稀油集中润滑系统
第一节 稀油集中润滑系统特点和主要技术参数
稀油集中润滑系统具有以下特点：
1)供油点多、面广，适应大型设备和生产线上多设备的润滑要求；
2)压力供油，供油量充足；
3)采用各种自动测控元件和系统，可保证供油的连续性，工作可靠；
4)循环供油润滑，可将摩擦副产生的热量带走，提高润滑效果；
5)通过循环过滤将摩擦副上的机械杂质去除，降低磨损延长设备使用寿命6)润滑操作方便，减轻润滑操作的劳动强度，节省人力。
稀油集中润滑系统的标准化和系列化(JB／ZQ4586—86)。
图8—1为该系列中、小型典型稀油集中润滑系统结构图。
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稀油集中润滑系统的表示方法为：XHZ—（A）
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XHZ表示稀油集中润滑系统；
后面阿拉伯数字表示系统公称流量；
有字母“A”表示系统设有压力筒。
表8—1为稀油集中润滑系统系列的主要技术参数和性能．
应用：根据所润滑设备各项力能参数，计算出所需润滑油的流量，然后从表4—1中选择适当型号的标准润滑系统．
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当主机设备有
特殊要求，标准润滑系统不能满足需要时，可单独设计稀油集中润滑系统。
第二节 稀油集中润滑系统元件和工作原理
稀油集中润滑系统元件：油箱，油泵，过滤系统、冷却器，给油器、各种控制阀、测量仪器仪表、控制器等元件．
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一、主要元件的功能和特点
1) 油箱
储存润滑油；
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杂质沉淀，油水分离；
消除泡沫、冷却、加热；
油箱应具有足够的容积实现功能；
结构：滤网；隔板．防尘密封、人孔、泄油口。
油箱应具有足够的刚度，安装泵和一些阀类元件。
对于工作环境恶劣，污染严重的设备，为了保证润滑油中机械杂质充分地沉淀，油水充分地分离，可采用两个油箱交替使用的方法。
2) 油泵
动力元件向系统提供一定压力和流量的润滑油．0.3~0.6 MPa低压范围。
动压润滑系统和静压润滑系统：工作压力，中压或高压．
常用油泵：有齿轮泵、回转柱塞泵、螺杆泵等．
润滑油泵选择：现场工作条件，如压力、流量、污垫、噪音、传输介质、价格等因素讲行合理选择．
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3）过滤器
用于过滤润滑油中的机械杂质。
过滤器按结构形式：网式过滤器、线隙式过滤器，纸质过滤器，磁性过滤器．烧结式过滤器、不锈钢纤维过掂器、合成树脂过滤器。微孔塑料过滤器．
过滤器按过滤精度：
过滤器按过滤精度可分为：
粗过滤器（100m）、 普通过滤器（10—100m）、
精过滤器（5—10m）、 特精过滤器（1—5m）。
滤油要求：应具有较高的过滤性能，通油性能，机械强度、耐腐蚀，价格合理等。4)冷却器
控制润滑油温度。
冷却器有：列管冷却器：板式冷却器
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润滑油温度低于正常工作温度时，应对润滑油进行加热．加热器主要有电加热器和蒸汽加热器等，加热器通常设在油箱内．采用电加热器应注意最高护皮温度不超过120’C，以免润滑油过热变质．冬季油温应保持在35—45 C之间。
稀油集中润滑系统种类很多，国外如日本、德国，意大利等国均有系列产品，但其基本工作原理是一致的．
二、稀油集中润滑系统工作原理
回转活塞泵供油的稀油集中润滑系统{图8—2)。
1)系统的组成
该系统组成元件有：油箱。回转活塞泵系统、过滤器、列管式油冷却器、空气筒、放气阀等。
系统的测量仪器有：压力计差式压力计、电接触压力计、水银温度计、电阻温度计、电桥温度级、液位控制器、油标、给油指示器油流指示器等。
控制阀类有：安全阀、截止阀。单向阀等。
还有用于传输油、风，蒸汽，水等的管道、接头．
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2)系统工作原理
当电动机3起动时，带动油泵4从油箱内将润滑油吸出，经单向阀6送人圆盘式过滤器8中，过滤后的净油沿输油管流人冷却器15冷却，然后沿输油管道被压送到所润滑的摩擦副上。油流经摩擦副后，流入具有一定坡度的回油管道返回油箱。
采用双油箱工作方法，以利于杂质沉淀，油水分离、清洗油箱等．
采用两台油泵供油，一台工作，一台备用。
采用—定容量的压力箱．消除囡主机惯性运行时摩擦副缺油丽造成的磨损破坏。减少油泵供油的压力波动。
在润滑系统中装有不同形式的过滤器，保证润滑油的清静度．
敷设冷却器旁绕行管道．
