楊芳敏，張麗麗

（中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 滿洲里 021400）

1 背景簡介

開式齒輪噴霧潤滑系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于電廠、礦山、水泥等設(shè)備的大型開式齒輪副的潤滑冷卻。如：球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、干燥機(jī)等。通過使用該系統(tǒng)，可提高大型、重載開式齒輪副的壽命，減少停機(jī)時(shí)間及降低維修費(fèi)用。齒輪可潤滑寬度為50mm～1060mm。周期性的噴霧為齒輪提供了持久的油膜，控制可以設(shè)置多種潤滑周期，并具有故障監(jiān)控功能和噴嘴“后吹”功能。

某銅鉬礦選礦廠磨礦車間一、二、三系列共用六臺(tái)大型磨機(jī)，磨機(jī)通過6000KW電機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒輪，帶動(dòng)磨機(jī)大齒圈旋轉(zhuǎn)，磨機(jī)在旋轉(zhuǎn)過程中，齒面需要間歇定時(shí)甘油潤滑冷卻，潤滑脂可以起到減少機(jī)械磨損、防止齒輪生銹和腐蝕以及帶走摩擦產(chǎn)生的熱量。甘油潤滑控制設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，是磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的安全保障，以往購買的甘油噴射控制器操作復(fù)雜，多余功能繁多，并且經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)故障，價(jià)格高昂，選礦成本無法降低。

2 甘油噴射原理及系統(tǒng)搭建

控制部分采用西門子CPU1215 C控制器，利用PLC的輸入和輸出部分控制甘油噴射控制系統(tǒng)相關(guān)執(zhí)行元件。人家交互界面使用西門子KTP700 Basic PN觸摸屏，PLC與觸摸屏通過Profinet 組件網(wǎng)絡(luò)連接。觸摸屏用于監(jiān)測CPU控制器的運(yùn)行狀態(tài)以及整個(gè)控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。執(zhí)行部分主要由控制電磁閥、氣動(dòng)泵、油路分配器、噴槍組件、后吹控制裝置等。監(jiān)測部分由空氣壓力開關(guān)、油脂桶液位開關(guān)、后吹壓力指示儀表、噴油計(jì)數(shù)開關(guān)等部分組成。

當(dāng)控制器的計(jì)時(shí)器到達(dá)了預(yù)定的時(shí)間，氣動(dòng)泵電磁閥打開，壓縮空氣通過氣動(dòng)三聯(lián)件處理后進(jìn)入氣動(dòng)泵使氣動(dòng)泵工作，潤滑劑將從泵的出油口中輸出，經(jīng)過供油管路將潤滑脂持續(xù)注入齒面上安裝的噴槍組件。氣動(dòng)泵運(yùn)行的同時(shí)噴嘴進(jìn)氣電磁閥打開，壓縮空氣通過氣動(dòng)兩聯(lián)件處理后達(dá)到噴槍組件中的噴嘴處，與到達(dá)此處的潤滑脂相匯合，并將潤滑劑打碎成細(xì)小顆粒并隨壓縮空氣一起噴向齒輪表面。當(dāng)氣動(dòng)泵停止工作后向噴嘴繼續(xù)供氣若干時(shí)間，被稱為后吹時(shí)間，作用是清潔噴嘴防止堵塞。

油路分配器上有一個(gè)潤滑脂注油計(jì)數(shù)器，當(dāng)氣動(dòng)泵正常運(yùn)行時(shí)，油路分配器每完成一次工作循環(huán)，油路分配器上的頂針動(dòng)作一次，頂針觸發(fā)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，用于供油量控制和檢測供油系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。計(jì)時(shí)模式僅作為系統(tǒng)檢測。

3 控制系統(tǒng)程序及操作畫面設(shè)計(jì)

3.1 程序設(shè)計(jì)簡介

甘油噴射控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)分為自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。自動(dòng)模式運(yùn)行分為計(jì)數(shù)間隔運(yùn)行和計(jì)時(shí)間隔運(yùn)行。為了使程序規(guī)范化、模塊化，程序設(shè)計(jì)由一個(gè)主程序和三個(gè)子程序組成，主程序用于控制邏輯的執(zhí)行，三個(gè)子程序用于不同功能模式的控制，分為計(jì)時(shí)子程序FC1、計(jì)數(shù)子程序FC2和參數(shù)初始化及參數(shù)設(shè)置子程序FC3。

主程序間隔時(shí)間啟用，當(dāng)甘油噴射控制器收到磨機(jī)運(yùn)行信號(hào)、觸摸屏選擇自動(dòng)運(yùn)行、控制器未出現(xiàn)故障報(bào)警、操作員在觸摸屏選擇計(jì)數(shù)模式或者計(jì)時(shí)模式運(yùn)行后，間隔時(shí)間定時(shí)器開始啟用，甘油噴射控制器進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行模式。間隔時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，通過定時(shí)器完成位啟動(dòng)氣動(dòng)泵打油電磁閥和后吹電磁閥。

圖1 程序自動(dòng)運(yùn)行條件

3.1.1 程序計(jì)數(shù)模式

如果操作員選擇計(jì)數(shù)模式，主程序調(diào)用FC2子程序。通過間隔時(shí)間完成位控制氣動(dòng)泵電磁閥得電運(yùn)行，同時(shí)噴嘴電磁閥得電，甘油噴射系統(tǒng)開始噴油運(yùn)行。在氣動(dòng)泵運(yùn)行過程中，分油器內(nèi)部頂桿往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到計(jì)數(shù)設(shè)定次數(shù)后，氣動(dòng)泵打油電磁閥失電，后吹斷電延時(shí)定時(shí)器啟動(dòng)運(yùn)行，此時(shí)噴嘴電磁閥任然處于得電運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)間為預(yù)設(shè)后吹時(shí)間，后吹時(shí)間到后，噴嘴電磁閥失電，程序又回到間隔時(shí)間定時(shí)狀態(tài)。以此為循環(huán)，自動(dòng)運(yùn)行。

