姜曉剛

（湖南華菱湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司高線廠 湖南湘潭 411101）

淺談?dòng)蜌鉂?rùn)滑以及在大盤卷生產(chǎn)線中的應(yīng)用

姜曉剛

（湖南華菱湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司高線廠 湖南湘潭 411101）

油氣潤(rùn)滑是一種新型的潤(rùn)滑技術(shù)，它與傳統(tǒng)的單相流體潤(rùn)滑技術(shù)相比具有無可比擬的優(yōu)越性。它成功地解決了干油潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑所無法克服的難題，適應(yīng)了機(jī)械工業(yè)設(shè)備的最新發(fā)展的需要，尤其適用于高溫、重載、高速、極低速以及有冷卻水和臟物侵入潤(rùn)滑點(diǎn)的工況條件惡劣的場(chǎng)合。由于它能解決傳統(tǒng)的單相流體潤(rùn)滑技術(shù)無法解決的難題，并有非常明顯的使用效果，大大延長(zhǎng)了摩擦副的使用壽命，改善了現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，因此正在得到越來越廣泛的應(yīng)用，尤其是在冶金工業(yè)領(lǐng)域。本文就油氣潤(rùn)滑的潤(rùn)滑機(jī)理、油氣站進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并就自己在工作中的一些經(jīng)驗(yàn)對(duì)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的一般故障原因及應(yīng)對(duì)措施提出自己的一些見解，以供大家參考。

氣液兩相流體冷卻潤(rùn)滑；一級(jí)分配器；遞進(jìn)式混合器

1 油氣潤(rùn)滑機(jī)理

油氣潤(rùn)滑是潤(rùn)滑劑在壓縮空氣的作用下沿著管壁波浪形地向前移動(dòng)，并以與壓縮空氣分離的連續(xù)精細(xì)油滴流噴射到潤(rùn)滑點(diǎn)。在學(xué)術(shù)界被稱為“氣液兩相流體冷卻潤(rùn)滑技術(shù)”，是一種新型的潤(rùn)滑技術(shù)。

其原理是潤(rùn)滑油經(jīng)遞進(jìn)式分配器分配后被輸送到與壓縮空氣網(wǎng)絡(luò)相連接的油氣混合塊中，并在油氣混合塊中與壓縮空氣混合形成油氣流從油氣出口輸出進(jìn)入油氣管道。

在油氣潤(rùn)滑管道中，壓縮空氣是潤(rùn)滑油的輸送載體。如圖1所示，當(dāng)潤(rùn)滑油和壓縮空氣在油氣混合塊中混合形成油氣流后，連續(xù)流動(dòng)的壓縮空氣在油氣管道中間高速向前流動(dòng)。在壓縮空氣的作用下，潤(rùn)滑油以油膜形式粘附在管壁四周，并以緩慢的速度向前移動(dòng)，在行將到達(dá)油氣流出口時(shí)，油膜變得越來越薄，且連成一片，最后以極其精細(xì)的連續(xù)油滴流噴射到潤(rùn)滑點(diǎn)。

圖1 油氣潤(rùn)滑原理圖

當(dāng)油氣混合物進(jìn)入油氣管道時(shí)，由于壓縮空氣的作用，起初，潤(rùn)滑油是以較大的顆粒粘附在管道內(nèi)壁四周，當(dāng)壓縮空氣快速向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，油滴也隨之向前移動(dòng)，并逐漸被壓縮空氣吹散、變小和變得越來越扁平。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已連成一片，形成了連續(xù)油膜，被壓縮空氣以精細(xì)的油滴噴入潤(rùn)滑點(diǎn)。由于連續(xù)油膜的形成要有一個(gè)過程，因此油氣管道的長(zhǎng)度不能小于0.5m。

在油氣管道中，油和氣的速度是大相徑庭的，油的移動(dòng)速度大約為2～5cm/s，但這個(gè)數(shù)字也不是絕對(duì)的，因?yàn)橛偷囊苿?dòng)速度受諸多因素的影響，比如空氣速度、環(huán)境溫度和潤(rùn)滑油的粘度等，但是它至少說明了一個(gè)問題，那就是與空氣速度相比，潤(rùn)滑油在油氣管道中移動(dòng)的速度非常緩慢。所以，油和氣不是融合在一起的，從油氣管道出來的油氣是分離的，這也是為什么油氣潤(rùn)滑不會(huì)污染環(huán)境的原因。

2 大盤卷生產(chǎn)線上的油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)及生產(chǎn)中的改造介紹