与润滑点平行设有绕行管路，系统自循环清洗以及设备检修回油。
系统没有各种测控元件。
控制油冷却器的是两个差式压力计。依靠油温使得热敏元件内的特殊介质的热涨冷缩来控制调节阀的开口度，调节冷却水的流量达到稳定油温的目的．
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主机电机与与润滑系统电机采用电路联锁．
第三节 稀油集中润滑系统的设计和计算
一，稀油集中润滑系统设计计算的原则
各种设备和元件的性能和规格已经由国家专业部门制订了相应的标准，并由专业厂家生产．
任务：根据各种生产工艺和相应的机械设备的要求，设计和确定润滑系统性能、规格、数量、形式，以及对必要的组成元件的参数进行设计、计算和元件的选择。
达到：各种润滑元件及系统能相互平衡、相互适应，以满足生产工艺及机械设备的润滑要求。
确定供油压力和流量是稀油集中润滑系统计算的主要任务．
形成润滑油膜所需要的润滑油量是很少．
用于摩擦副热平衡的润滑油液占总流量的绝大部分．
流量根据所有被润滑摩擦副的发热和散热的条件来计算。
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典型摩擦副如轴承、齿轮等的循环润滑流量计算公式列出，
稀油集中润滑系统非动力源，系统压力较低，0.3~0.6 MPa。
主要用于克服润滑油流经各种元件和管路的压力损失，润滑油进入润滑点的压力只要有0.05MPa即可。其具体设计计算的步骤是：
1)围绕润滑系统的设计要求，了解对所要润滑机组的概况；
2)搜集润滑系统涉及和计算的必要参数和有关资料；
3)确定润滑方案；
4)根据所要润滑机组的各摩擦副的摩擦功率损耗，计算出所需要润滑油的总消耗量；5)选定稀油集中润滑系统的形式和数量；
6)选定并计算润滑系统各项设备和元件的形式、规格、数量；
7)选定管道尺寸，画出管路布置图，验算管路的液压损失；
8)写出设计报告和计算书，绘制润滑系统原理图和管路配置图；
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9)对全部设计计算进行总结．
二，稀油集中润滑系统流量的计算
1)计算设备摩擦功耗
设备的摩擦损耗：
齿轮、蜗轮等啮合摩擦损耗；
各种轴承和导轨的摩擦损耗；
飞溅搅油损耗等；
摩擦功耗为系统输入功率与系统输出功率之差，用系统的机械效率来表示．设备的总机械效率，
设备的总机械效率 。即：
123 8—1 其中， 齿轮、蜗轮等的啮合传动效率；
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各种轴承的传递效率；
齿轮、蜗轮传动时，在封闭式箱体内润滑油飞溅和搅动的传动效率。
关于各种摩擦副的传动效率计算公式和方法，可参阅有关的工程手册．
2)计算摩擦副的总发热量
用热功转换公式计算总的发热量．其表达式为：
T8601N 千卡/时 8—2
式中，
当输入功率单位为马力时，热功当量系数为
。
3)计算自然散发的热量
摩擦副产生的热量一部分由传动副的壳体散发到空气中，其计算公式为：
T0kt1t2S
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式中，T0 —由传动副的壳体散发到空气中的热量；
k—热传导系数，一般取值为7.5~15 （千卡/米2 小时C）。
当通风良好，油池中油的循环条件良好，箱体内壁没有妨碍油液循环的筋条，油液循环快，粘度较小时，可取较大值，即取 12~15 （千卡/米2 小时C）。反之取小值 7.5~9（千卡/米2 小时 C ）。
t1 —润滑油的温度 C，对齿轮传动允许到55 C；对蜗轮传动副允许到60 C。对灌注式齿轮传动允许到70 C；对蜗轮传动副允许到95 C。
t2 —周围空气的温度C ，一般取20~30 C 。
S—传动系统散热的计算面积（米2 ）， 其计算方法为：
.S2 SS105 S1 —为内壁面被油浸着，外面被自然循环空气所冷却的箱壳表面积；
S2 —为计算表面的加强筋和凸出表面，以及装在金属底座或机械框架上的箱壳体低面积。
4)计算润滑油的流量
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摩擦副产生的热量自然散发外，循环润滑油冷却将热量带走，其流量为：
TT0CtK1
Q 升/分 8—4
式中，Q—润滑油的比热，取0.4~0.5 千卡/公斤C ；
；
t—润滑油的温升，一般为8~10 C ，不超过15 C 。
t1 —循环润滑油吸收了热量后的回油温度 C ；
t2 —循环润滑油进入润滑部位时的温度 C ；
K1 —循环润滑油在啮合处不能全部利用的系数，一般取0.5~0.8。
多个摩擦副组件：
分别计算每个组件冷却润滑油的需用量，再求其总和确定稀油润滑系统的润滑油的总流量．
三，稀油集中润滑系统压力的计算
