寧振明

（河北鋼鐵集團灤縣司家營鐵礦，河北 唐山 063700）

1 傳統(tǒng)礦山設備普遍狀況

球磨設備是金屬礦山的常見設備，更是生產(chǎn)過程中的主要設備。由于球磨機設備使用壽命基本伴隨著礦山開采的整個周期，受出廠時技術條件制約，傳統(tǒng)球磨機設備的信息化、自動化程度普遍較低。特別是關鍵部位運行數(shù)據(jù)的采集、信息傳輸與顯示、配套潤滑系統(tǒng)的自動化控制等普遍存在不足。

球磨機設備作為選礦生產(chǎn)的關鍵設備，在生產(chǎn)過程中載荷巨大，同時也保持很高的作業(yè)率。設備傳動采用開式齒輪傳動方式，主要特征為：重載、低速、結(jié)構(gòu)尺寸較大，工作條件苛刻。原有潤滑方式存在多方面的不足，一直制約著設備潤滑管理的提升和整個球磨系統(tǒng)作業(yè)率的進一步提高，主要存在以下缺點：

（1）潤滑系統(tǒng)依靠手動且僅能在一定范圍內(nèi)調(diào)整，對作業(yè)人員的技能水平及責任心具有很大的依賴性；滴濺式的潤滑方式造成齒輪嚙合過程部分位置出現(xiàn)潤滑死角，潤滑效果不均衡。

（2）不能及時掌握設備實際運行數(shù)據(jù)，并對潤滑系統(tǒng)進行調(diào)整。

（3）固化的潤滑標準容易導致出現(xiàn)設備潤滑不足或潤滑過量的情況，潤滑不足容易造成設備部件的不正常磨損，潤滑過量又會造成油品的浪費和環(huán)境的污染。

（4）對作業(yè)人員的高度依賴造成系統(tǒng)運行不確定性增加，并造成作業(yè)人員勞動強度過大。

設備運行過程中原有運行狀態(tài)的監(jiān)測，基本以人工巡視、現(xiàn)場經(jīng)驗判斷為主。這對巡檢人員責任意識，巡檢頻度要求很高。不同巡檢人員技能水平高低不平，設備運行狀態(tài)變化趨勢的無法精確掌握等，均制約著設備日常工作中的運行效果，進而影響設備整個的使用壽命。隨著設備管理理論的發(fā)展，維護方式從“無能力無意識”逐步向“有能力有意識主動”進行轉(zhuǎn)變成為了設備管理的主要方向，設備智能化潤滑技術的發(fā)展也為大型礦山設備潤滑系統(tǒng)的升級提供了動力，使得司家營鐵礦球磨機設備進行智能化升級與應用成為必要且可行。

2 設備信息化、自動化升級的方向

（1）升級的方案一定要選擇成熟可靠的技術方案，必須保證設備的安全可靠運轉(zhuǎn)，同時技術的選擇一定要滿足經(jīng)濟合理的原則。

（2）對礦山主體設備關鍵點位的數(shù)據(jù)采集是實現(xiàn)整個信息化升級的基礎，點位的選擇一定要合理，數(shù)據(jù)采集設備的穩(wěn)定性必須要可靠。

（3）數(shù)據(jù)的處置與分析是整個自動化聯(lián)動的依據(jù)，因此一定要合理的做好信息的傳輸、數(shù)據(jù)的分析及結(jié)果的反饋工作。

（4）集中的控制系統(tǒng)是整個信息化、自動化運轉(zhuǎn)的關鍵，必須保證數(shù)據(jù)的分析與自動化的聯(lián)動功能同步實現(xiàn)。

3 信息化、自動化的改造升級方案

本項目的總體思路是在球磨機主要部位布置傳感器并對振動、溫度等關鍵運行參數(shù)進行實時性的監(jiān)測，并安裝智能化的噴油潤滑系統(tǒng)，使整個噴油潤滑系統(tǒng)能夠依據(jù)現(xiàn)場運行參數(shù)的變化對噴油量、噴油角度、噴油周期等進行全面的調(diào)整，進而實現(xiàn)對球磨機設備噴油潤滑系統(tǒng)整體性的智能化改造。