我廠盤卷線的潤(rùn)滑系統(tǒng)有前十六架軋輥軸承油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)、前十六架軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)、KOCKS油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)、加勒特油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)四個(gè)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)。本文重點(diǎn)就KOCKS與加勒特兩個(gè)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)改進(jìn)等方面來進(jìn)行比較說明，已達(dá)到介紹油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的目的。

圖2～3是兩個(gè)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的模塊圖。

圖2 加勒特油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)模塊圖

圖3 KOCKS油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)模塊圖

從模塊圖2～3可以看出兩個(gè)油氣系統(tǒng)都是雙線式供油系統(tǒng)。所不同的是KOCKS系統(tǒng)是從站內(nèi)出來的高壓油經(jīng)分配器分配后與經(jīng)過氣源處理器處理的壓縮空氣在混合器塊內(nèi)混合形成氣液兩相流經(jīng)管道工給用戶點(diǎn)。而加勒特系統(tǒng)是高壓油經(jīng)一級(jí)分配器分配后進(jìn)入混合器進(jìn)行二級(jí)分配后再與經(jīng)處理的壓縮空氣混合形成氣液兩相流經(jīng)管道工給用戶點(diǎn)。也就是說加勒特系統(tǒng)有一個(gè)二次分配的問題。另外從模塊圖中可以看出，加勒特系統(tǒng)中的一級(jí)分配器的管路連接方式有兩種：①一個(gè)一級(jí)分配器供兩個(gè)混合器；②一個(gè)一級(jí)分配器供一個(gè)混合器（新增部分）。KOCKS系統(tǒng)的分配器是意大利DropsA公司生產(chǎn)的型號(hào)為675300的分配器。加勒特系統(tǒng)的一級(jí)分配器分為兩種：①KOCKS系統(tǒng)的分配器一樣；②DropsA公司生產(chǎn)的型號(hào)為675335的分配器。這兩種分配器其外形尺寸與功能原理并無區(qū)別，所不同的僅僅是供油量。兩種分配器的供油量都是可調(diào)節(jié)的，其中675335的供油范圍為0.1～1cm3/沖程、675300的供油范圍為0.25～3cm3/沖程。

加勒特油氣系統(tǒng)的工作原理為：供油時(shí)齒輪泵啟動(dòng)，同時(shí)電磁換向閥一線端電磁鐵通電，電磁換向閥換向。高壓油經(jīng)齒輪泵從油箱打出，經(jīng)過濾器、單向閥、溢流閥、換向閥后通過一線（即A線）管道進(jìn)入一級(jí)分配器給混合器供油。同時(shí)與分配器B腔相連的二線（B線）的油經(jīng)換向閥流入油箱。當(dāng)油壓升到一線端壓力傳感器的設(shè)定值時(shí)，傳感器發(fā)信電磁換向閥二線端的電磁鐵得電換向閥換向。齒輪泵給二線（B線）供油，一線回油。當(dāng)二線端油壓升到二線端的壓力傳感器的設(shè)定值時(shí)，二線端的壓力傳感器發(fā)信，電磁換向閥一線端電磁鐵再次得電。如此兩個(gè)循環(huán)后，齒輪泵停止，換向閥兩端都不得電。此時(shí)電磁換向閥的閥芯處于中位。原設(shè)計(jì)的換向閥的中位機(jī)能為H型中位機(jī)能的3位4通換向閥，該型的閥中間位置的四個(gè)油口都是相通的。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，一、二線的油都回入油箱。這樣做的目的是減小換向沖擊。當(dāng)齒輪泵停止時(shí)，站內(nèi)電控柜內(nèi)的PLC即開始計(jì)時(shí)。當(dāng)時(shí)間到系統(tǒng)所設(shè)定的供油周期時(shí)，系統(tǒng)再次啟動(dòng)開始下一個(gè)供油循環(huán)。油氣站即如此周而復(fù)始的給用戶點(diǎn)供油。油氣站的系統(tǒng)壓力由溢流閥調(diào)定，另外該油氣站的齒輪泵本體上還帶了一安全閥以對(duì)泵及管路進(jìn)行保護(hù)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們將泵本體上的安全閥的調(diào)定壓力比溢流閥的調(diào)定壓力打了0.5MPa。原設(shè)計(jì)中該系統(tǒng)供油的用戶點(diǎn)只有4#剪至升降導(dǎo)槽之間的導(dǎo)輪。后來為了提高盤卷線的產(chǎn)品質(zhì)量，將由干油潤(rùn)滑的預(yù)彎管導(dǎo)輪、4#剪至升降導(dǎo)槽之間的立輥都改為了潤(rùn)滑及冷卻質(zhì)量更好的油氣潤(rùn)滑。所以在原先的用戶點(diǎn)的基礎(chǔ)上又新加了許多潤(rùn)滑點(diǎn)。為了提高預(yù)彎管等重要部位的潤(rùn)滑點(diǎn)的潤(rùn)滑質(zhì)量就將分配器與混合器連接方式改為了模塊圖中右邊的模式。該連接方式的形式中如果分配器前的任意一線油壓的話分配器都會(huì)給之后的混合器供油。所以我們將油氣站的的電磁換向閥改為中位機(jī)能為N型的3位4通換向閥。改型的換向閥在處于中位時(shí)，壓力油口（P口）與回油口（T口相連）。而A、B口與T口之間都不相通，所以在中位時(shí)B線壓力不會(huì)很快降到零，而是緩慢的下降。這種現(xiàn)象的原因是由于B線的油不與T口相通無法流入油箱，這樣就會(huì)一直通過分配器給與B線相連的混合器供油，直到壓力下降到低于分配器與混合器的開啟壓力為止。這樣既保證了在閥芯由B位換到中位時(shí)沖擊小的目的，同時(shí)即使在系統(tǒng)間歇時(shí)仍能給部分混合器供油。這樣便可適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)供油周期減小泵與電機(jī)的負(fù)荷，同時(shí)也大大提高了系統(tǒng)的潤(rùn)滑效率。原設(shè)計(jì)中系統(tǒng)壓力為130Bar，在后續(xù)生產(chǎn)中系統(tǒng)中間管線的卡套式接頭極易被高壓油沖開造成泄漏，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)元件損耗太大。所以我們通過測(cè)試，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到30Bar時(shí)，壓力油即可保證一級(jí)分配器正常動(dòng)作。所以我們將系統(tǒng)壓力設(shè)定在45Bar，傳感器的換向設(shè)定壓力調(diào)定為40Bar。改動(dòng)后潤(rùn)滑效果良好，同時(shí)中間管線的漏油事故大大降低。