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进行稀油集中润滑系统压力的计算首先应确定润滑系统的原理图．根据原理图明确元件的组成，压力损失的组成部分．
保证润滑点处的输油管具有0.05~ 0.06 MPa，
1、流体力学原理计算润滑系统中的各项压力损失： PP1P MPa
式中：P—油泵的实际工作压力，MPa；
P1 —在润滑点处，输油管的压力，MPa；
P—润滑系统中的总压力损失，MPa，包括：
PP沿P局
P沿 8—5
—输油管中各段沿程压力损失之和，MPa；
P局—输油管中各局部压力损失之和，包括各种阀门、过滤器、冷却器、弯头、三通等元件的局部压力损失，MPa。
2、压力水头来计算各种压力损失
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润滑系统的管路分布较复杂，且管路静压力在全部压力损失中占很大的比重，
为了计算方便，常用压力水头来计算各种压力损失，其计算公式为：
H总H静H直H局H吸Hi 8—6
式中： H总—总的扬程，米油柱；
H静—从油泵中心到该系统最高点的垂直高度称为静压高度，米油柱； H直—直段管路的沿程损失，米油柱；
H吸—油泵吸油管路的扬程，米油柱；
Hi—过滤器、冷却器等的压差，换算成扬程损失，米油柱。
根据上述的扬程可换算成总压力损失：
PH总103 MPa
其中：
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四、稀油集中润滑系统元件的选择
（1）油泵
根据式8—4计算系统所需最大流量Q，并取油泵额定流量Q泵：
Q泵Q 油泵的有效功率Ne ：
H总QPQ
Ne612105612. 千瓦 8—7
电动机功率：
1
NnpNe0 8—8
式中： 0mv0.7；
m机械效率；
v
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由上述计算参数，根据油泵标准可选择相应型号的油泵和电动机。
（2）油箱
34~油箱在实际使用时不应装满，其容量应控制在油箱容积的45；油箱容量根据油泵的流量（升/分）的20 ~ 25倍来考虑。
（3）过滤器
选择过滤器应考虑：根据润滑系统的要求，确定相应过滤器的形式、规格。在满足过滤精度的条件下，使过滤器的通油能力与系统流量相当。
过滤器的通油量与过滤器前后的压力差、油的粘度、油的温度、滤油速度、过滤面积等因素有关。滤芯的有效过滤面积A为：
Q104p ，米2 8—9
A式中：
p—过滤器前后的压力差，Pa；
滤芯材料的单位过滤能力，L/cm2 ，由实验测定，参见有关资料。
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（4）冷却器
冷却器的计算主要是有效冷却面积F的计算，其公式为：
F
60Tttttk123422 ，米2 8—10
式中：T—热负荷，为了降温必须排出的热量，千卡/时；
Tct1t2Q泵 c—润滑油比热，一般取0.45 ~ 0.5 千卡/公斤 C ；
米3
t1和t2—润滑油出入冷却器的温度，出口42 ~47 C ， 入口50 ~55 C ；
t3和t4—冷却水出入冷却器的温度，入口20 ~25 C ，出口一般大于入口温度4 C ；
k—总传热系数，千卡/米2 时 C ，当冷却器内油的平均流速为0.2 ~ 0.3 米/秒，取100 ~ 130千卡/米2 时 C 。
冷却器的实际冷却面积应比计算的面积大10 ~ 15 %。
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冷却水的耗量Q水：
c水Q水Tc水水t ，升/时 8—11
式中：
水—水的比热，取1千卡/公斤 C ；
—水的比重，取1公斤米3
t—水通过冷却器的温差， C 。
五、稀油集中润滑系统设计和选择的一般原则
通常采用稀油集中润滑系统对生产线上的众多设备同时提供润滑油进行集中润滑。在进行稀油集中润滑系统设计和选择时，应对生产线上各种设备的工作条件，设备对润滑油的品种、流量、压力进行统计。
在此基础上，确定稀油集中润滑系统的类型、系统的数量、系统的工作参数。系统设计和选择的一般原则如下：
1）被润滑机组中相近似的机械（如减速机、齿轮座等）应尽量采用同一品种的润滑油，并采用同一供油站供油。少数粘度要求较低的摩擦副可以与其他高粘度设备共用同一润滑系统。这样做可以减少投资、方便管理、节省人力。
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2）根据生产工艺的特点，具有相同工作制度各种机械应设在同一润滑系统内，以便于系统操作和管理。
3）根据设备布置形式，相邻并连在一起的设备尽量采用同一供油站供油；
4）工作环境恶劣，容易污染的机械设备应单独设置一润滑系统。以便定期进行润滑油的沉淀、油水分离和油品更换油箱的清洗，不致影响其它工作条件较好的设备正常工作。
5）不是同一个机组的设备尽量分别设置润滑系统，以利于每一机组的单独维护和检修。