升級內(nèi)容主要包括3 方面內(nèi)容。

3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的布置與安裝

對各球磨設備動力及傳動部位布置多點位的傳感器，電機驅(qū)動端和風扇端各布置1 個；小齒輪兩側(cè)軸承各布置1 個；每個主軸承布置2 個測點；每臺球磨機設備布置監(jiān)測點位共計8 個，采集數(shù)據(jù)以溫度和振動為主，并做好現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設備與控制系統(tǒng)的接口工作。

監(jiān)測點位布置示意圖：

圖1 礦山球磨設備監(jiān)測點位布置示意圖

3.2 潤滑系統(tǒng)主體設備的安裝

潤滑站的安裝：潤滑站由高壓氣動柱塞泵、稱重集成、壓力傳感器、控制柜等幾部分組成，潤滑站為系統(tǒng)的核心單元，主要作用是提供動力源和指揮各個霧化噴頭工作，收集霧化噴頭工作狀態(tài)，同時承載著與主機的連鎖，當油桶油位低時發(fā)送信號給系統(tǒng)報警提示更換油桶，氣動潤滑泵是管道壓力的動力源，當管道壓力低時潤滑泵開始啟動，當管道壓力高時潤滑泵停止運行，控制柜是整個潤滑系統(tǒng)的核心單元，控制著霧化噴頭的運行及狀態(tài)的收集，同時也對潤滑站、噴頭及傳感器實時監(jiān)測，按照既定的邏輯程序執(zhí)行。

給油器的安裝：由計量裝置、電磁閥和智能信息處理模塊組成,電磁閥是給油的執(zhí)行單元,由智能信息處理模塊控制并收集傳感器信息，并將噴頭工作狀態(tài)反饋給主控系統(tǒng)。

潤滑噴頭的安裝：霧化噴頭安裝于齒輪傳動部位，通常由多個噴頭對開齒進行霧化潤滑，每個噴頭安裝一個電磁閥及一個流量傳感器進行控制，保證單個噴頭的噴油量可以控制，同時任何一個噴頭堵塞不影響其他噴頭正常工作，每一個噴頭的工作狀況能通過人機交互界面觀察到。

空氣動力系統(tǒng)的安裝：潤滑泵的作業(yè)過程，潤滑油脂的霧化過程均以壓縮空氣作為動力輸出，因此各系列需單獨布置小型空氣壓縮機設備并布置管路與現(xiàn)場潤滑噴頭進行連接。

3.3 控制系統(tǒng)的安裝

控制箱：噴油周期、控制和監(jiān)控系統(tǒng)運行（低油位報警、低氣壓報警、監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)、現(xiàn)場啟動），可與總控相連，監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)，并具備本地/遠程的轉(zhuǎn)換功能。

HMI 監(jiān)視系統(tǒng)：通過人機界面操作員可監(jiān)視并操作在線噴霧潤滑系統(tǒng)。

系統(tǒng)采用觸摸屏進行控制，同時監(jiān)控設備潤滑狀況，系統(tǒng)中所有霧化噴頭噴油狀態(tài)實時可見，監(jiān)控系統(tǒng)中包含霧化噴頭運行記錄及故障記錄等諸多功能。系統(tǒng)具備軟件升級服務，通過對軟件部分的不斷升級，完善增加系統(tǒng)功能。

4 升級的創(chuàng)新點與實施效果

4.1 關鍵創(chuàng)新點

球磨設備原有潤滑系統(tǒng)的作業(yè)方式標準固化，僅能進行一定范圍內(nèi)手動調(diào)整，對作業(yè)人員的技能水平及責任心具有很大的依賴性；對作業(yè)人員巡檢的過度依賴造成作業(yè)人員勞動強度過大并不能及時掌握設備實時運行數(shù)據(jù)；固化的潤滑標準容易導致出現(xiàn)設備潤滑不足或潤滑過量的情況，潤滑不足容易造成設備部件的過早磨損，潤滑過量又會造成油品的浪費和環(huán)境的污染。

