滑點(diǎn)，這個(gè)過程就是油氣潤滑。圖1為油氣流形成的示意圖，單相流體油和單相流體壓縮空氣混和后形成了兩相油氣混合流，兩相油氣混合流中油和壓縮空氣并不真正融合，而是在壓縮空氣的流動(dòng)作用下帶動(dòng)潤滑油沿管道內(nèi)壁不斷地螺旋狀流動(dòng)并形成一層連續(xù)油膜，最后以精細(xì)的連續(xù)油滴方式噴到潤滑點(diǎn)。

在圖中可以看出，油氣管中油的流動(dòng)速度和壓縮空氣的流動(dòng)速度相差很大，油的流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于壓縮空氣流速，并且從油氣管中出來的油和壓縮空氣也是分離的。在油氣管道中，由于壓縮空氣的作用，起初潤滑油是以較大的顆粒呈間斷狀地粘附在管道內(nèi)壁，當(dāng)壓縮空氣快速流動(dòng)時(shí)，油滴也隨之低速緩慢移動(dòng)并逐漸被壓縮空氣吹散變薄，在行將到達(dá)管道末端時(shí)，原先是間斷地粘附在管壁四周的油滴以波浪形油膜的形式形成了連續(xù)油膜，被壓縮空氣以精細(xì)的連續(xù)油滴噴入潤滑點(diǎn)。潤滑的機(jī)理是只要在作相對運(yùn)動(dòng)的摩擦面之間建立一層薄薄的油膜，只要這層油膜足夠穩(wěn)固，有足夠的承載能力以防止摩擦面之間直接接觸，那么潤滑作用也就建立起來了。

4.2新系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)的工作原理如下：

油氣潤滑系統(tǒng)與主機(jī)聯(lián)動(dòng)，主機(jī)啟動(dòng)潤滑系統(tǒng)就進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，此時(shí)二位二通電磁閥常閉，打開壓縮空氣經(jīng)處理后一路直接與兩個(gè)油氣分站的空氣進(jìn)口連接，另一路經(jīng)油霧器控制氣動(dòng)泵工作攜帶油霧的壓縮空氣可使氣動(dòng)泵的氣動(dòng)活塞得到有效的潤滑，由氣動(dòng)泵排出的潤滑油先進(jìn)入帶有接近開關(guān)的遞進(jìn)式分配器，主分配器潤滑油被主分配器定量分配后，與壓縮空氣混合后形成油氣流，分成多路呈液體油膜渦漩式沿管壁分別輸送到輥道油氣分配部分的第一級油氣分配器，油氣流再均勻地分成5路進(jìn)入軸承座內(nèi)，確保軸承得到有效地潤滑。如果氣動(dòng)泵或遞進(jìn)式分配器發(fā)生故障，接近開關(guān)將得不到正常的信號，在達(dá)到預(yù)調(diào)的監(jiān)控時(shí)間時(shí)會(huì)發(fā)出潤滑報(bào)警信號。

4.3控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用的是PLC液晶操作面板系列：它主要用于信號量較多輸入輸出點(diǎn)達(dá)數(shù)十個(gè)或數(shù)百個(gè)的場合，可以顯示系統(tǒng)的各種設(shè)定參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，可以對系統(tǒng)進(jìn)行多種模式，的操作并修改系統(tǒng)參數(shù)，出現(xiàn)故障時(shí)能提示故障所在及診斷處理方法，并記錄故障類型及發(fā)生時(shí)間，及時(shí)提醒維修人員進(jìn)行故障檢測與處理。

在油氣潤滑系統(tǒng)中有三種介質(zhì)：即油，氣和油氣系統(tǒng)，與之相對應(yīng)有三個(gè)檢測部分即供油，供氣及油氣輸送部分得檢測裝置。當(dāng)系統(tǒng)中部分設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)了故障，能及時(shí)發(fā)出故障信號，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。這套油氣潤滑系統(tǒng)能確保對三種介質(zhì)的狀態(tài)都進(jìn)行監(jiān)視。

對油的監(jiān)視液位開關(guān)能監(jiān)視油箱液位，確保液位過低時(shí)系統(tǒng)停止運(yùn)行，遞進(jìn)式分配器的接近開關(guān)可以監(jiān)視遞進(jìn)式分配器本身及其上游的供油部件，如泵等工作有否故障，整個(gè)供油過程是否正常。

對氣的監(jiān)視為一個(gè)或數(shù)個(gè)壓力開關(guān)監(jiān)視壓縮空氣的壓力狀況。

對油氣的監(jiān)控是油氣流量裝置，它不僅監(jiān)控油氣流量的最小值，還監(jiān)控油氣流量的最大值。當(dāng)油氣流量低于設(shè)定值時(shí)報(bào)警，油氣流量過低意味著油氣流動(dòng)速度過慢或停止，潤滑劑無法被正常供送到潤滑點(diǎn)，而油氣流量高于某個(gè)設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警提示，由維修鉗工對油氣管道破損或泄漏進(jìn)行維修。