6）油站不宜太大，各油站的供油量应尽可能相同并取标准系列，便于润滑元件的更换和提高润滑元件互换性。
7）油站供油距离不宜过远，若供油距离在70—80以上，应另设一油站，以减少供油和回油阻力，方便管理，减少投资。
浅谈稀油集中润滑系统污染的控制
1 前言
我厂共有5个稀油润滑站为两条棒材生产线的粗、中、精轧所有齿轮箱、减速机及飞剪的正常运行提供润滑油, 自投产至今, 系统运行平稳, 基本满足了生产的需要。但是, 油品污染一直是困扰我厂润滑系统的一大问题, 油液污染控制也十分备受维修人员的关注。
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2.. 污染物的危害
对于稀油润滑系统, 污染物种类有很多, 包括固体颗粒物(以下简称颗粒物)、水分、热和阳光、灰尘、气体和润滑油劣化过程中的生成物等, 针对我厂润滑系统, 最常见和危害最大的污染物是颗粒物和水分的污染。
2. 1.. 颗粒物污染是对油液润滑性能影响最大的。
一般来说, 机械传动中摩擦副的材料大都是钢、铁和铜合金, 这些金属磨损后形成的微粒, 一但混入润滑油中, 与油中溶解的气体(如O2、SO3 等)发生氧化反应, 生成金属盐, 而这类盐是起催化剂作用, 促使润滑油在摩擦表面与金属进行更为强烈的化学反应,
促使润滑油酸值的增加, 从而加速油的劣化。据统计: 由颗粒物磨损引起的设备失效, 占总失效的90% 左右。颗粒污染物会加速轴承锥套、衬套的磨损甚至报废, 增加轴承水封、油封的损坏, 导致系统大量漏油和进水, 加速油液的老化, 引起系统故障, 影响正常生产。
2. 2.. 水分作为润滑油中主要的污染物之一, 会引起许多问题。但并不是油中所有的水分都会形成危害, 油中的溶解水就对润滑系统没有影响, 对系统造成危害的是游离水和乳化水, 主要危害有:
水与油液中金属硫化物和氯化物(来自某些添加剂, 如抗磨添加剂)以及某些氧化物作用产生酸类物质, 不仅会腐蚀元件、油箱及管线内壁, 还会增加油液的酸值: 水与油液中某些添
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加剂(如抗氧化剂) 作用产生沉淀物和胶质物等有害污染物, 加速了油液的变质劣化; 水能使油液乳化, 改变油液黏度, 降低油液的润滑性能; 在低温工作条件下, 油液中的微粒水珠凝结成冰粒, 堵塞控制元件的间隙或小孔, 引起系统故障。
3.. 污染物产生的原因分析
3. 1.. 固体颗粒物的产生原因
由于现场环境相对较脏, 如果油管接头保护不好, 安装时手套不干净, 现场灰尘杂物就很容易进入管路内; 在箱体的拆装过程中, 几乎不可避免会有污染物侵入; 在补油或换油时, 常常由于新油本身的污染及加油方式的不正确造成对系统的污染; 由于油封损坏, 导致轧机用水进入系统, 水中的颗粒杂质也会随着轧机水进入系统。另外, 当系统油液清洁度较低时, 油箱内会蓄积大量的污物, 在流量波动时污染系统。
系统中的颗粒污染物除了一部分从外部侵入外, 机械系统运转过程中也会生成大量的污染物, 如锥套、衬套磨损产生的金属碎屑、油液析出的添加剂等。锥套衬套磨损中颗粒污染是造成磨损的一个极为重要的因素, 它参与了各种磨损机理及相互作用, 会破坏轴承表面间润滑油膜, 造成黏着磨损; 进入锥衬套间隙中的固体颗粒在碾压和搓动下, 在轴承表面产生很大的应力, 导致轴承表面剥落产生的疲劳磨损; 进入轴承间隙内的坚硬固体颗粒物会嵌入其中较软的材料表面, 如衬套上的巴士合金, 在相对运动中产生切削作用, 产生磨粒磨损,
对于磨粒磨损而言, 尺寸等于或略大于油膜厚度的颗粒危害最大: 磨损产生的颗粒物如
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果得不到及时的消除, 则在润滑的循环过程中产生磨损的链式反应, 又加重了油泵的磨损, 产生恶性循环, 使油泵的寿命急剧缩短。
3. 2.. 水分的产生原因
我厂润滑系统中的水分主要来自轧机冷却水和大气中的潮湿空气, 如轴承的密封损坏, 冷却水就会沿着损坏的密封端面进入轴承; 从油箱通气孔吸入的潮湿空气冷凝成水珠滴入油液, 或水分通过油箱的呼吸作用进入系统。由于油和水的亲和能力, 几乎所有矿物油都具有不同程度的吸水性, 其中润滑油的吸水饱和度为500- 600ppm。当含水量超过饱和度时, 过量的水则以游离水和乳化水的形式存在于油液中, 对润滑系统造成严重的危害。
4.. 污染物控制措施
4. 1.. 完善和维护好过滤系统
我厂润滑站的过滤主要是在泵的出口安装有一台双筒过滤器, 精度为100微米: 一般都是根据过滤器堵塞情况及时更换新的。
4. 2.. 定期换油并及时放水
我厂一般是1年清洗油箱一次并换大部分油而且每周通过油箱底部排污管可将分离沉淀的水分和部分颗粒物排出油箱外, 从而净化油箱中的油液, 防止油液氧化、乳化, 提高油液的使用寿命。