潤滑系統(tǒng)的智能化升級改造最大程度利用現(xiàn)場監(jiān)測技術、智能化技術的發(fā)展成果，從以下多方面進行系統(tǒng)性的升級與提升：①每臺設備不同檢測部位傳感器的精確布置，使得設備運行狀況能夠得到實時精確的檢測，并為整個噴油潤滑系統(tǒng)的調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐。②智能在線噴霧潤滑系統(tǒng)與主機連鎖，設備停機，在線噴霧潤滑自動停止。每個點的噴油量，循環(huán)時間根據(jù)實際需要任意可調(diào)，單點噴油量精確到1ml。③每臺設備設多個霧化噴頭，各個霧化噴頭的噴油制度及噴油量可隨意調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)可實現(xiàn)霧化噴頭的不相同噴油制度。計量裝置即時監(jiān)測霧化噴頭噴油狀態(tài)，有故障及時報警。用計量傳感器與電磁閥實現(xiàn)霧化噴頭故障的一對一檢測。堵塞點及時發(fā)現(xiàn)及時處理。

4.2 實施效果

直接效益：

（1）對齒輪的保護：智能在線噴霧潤滑此舉能有效防止?jié)櫥淼臐櫥[患，防止齒輪損傷的進一步惡化，延長齒輪壽命。

（2）人工成本：智能在線噴霧潤滑的革新基本上告別了人員的現(xiàn)場操作，全信息化管理體系，通過智能在線噴霧潤滑軟件可對系統(tǒng)進行全面管理。

（3）動力的消耗：智能在線噴霧潤滑的革新促使開齒都達到精益潤滑的目的，潤滑是減少摩擦最行之有效的辦法，摩擦是動力消耗最大的一部分，每個潤滑部位的精益潤滑是減少動力消耗最行之有效的方法。同時減小了油池對開齒的阻力，一定程度上能夠減小電能的消耗。

（4）摩擦副的使用壽命：智能在線噴霧潤滑的革新旨在于對每一個摩擦副進行智能在線噴霧潤滑，合理的潤滑是延長摩擦副部件壽命最有效的辦法。

（5）維護費用的降低：設備使用壽命的延長，直接影響著設備的維護費用、維護工器具及人力的投入。

間接效益：

（1）作業(yè)率的提高：時間開動率、性能開動率、合格品率的提高是每一個生產(chǎn)企業(yè)的追求，智能在線噴霧潤滑通過降低設備故障率，進而促進整體作業(yè)率的提高。

（2）故障的快速診斷：智能在線噴霧潤滑系統(tǒng)對每個噴頭的狀態(tài)進行監(jiān)控并診斷，智能在線噴霧潤滑通過智能診斷能夠很快的查找到故障原因，提高作業(yè)效率。

（3）污染排放的降低：溢出設備的油脂造成工作環(huán)境的惡化，通過改造改變油脂溢出設備的現(xiàn)狀。

（4）設備的巡檢安全：設備潤滑狀況監(jiān)測在以往的巡檢過程中多數(shù)通過肉眼觀看，每次都要親臨現(xiàn)場，無疑增加設備巡檢人員的安全隱患，智能在線噴霧潤滑系統(tǒng)可以通過智能人機交互界面看到每一個霧化噴頭的噴油狀況，減少設備巡檢帶來的安全隱患。

5 推廣前景

升級后的球磨設備齒輪傳動系統(tǒng)振動明顯降低，整個齒輪嚙合面的潤滑死角全面消除，同時通過對噴油潤滑量及噴油潤滑周期的精確控制，避免過度潤滑造成潤滑油脂的浪費及廢油對現(xiàn)場環(huán)境造成污染。球磨機設備作為各型礦山選礦生產(chǎn)的主體設備，潤滑系統(tǒng)智能化升級成功對于實現(xiàn)礦山主體設備潤滑系統(tǒng)換代升級提高設備效率有很大的推廣意義。

6 結(jié)語

精細化是二十一世紀設備管理關鍵詞，隨著設備管理理論的發(fā)展，設備自動化程度的不斷提高，設備智能在線噴霧潤滑的方式也在不斷的進步。設備維護方式從“無能力無意識”向“有能力有意識主動”進行轉(zhuǎn)變成為設備管理的必然趨勢，大型礦山設備運行狀況決定著整個企業(yè)正常生產(chǎn)的順利進行，設備管理理念從傳統(tǒng)的固化、粗獷方式向精確可靠的信息化、自動化方向轉(zhuǎn)變必然成為設備管理進步的方向，也會為大型設備正常運轉(zhuǎn)提供強有力的保證。