圖2 啟動(dòng)噴油輸出

3.1.2 程序計(jì)時(shí)模式

如果操作員選擇計(jì)時(shí)模式，主程序會(huì)調(diào)用FC1子程序，同樣間隔時(shí)間計(jì)時(shí)完成后，觸發(fā)氣動(dòng)泵電磁閥和噴嘴電磁閥，在設(shè)定的噴油時(shí)間完成后，程序進(jìn)入后吹運(yùn)行，噴嘴電磁閥繼續(xù)運(yùn)行到后吹完成。以此循環(huán)，再次進(jìn)入間隔運(yùn)行，甘油噴射控制器在計(jì)時(shí)模式運(yùn)行時(shí)，噴油計(jì)數(shù)接近開關(guān)計(jì)數(shù)器僅作為油泵噴油狀態(tài)監(jiān)控和參考，不參與控制。

3.1.3 程序手動(dòng)模式設(shè)計(jì)

甘油噴射手動(dòng)程序設(shè)計(jì)方面，手動(dòng)優(yōu)先運(yùn)行原則，無論程序運(yùn)行在何種模式，只要啟用手動(dòng)噴油，程序立即轉(zhuǎn)入手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，操作界面有手動(dòng)噴油按鈕，可以采用一鍵啟停噴油模式，程序設(shè)計(jì)采用一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)預(yù)設(shè)值為2，自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)計(jì)數(shù)器為0，點(diǎn)動(dòng)手動(dòng)打油按鈕，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值變?yōu)?，系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)打油計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)模式，完成一次預(yù)設(shè)噴油運(yùn)行后，計(jì)數(shù)器復(fù)位為0；在甘油噴射系統(tǒng)運(yùn)行中，如果再次點(diǎn)動(dòng)手動(dòng)噴油按鈕，計(jì)數(shù)器會(huì)增1，自動(dòng)復(fù)位為0，甘油噴射控制器停止運(yùn)行。

圖3 手動(dòng)程序設(shè)計(jì)

3.1.4 故障報(bào)警設(shè)計(jì)

在控制器自動(dòng)運(yùn)行過程中，設(shè)有監(jiān)控時(shí)間報(bào)警，氣壓低報(bào)警，油桶油位低報(bào)警監(jiān)控程序，監(jiān)控時(shí)間報(bào)警主要是為防止分油器，噴嘴等油路堵塞故障后，未在設(shè)定的監(jiān)控時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的注油量。當(dāng)發(fā)生以上以上故障報(bào)警時(shí)，會(huì)觸發(fā)報(bào)警輸出，控制器外部接有報(bào)警警鈴，同時(shí)通過人機(jī)界面提示操作人員當(dāng)前故障，甘油噴射系統(tǒng)停止運(yùn)行。

在磨機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果監(jiān)控時(shí)間內(nèi)未完成注油量，系統(tǒng)供氣壓力低，油桶低油位，系統(tǒng)掉電、系統(tǒng)處于手動(dòng)模式，以上狀態(tài)累計(jì)兩小時(shí)，表明磨機(jī)兩小時(shí)進(jìn)行齒面潤滑，連鎖輸出到磨機(jī)控制系統(tǒng)，磨機(jī)連鎖停機(jī)。

3.2 人機(jī)操作界面設(shè)計(jì)

3.2.1 初始畫面

甘油噴射控制系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)入模式選擇畫面，根據(jù)生產(chǎn)需求，選擇需要的運(yùn)行方式，計(jì)數(shù)模式按鈕用于調(diào)用子程序FC2子程序，定時(shí)模式按鈕用于調(diào)用子程序FC3。

圖4 初始畫面

3.2.2 計(jì)數(shù)模式程序設(shè)計(jì)

操作人員選擇計(jì)數(shù)模式后，進(jìn)入磨機(jī)甘油噴射計(jì)數(shù)畫面，操作畫面設(shè)計(jì)有運(yùn)行數(shù)據(jù)輸入部分和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控部分。

輸入部分由間隔時(shí)間設(shè)定、監(jiān)控時(shí)間設(shè)定、后吹時(shí)間設(shè)定和打油次數(shù)設(shè)定。操作人員可以根據(jù)磨機(jī)運(yùn)行齒面溫差設(shè)定打油量。當(dāng)前間隔時(shí)間顯示為定時(shí)器定時(shí)值，當(dāng)前監(jiān)控時(shí)間為噴嘴噴油時(shí)間，若超過監(jiān)控時(shí)間設(shè)定值會(huì)發(fā)出故障報(bào)警。

圖5 計(jì)數(shù)操作畫面

3.2.3 計(jì)時(shí)模式操作畫面

計(jì)時(shí)模式僅需設(shè)定間隔時(shí)間，打油時(shí)間和后吹時(shí)間三個(gè)參數(shù)，參數(shù)設(shè)置完畢后控制器按照設(shè)定值進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行。

圖6 甘油噴射計(jì)時(shí)模式

4 結(jié)語

油噴射控制系統(tǒng)，是大型磨機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，新設(shè)計(jì)的甘油噴射控制器結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，運(yùn)行穩(wěn)定。人機(jī)界面操作簡單明了，全中文界面，完全根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計(jì)，去除繁雜的功能設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)，出現(xiàn)故障后不必整體更換，維護(hù)方便并且維護(hù)成本低，同時(shí)解決了無故障死機(jī)現(xiàn)象，極大的方便了生產(chǎn)現(xiàn)場。