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4. 3.. 加装离心式过滤器
我厂目前对全连轧生产线1#润滑站加装了两台离心式过滤器, 主要分离油液中的粉尘及100微米以下较小的颗粒物, 每半月清洗一次。从半年的使用情况来看, 效果较好, 每次清洗都能清出大量的污染物, 从而净化油品, 降低更换筒式滤芯的次数, 延长油品的使用周期。
4. 4.. 保持油箱的高液位运行
润滑系统运行时, 油箱应保持在.适当且偏高的液位, 以保证润滑系统工作时油泵不会吸空 。
另外, 如果油箱液位过低, 润滑油在油箱内滞留时间就会很短, 系统循环频率增加, 润滑油得不到充分沉淀净化, 将影响(或降低)润滑油液的寿命及性能品质, 直至影响轧机设备的正常运转。所以一般油箱应保持在适当且偏高的液位, 而不低于油箱容积的1/2- 3 /5。相应的还应提高润滑油位报警点, 在系统稍有泄漏时即可发出报警以减少损失。
4. 5 合理控制油温
润滑油的温度控制是否得当也会对油质产生较大的影响。如果油温过高会引起润滑油酸度值增加, 加速油液老化。温度的变化也直接影响到润滑油的粘度, 润滑油的粘度又将直接影响锥衬套之间油膜的建立。在润滑油的粘度指数不高的情况下, 温度的微小变化就会引起
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油液粘度的巨大变化, 进而引起轴承损坏。目前我厂油箱的油温一般控制在20C- 55C, 在这一温度保证在锥衬套之间建立起正常(理想)的油膜。
4. 6.. 定期对油液进行检测化验分析
为了保持较高的润滑油液性能指标, 应对油液进行定时(或随机)、定点、定性、定量的监控。这样可以对在线润滑油液的油样定时(或随机)地进行化验分析, 掌握油液的主要性能指标。通过对油液的性能变化进行跟踪观察, 了解油品变化趋势, 可以及时的发现油液发生的变化, 分析原因, 提出解决方案从而保证润滑油的油质, 使润滑油保持在最佳状况。
我厂与润滑油厂家协商, 每3个月对油液进行化验分析, 以便及时、连续获取润滑油性能指标, 保证油品质量。
另外, 在润滑系统维护过程中, 油液加注工作, 新建和设备大修必不可少。实际上, 新油未必干净(多为NASl2- 14级), 因此加油时必须采用加油过滤装置进行过滤: 检修拆装油管一定要保护好, 防止现场二次污染; 新建或大修后的润滑系统, 开始的跑合期对于延长使用寿命非常关键。在这段时间里, 零件的制造碎屑和在焊接、装配过程中的任何焊渣、碎屑会被冲进整个系统, 造成严重磨损。所以, 应在系统无载运行时, 应对系统进行过滤、冲洗, 使系统中的污染物能被迅速清除, 确保系统安全运行。
5.. 结束语
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我厂准备对其余的四个润滑站继续安装离心式过滤器, 多级防护, 净化油品。
实践证明, 在我厂生产中采取这些措施后, 润滑系统中润滑油保持在正常的粘度、合格的清洁度、极低的含水量、正常的油温的条件下运转, 减少了减速机、齿轮箱轴承的磨损、缩短了维修时间、降低了维修成本、保证和延长了轧钢设备的使用精度和寿命。
八钢棒材轧钢厂恒压变量型稀油集中润滑装置的设计
设计了恒压变量型稀油集中润滑装置, 该润滑装置利用供油管出口处的供油压力值, 经压力变送器转变为电压或电流信号, 经调节器与要求的压力设定值比较后输入变频器, 改变泵组电机的供电频率, 使电机转速变化, 泵输出油量跟随变化, 达到润滑系统压力保持相对恒定, 泵输出油量与需要的实际润滑油量相平衡, 既节约油量又提高供油质量。
1.. 恒压变量型稀油润滑装置的原理
稀油集中润滑装置的恒压变量指的是润滑装置输出的供油压力保持恒定, 供油油量依据被润滑设备实际需要的油量来提供, 跟随所需的油量变化而变化。实现恒压变量的技术关键是变量问题。润滑装置中的定量泵要想得到变量供油, 只能使泵配电机变速, 泵在不同的转速下得到不同的输出油量。采用交流电机加变频器进行变调速, 达到泵输出量的变化, 这就是变量实施的出发点。
恒压是指润滑装置供油管出口处的压力值保持相当稳定, 它是向各被润滑设备分配供油
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量的控制依据。正常运行时, 当此压力值向下波动, 意味着被润滑设备润滑点处的阻力下降, 需要的供油量增加, 此时泵电机应升速来增加泵的输出量, 使压力值回升。
反之, 此压力值向上波动, 需要的供油量减少, 泵电机应降速来减少泵的输出量, 使压力值下降。
恒压变量型稀油集中润滑装置的控制框图如图1 所示。