KOCKS油氣站與加勒特油氣站的工作原理基本相同，其相異之處是KOCKS油氣站的齒輪泵是一直開啟的。當(dāng)需要供油時(shí)，電磁換向閥一端得電一線供油。當(dāng)壓力升到一線壓力傳感器的設(shè)定值時(shí)同時(shí)分配器的發(fā)信動(dòng)作到位后，傳感器與檢測(cè)分配器的閥芯動(dòng)作到位的接近開關(guān)都給PLC發(fā)信后電磁換向閥換向二線供油。如此動(dòng)作兩個(gè)循環(huán)后，電磁換向閥兩端都失電系統(tǒng)進(jìn)入間歇期。同時(shí)PLC計(jì)時(shí)，系統(tǒng)準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)供油循環(huán)。在系統(tǒng)間歇期齒輪泵打出的油通過換向閥卸荷到油箱，以減小泵與電機(jī)的負(fù)荷同時(shí)防止油溫升高。由于系統(tǒng)安裝時(shí)油氣分配器及混合器安裝在了油庫內(nèi)。從分配器開始到軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用戶點(diǎn)的距離太長(zhǎng)，潤(rùn)滑油到達(dá)用戶點(diǎn)用時(shí)太長(zhǎng)且損失較大。這樣潤(rùn)滑效果不好，常導(dǎo)致導(dǎo)衛(wèi)燒損。為了改善潤(rùn)滑效果，我們將分配器與混合器安裝在了KOCKS軋機(jī)上，同時(shí)給混合器塊上另加了一路可調(diào)節(jié)的壓縮空氣管路。通過該改進(jìn)，大大改善了油氣潤(rùn)滑效果。

3 油氣系統(tǒng)的故障點(diǎn)判斷步驟及應(yīng)對(duì)措施

本節(jié)重點(diǎn)就加勒特系統(tǒng)的故障點(diǎn)判斷步驟及應(yīng)對(duì)措施淺談一些自己的工作經(jīng)驗(yàn)，以供大家參考。

表1

[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四篇潤(rùn)滑與密封）》2004年第一版.

TP278

A

1004-7344（2016）08-0231-02

2016-3-1

姜曉剛（1979-），男，助理工程師，本科，主要從事機(jī)械設(shè)備維護(hù)工作。