5.油氣潤滑效果分析

5.1持續(xù)有效的潤滑

上圖為供油量Q，軸承溫度t和摩擦NR三者之間的關(guān)系曲線，從圖中可以看出，供油量，軸承溫度和摩擦并不是呈正比關(guān)系的，當(dāng)供油量增大到一定程度時(shí)，軸承溫度呈下降趨勢，在這條溫度曲線中部溫度值是最高的，因?yàn)榇藭r(shí)供油量還沒有大到足以降低軸承溫度的地步，相反由于多余的液體摩擦而產(chǎn)生了熱量，而隨著供油量的增大軸承摩擦也增大，而兩條曲線的最低點(diǎn)恰好是供油量最小的時(shí)候，這也是油氣潤滑的最佳區(qū)域，因此油氣潤滑用最小的供油量卻能達(dá)到降低軸承溫度和減少軸承摩擦的良好效果，實(shí)現(xiàn)了潤滑劑100%被利用。

5.2節(jié)能降耗

油氣潤滑不僅能大量節(jié)約潤滑油，而且可以保證有效潤滑，這種少油潤滑比起多油潤滑不僅不會(huì)影響油膜的形成，反倒能夠降低滾動(dòng)摩擦損失，從下圖中可以看出在同樣的轉(zhuǎn)速下，少油潤滑比多油潤滑的動(dòng)摩擦力矩要小得多，很明顯油量不能過小，否則會(huì)影響油膜的形成，容易發(fā)生磨損和燒傷，但油量過大同樣有害，會(huì)增大動(dòng)摩擦力矩，使軸承發(fā)熱加快，所以使用較少的油量便會(huì)得到較好的潤滑效果，這不僅減少了油品的耗用量，還提高了軸承的潤滑質(zhì)量，所以顯得經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，安全可靠。

5.3降低軸承的溫度

油氣潤滑中的壓縮空氣是一種“天然”的冷卻劑，由于壓縮空氣可以在軸承座內(nèi)保持一定的正壓，而軸承座內(nèi)的正壓和供送入軸承座的壓縮空氣壓力之間有一個(gè)大的壓差，這一較大的壓差所起的作用就是冷卻軸承，而且是持續(xù)不斷地冷卻，因此通過壓縮空氣的溢出帶走了大量的熱量，軸承可維持低溫運(yùn)行，在冷床輸入輥道上經(jīng)過使用后檢測表明，采用油氣潤滑后，這些部位的軸承溫度可降低90℃-230℃是現(xiàn)實(shí)可行的，同時(shí)壓縮空氣通入軸承座并從軸承座中溢出，也增強(qiáng)了軸承座的密封性能，因?yàn)閴嚎s空氣可使軸承座內(nèi)保持0.3-0.8bar的正壓，使外來的水，氧化鐵皮及其它粉塵，臟物無法侵入軸承座危害軸承。

5.4監(jiān)控手段完善，機(jī)電一體化程度高

在油氣潤滑系統(tǒng)中，帶液晶顯示器的操作面板可以實(shí)現(xiàn)就地遠(yuǎn)程測試等多個(gè)模式的操作，并能完整顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息等，系統(tǒng)還可向控制系統(tǒng)提供各種顯示監(jiān)視和聯(lián)鎖信號，因此油氣潤滑系統(tǒng)機(jī)電一體化程度要比甘油潤滑系統(tǒng)高。

5.5減少排放量，杜絕消防隱患

在油氣潤滑系統(tǒng)的使用中可以發(fā)現(xiàn)，軸承座溢出的潤滑油為極少量的液態(tài)潤滑油，而不是固態(tài)的潤滑脂，不會(huì)堆積在軸承座地步，也不會(huì)因?yàn)榍謇聿患皶r(shí)出現(xiàn)火災(zāi)險(xiǎn)情。在現(xiàn)場使用過程中，還未出現(xiàn)過一次火災(zāi)事故，由此杜絕了火災(zāi)隱患。

6.結(jié)束語

大H型鋼生產(chǎn)線冷床輸入輥道自使用了油氣潤滑后，延長了軸承的使用壽命，遏制了軸承的損壞；潤滑劑的消耗大大減小，工人勞動(dòng)強(qiáng)度和維修成本隨之大幅度減少，成效顯著；設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)備的停機(jī)率逐漸消失，為生產(chǎn)順行奠定了基石，經(jīng)濟(jì)效益巨大。