变频控制的恒压变量型稀油集中润滑装置, 是恒压与变量问题的技术统一。以图1为例, 电机带动油泵从油箱吸油, 油液经过过滤器和冷却器后, 沿供油管输出。在供油管上安装一个压力变送器, 将供油压力值转变为2~ 10 V的电压信号或4~ 20 mA 的电流信号, 输入PID调节器, 与要求的压力设定值进行比较后, 将比较后的信号输入变频器, 变频器按输入信号改变电机的供电频率, 使电机转速发生变化, 油泵输出量跟随变化, 供油压力值则上升或
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下降, 达到稳定在要求的压力设定值。
压力设定值是指达到要求供油油量时的供油压力, 可参照泵在设定值时的对应电机转速下计算的输出油量, 或被润滑设备实际润滑状况进行调整设定。
润滑装置中的安全阀, 在变频控制时, 作为系统的安全保护; 不采用变频控制时, 则作为溢流阀使用, 溢流富余的油量。应注意在不同工况时对该阀的压力调节。
2 恒压变量型稀油润滑装置的主要技术性能的确定
2.1 油泵电机的选择与调速范围
油泵电机仍可选用Y 系列三相异步电机或变频电机, 同步转速以1 500 r/m in为佳, 交流380 V, 频率50H z。
电机功率的计算: 按油品粘度值( 40 )、泵出口要求达到最高压力值(考虑过滤器压差范围)、润滑点要求总供油量、电机转速取85% ~ 90% 满载时的转速, 选定油泵型号、排量与轴功率, 并考虑传动效率、功率储备量和满足非变频传动状况等因素。
电机变频调速范围: 按照润滑系统的常规设计, 泵输出油量比需要油量大10% ~ 15%, 此时电机在50 H z频率时的满载转速, 按需要油量正常变频时, 频率在42~ 45 H z; 由于设计需要油量比实际需要油量偏大, 泵实际转速将降低, 电机的最低转速设在泵输出油量比设计需要油量少15% ~ 20%, 最低频率约33H z。故变频范围在33~ 50H z, 电机运行的实际
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转速在1 000~ 1 480 r/m in之间, 属于恒转矩变频调速。考虑到不同润滑装置的实际工况要求, 泵输出量可适当增大变化范围, 也可以将变频范围扩大至55~ 60H z, 提高泵电机的转速, 这时属恒功率变频调速, 要核算电机的功率。一般润滑装置多用恒转矩变频调速。
2..2.. 电机运行的控制方式
恒压变量型润滑装置的泵组仍是一用一备(也可两用一备), 一套泵组配置一套变频器, 工作泵组发生故障时, 备用泵组自动启动投入运行。
电机运行采用以下3种控制方式:
( 1) 变频闭环控制: 通过压力变送器, 将压力信号转变为电压或电流信号反馈到P ID调节器, 与要求的压力设定值相比较, 比较信号输入变频器, 改变工作泵电机的供电频率。
( 2) 变频开环控制: 依据正常供油量时的油压力值, 设定变频器供电频率, 作为压力变送器故障时使用, 或用于润滑压力变化相对较小的系统。
( 3) 常规控制: 即不变频, 作为变频器故障时的备用, 将系统安全阀调节为系统压力调节阀使用。
2..3.. 润滑装置的连锁控制要求
恒压变量型润滑装置的连锁控制, 除油箱中的油温与油位、工作泵启动条件、过滤器压
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差、供油温度等与标准润滑装置的连锁控制相同外, 还有以下2点不同:
( 1) 润滑装置供油压力的连锁控制。
恒压: 要求供油压力恒定在压力设定值。当压力发生波动时, 供电频率随之变化, 达到泵输出量的增减, 使压力稳定。如果装置的控制发生故障, 泵输出量失控, 出现供油低压或高压时, 对装置低压和高压各设置一个连锁报警, 自动启停工作泵或备用泵。
( 2) 变频频率范围的连锁控制。
按设计要求变频频率应在一定范围值内变动, 保证油泵输出要求的油量。超过要求的变频频率范围, 即发生供油超量或不足, 说明润滑系统出现管路阻塞或敞口外泄漏的情况, 设定变频频率上下限值连锁控制。
2..4.. 泵型号的选择
润滑装置的泵型号多以齿轮泵和螺杆泵为主。由于螺杆泵输送油液粘度在3~ 760 mm2 / s, 转速在720~ 2 900 r/m in, 在相同粘度和压力下, 泵的输出量与转速近似成正比, 泵的轴功率与转速也近似成正比, 且具有特性曲线好、压力脉动小、流量平稳、运转噪声低、使用寿命长和工作可靠等优点, 螺杆泵已作为稀油润滑装置的优先选型, 以转速在1 000~ 1 500 r/m in之间为多, 从泵的运行噪声与振动、匹配泵型号的进出口液流流速和变频调节范围等都较理想。
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3.. 恒压变量型稀油集中润滑装置的使用情况
2005年3月, 在新疆八一钢铁股份公司棒材轧钢厂, 使用2套相同的恒压变量型稀油集中润滑装置, 从设计、制造、安装、调试到投产一次成功。由于采用变频调速, 简化了润滑装置的控制与调节, 提高了供油的清洁度, 供油压力和油温均稳定, 供油油量确保了机械设备的润滑需要, 油泵运转十分平稳, 噪声很小, 节能效果非常显著, 符合现代环保节能的要求, 极大地减少了运行调节和维修的工作量, 降低油品消耗和维修费用。通过运行观察到以下几种情况:
( 1) 相同的2套机械设备, 由于润滑部位的实际配合间隙不同, 润滑喷嘴的孔径偏差, 管道阻力损失差异, 机械内部温度和轧制工况变化不一等原因, 实际需要的润滑油量是不同的, 相差可达到10%, 其变频器输出频率值也不同, 油泵处于不同的转速下运行。
( 2) 同一机械设备所处的运行工况变化时, 如轧机咬钢或轧出完成, 所需润滑油量变动较大, 产生瞬间油压下降, 随后很快恢复。
( 3) 供油温度发生变化时, 供油量也发生变化, 油温上升, 油量增大, 频率跟随变化, 使供油压力保持在设定值。
( 4) 润滑装置正常运行时, 供油压力微量变化, 变频频率变化的跟随性好, 油泵电机运行很平稳。
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( 5) 润滑装置供油压力设定值与被润滑设备要求的最高压力值的关系: 在满足其润滑系统的沿程阻力损失后, 可略高约10%左右, 切勿太多, 否则将增加实际的供油量, 对能耗和油温都不利。
( 6) 润滑装置的安全阀应采用远控方式, 即安全阀的控制口的控制压力油从润滑装置供出油管道引入, 减少调节工作量, 安全阀设定压力比供油压力最大值高10% ~ 15%。
( 7) 润滑装置的供油压力试验, 当人为增大或减少供油量时, 备用泵启停十分平稳。
( 8) 经过一段运行时间后, 从频率值的变化进行比较, 可以预测出润滑系统管道的沿程阻力损失变化情况, 判断系统是否发生局部的内泄或阻塞, 为检查修理提供依据。
4.. 结论
恒压变量型稀油集中润滑装置的造价比标准润滑装置的造价略高10% ~ 15%, 单从节能方面来看, 在一年多时间内即可收回。在新建工程中, 与润滑相关的设施项目投资则略低, 总投资基本持平。
按同口径相对比, 恒压变量型稀油集中润滑装置节能15% 以上; 噪声低, 符合环保要求; 节省滤芯消耗10% ~ 20%; 油泵运行转速降低, 延长使用寿命; 供油压力调节方便, 减轻日常维修工作量和减少发生故障的潜在因素。
恒压变量型稀油集中润滑装置的供油压力稳定, 保证供给所需要的润滑油量, 相应提高
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了供油清洁度, 对设备正常运行创造出有利条件, 其经济效益和社会效益更为可观。
采用变频控制技术, 对在线的稀油集中润滑装置实施改造, 也十分简便。对于原润滑装置供油量不足的, 适当调高频率, 即可得到解决。对于原润滑装置供油量富余较多的, 适当调低频率, 供油量则减少, 节能十分明显。这样既能提高原润滑装置的技术性能, 改变供油能力, 满足设备润滑要求, 又能取得节能与降低消耗等经济效益。
干稀油智能润滑装置在球磨机上的应用（ZPGR-2000 型）
1 主体设备简介及运行情况分析
1. 1 主体设备简介
规格为.. 2700mm×3600mm 溢流型球磨机, 传动方式为边缘单传动, 拖动电机型号规格为TDMK400-326kV400kW, 筒体额定转速为21. 7 r/ min, 共5 台球磨机。
1. 2 运行情况分析
球磨机运行环境恶劣, 负荷较大, 其使用效率及寿命决定于传动装置, 而传动装置主要由相互啮合的大小齿轮组成, 齿轮的使用寿命除与工况、负荷、材质、热处理、安装精度有关外, 还与润滑状况有着密不可分的关系。齿轮啮合面的接触面很小, 啮合时的运行状态又比较复杂, 既有滑动又有滚动, 再加上加工及装配误差和齿面磨损的影响, 造成齿面单位面积承压过大; 此外, 磨机齿轮虽然有防尘罩, 但密封还存在一定的缺陷, 灰尘经常侵入, 有的
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灰尘颗粒附着在啮合面上, 加上外界条件限制, 很难保证齿轮润滑良好, 加速了磨损, 缩短了其使用寿命。多年来, 磨机齿轮破坏和失效的主要表现是磨损、胶合和点蚀, 其主要原因是润滑不良造成的。
球磨机传统的润滑方式有: 轴承油杯润滑、大齿圈带油润滑、油轮带油润滑、稀油集中润滑、沥青涂抹润滑、人工定期涂抹润滑等。现场中, 没有可靠的实时检测控制方案, 只靠人工目测来判断, 往往造成润滑不到位、润滑油脂浪费、环境污染、磨机维修费用增加、生产效率降低等问题:
( 1) 齿轮震动, 噪音大, 运行不稳定, 引起传动轴承载荷增加, 致使轴承损坏, 也常引起传动电机轴瓦座晃动等故障; 而小齿轮震动, 加剧磨机损坏。
( 2) 磨机在没有良好的润滑情况下运转, 磨头端盖的温度极易升高, 其直径受热增大, 易将大齿圈中的接合面顶开, 出现开口现象, 引起运转不平稳或出现其它故障。
( 3) 轴承、齿轮磨损加剧, 失效较快。
( 4) 人工润滑劳动强度大, 油脂量和位置难控制, 造成油脂浪费, 润滑不良, 现场低洒残余的油脂污染环境。
综上所述, 轴承及大小齿轮的良好润滑是球磨机安全、稳定、经济运行的重要因素。
2 ZPGR-2000 型干稀油智能润滑装置的特点与使用安装要求
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ZPGR-2000 型干稀油智能润滑系统在设备配置、工作原理、结构布置等方面都有了重大突破: 采用微电脑技术与可编程控制器相结合的方式, 从而改变了以往传统的润滑方式, 使设备润滑进入一个新的里程。系统中主控设备、高压电动油泵、气动高压润滑泵、电磁给油器、流量传感器、压力传感器等部件都是专为智能润滑系统精心设计研制的。
2. 1 智能润滑装置特点
设备采用SIEMENS S7 系列可编程控制器作主要控制系统, 为润滑智能化控制需求提供了最佳的解决方案, 现场PLC 通讯与上位机监控系统联络, 实时监控, 使润滑状态一目了然。
( 1) 现场供油分配直接受主控室上位机或现场可编程控制器文本显示器的控制, 供油量大小、供油循环时间的长短都由主控系统来监控, 且数据通讯可靠。
( 2) 流量传感器实时检测每个润滑点的运行状态, 如有故障可及时报警, 并准确地判断出故障点所在, 通过通讯显示于上位机监控画面, 便于工作人员及时掌握设备的润滑状况和采取有效的维护措施。
( 3) 操作员可根据设备各点润滑要求的不同, 远程调整供油参数, 以适应不同部位的润滑要求。
2. 2 使用及安装要求
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( 1) 球磨机对ZPGR-2000 智能润滑系统的要求。用压缩空气做动力, 驱动气动油泵, 配合气动元件把润滑油从油箱里抽出, 使其通过喷嘴, 均匀雾状喷射在工作齿面上, 形成坚韧油膜; 使用电磁给油器供润滑脂到轴承内, 通过与现场联锁, 远程启动停止润滑设备, 且具有故障报警功能。油脂要求: 球磨齿轮使用680# 或460# 极压齿轮油, 轴承使用0# ～2# 润滑脂, 系统调整简捷, 投入运行后, 维护工作量小, 工作稳定可靠。
图1 球磨机干稀油润滑系统安装布置图
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图2 系统简图
( 2) ZPGR-2000 智能润滑装置在球磨机应用中的安装要求。润滑装置应尽可能安装在靠近磨机的地方( 见图1) , 但不要直接安装在有强烈振动的位置, 要求安装位置粉尘小、有良好的通风条件; 主控装置周围应留有一定空间, 以便维护与操作; 管路在安装前应按有关规范进行处理, 清除杂质; 在安装管道时, 应尽量少用直角弯头, 以减小系统阻力; ( 见图2) 喷油板的使用效果与安装有很大关系, 首先, 应使磨擦部位需要润滑的范围全部包含在喷射带内, 如安装一个喷嘴不能满足要求, 可组合几个喷嘴, 使需要润滑的面上都能得到良好的润滑。对于齿
轮润滑, 喷嘴的安装位置应通过计算, 确定其最佳工作位置( 见图3) 。
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最佳工作位置是指:油脂必须全部喷涂在齿的表面上;喷在非啮合面上的油脂为最少; 当压缩空气压力为0. 45MPa, 喷嘴至齿轮节圆与喷嘴中心线的交角为30°;喷嘴至齿轮节圆与喷嘴中心线交点距离为200mm; 喷嘴喷射圆锥角为41°时( 油脂雾化最好, 颗粒小而密) , 是最佳工作状态; !确定好工作位置后, 在齿轮罩上做下标志; . 打上定位孔, 调整好喷嘴的角度, 安装喷油板。
3 ZPGR-2000 智能润滑系统在磨机应用中的运行
3. 1 运行情况
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该系统自2003 年安装以来, 运行可靠, 故障率低, 维护量小, 对磨机主体设备的润滑和磨机的安全稳定运行起着重要作用。通过定期测量震动和大齿圈的偏摆, 发现安装喷油装置后的齿轮, 其径向圆跳动的公差值变化比没有安装喷油装置的齿圈公差值变化要小得多; 安装喷油装置的磨机震动幅值稳定。
未安装喷油装置的磨机齿轮, 即使每天加润滑脂, 仍出现干磨现象, 震动幅值差值达0. 04～0. 05mm。
3. 2 经济效益
良好的润滑延长了磨机的运行周期和齿轮的更换周期, 传动轴承的实际寿命提高1～2 倍, 减小了维修工作量, 使停机检修频率降低, 提高了生产效益。由于该装置定期定量雾状喷射润滑脂, 数量少, 效率高, 节油效果显著, 如使用装置前, 每天每台需开式齿轮脂15kg, 按每天5 台磨机运行, 每天用油75kg 算, 预计年用油27 375kg,。使用后, 每天每台用油脂8kg。
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