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6 6 宝 钢 技 术 2 0 0 5年第 6期 油气润滑技术在宝钢冷轧机上的应用 廖 生行 ， 张业建 宝钢 分公 司 设备 部 ， 上 海2 0 1 9 0 0 摘要 探 讨 了油 气润滑技 术的 工作机理 、 组成 和优 点 。 阐述 了 R E B S油 气润 滑 系统在 宝钢 冷轧机上 工作辊 、 支撑辊轴承润滑 中的应用， 提 出了轴承润 滑需油量、 润滑间隔等参数 的计算 方 法 。 关键 词 油 气润 滑 ； 轴 承润 滑 ； 冷轧机 中图分 类号 T G 3 3 3 、 7 2文 献标 识码 B文章 编 号 1 0 0 8 0 7 1 6 2 0 0 5 0 6 0 0 6 6 0 3 Ap pl i c a t i o n o f Oi l - a i r Lubr i c a t i o n Te c h no l o g y i n Ba o s t e e l Co l d Ro l l i ng M i l l s L I A O S h e n g - h a n g Z HA N G Y e -j i a n E q u i p me n t D e p a r t me n t o f B a o s t e e l B r a n c h， S h a n g h a i 2 0 1 9 0 0 ， C h i n a Abs t r a c t The wo r k i n g me c h a n i s m ，c o mp o s i t i o n a n d a d v a n t a g e s o f t h e o i l a i r l u br i c a t i o n t e c h n o l o g y a r e d i s c u s s e d． Th e a p p l i e a t i o n o f t h e REBS o i l a i r l u b r i c a t i o n s y s t e m i n wo r k a n d b a c k up r o l l s ’ b e a r i n g s o f Ba o s t e e l c o l d r o l l i n g mi l l s i s de s c r i b e d．Ca l c u l a t i o n me t h o d s f o r p a r a me t e r s o f o i l de ma n d，l u br i c a t i o n i n t e r v a l ，e t c ． a r e a d v a n c e d． Ke y W o r d s o i l a i r l u br i c a t i o n，be a r i n g l u b r i c a t i o n，c o l d r o l l i n g mi l l 1 前 言 油气润滑作为一种新 发展起来 的润滑技术 ， 因具有润滑效果好 、 耗油量低 、 可精确计 量给油 、 实现高度 自动控制 和使用 油品黏度 范 围大等优 点 ， 在 自动化程度较高的工业领域得到了广泛应 用。尤其是在高速或极低速 、 重载 、 高温及受水或 其它有化学危害性流体侵蚀的传动件运行场合的 冶金行业 ， 如各种运输线 、 单机架或 串列机架冷轧 机 、 线材轧机的高速转 动导卫装置以及连铸等大 型设 备得到 了应用 。 2 油气润滑技术 油气 润 滑技 术是 继油 雾润 滑之 后 ， 2 0世 纪 8 0 年代 在西方 工业 化 国家 首先发 展起来 的一种 新 的 润滑 技术 。 2 ， 1 油气润滑的工作机理 利用压缩空气在管道 内的流动 ， 带动润滑油 沿 管 道 内壁 不 断 流动 ， 把 油 气 混合 体 输 送 到润 滑 廖生行 助工 1 9 7 8年生2 0 0 3年毕业于东北大学 现从事液 压与润滑专业 电活2 6 6 4 9 8 8 6 点。压缩空气 以恒定 的压力连续 不断地供给 ， 而 润滑油则是根据各个不同摩擦点的消耗量定量供 给。使用油泵作为输油的动力来 源， 采用步进式 给油器在进入润滑点前先进入油气混合器。在油 气混合器里 ， 流动 的压缩气体把油吹成油滴 ， 附着 在管壁上形成油膜。油膜随着气流方向沿管壁流 动 ， 在流动过程中油膜层的厚度逐渐减薄， 并不间 断供油。间隔时间和每次的供油量可以根据实际 消耗的需要量进 行调 节⋯。油气 润滑 的工作原 理见 图 1 。 油 气 油膜 图 1 油 气润 滑的 工作原理 Fi g ．1 Wo r ki ng p r i n c i pl e d i a g r a m o f o i l a i r l ub r i c a t i o n 沿管壁连续流动的油膜到达润滑点后 ， 在摩 擦副表面形成油膜 ， 隔绝相互摩擦的表面， 使干摩 擦状态转变为液体摩擦状态或准液体摩擦状态 ； 流动的压缩空气可 以冷却摩擦副 ， 带走热量 ， 阻止 润滑油高温碳化。同时压缩空气使摩擦副腔内形 维普资讯 廖 生行等 油气润滑技术在宝钢冷轧机上的应用 6 7 成正压 ， 可避免外部环境 中的杂质 和腐蚀流体侵 入摩擦副， 保证摩擦副有 良好 的工作环境。 2 ． 2 油 气润 滑 系统 组成 油气润滑系统可分 为供油 、 供气和油气混合 3部分 。 1 供油部 分 主要 由油 箱 、 油泵 和步进 式 给 油器等元件组成 ， 根据系统的供油量选定。 2 供气部分 为系统提供清洁而干燥 的压 缩空气 ， 必须先经过油水分离及过滤 。在排气管 线上装有压力检测器， 以保证工件 中有足够 的气 压 。 3 油气混合部分 油和气在混合器 中要使 油能很好地分散成油滴 ， 均匀地分散在管道 内表 面 ， 油气 混 合 器 有 多 种 规 格 的 供 给 量 可 供 选 用 。 2 ． 3 油气 润滑 技术 的优缺 点 油气润滑方式与传统的润滑方式， 如干油 、 稀 油和油雾润滑方式相比， 具有多方面的优点 1 润滑量 可精确给定， 实现 了“ 精细润滑” 方式 。这样润滑效率高 ， 润滑介质几乎可 以得到 1 0 0 ％的利用， 可大幅度提高摩擦副 的使用寿命 。 据德国 R E B S公 司提供 的统计 数据 ， 采用油气润 滑的轴承 ， 其使用寿命 要 比采用其它润滑方式的 长 3倍 以上 ； 2 耗油量低。一般油气润滑方式的耗油量 只有传统润滑方式耗油量 的 1 ／ 5～1 ／ 1 0 0 ； 3 对 环 境 的 影 响小 。 因用 量 少 和 未 雾 化 ， 故几乎不污染环境 ； 4 可使用 的油品黏度范 围较广 。黏度值高 达 I S O V G 6 8 0 ／， 4 0 C也 可 使 用 ， 甚 至 对 于 半 流 动 状 态 的干油也 可适 应 ； 5 该润滑方式结构简单 ， 易实现 自动控制， 监控手段完备 、 机电一体化程度高和免维护。 油气润滑方式的缺点 1 由于采用压缩空气 ， 在某些气源缺乏的 场 合 的应 用受 到 限制 ； 2 采用压缩空气输送润滑介质将带来一定 的噪音 ， 大约 3 0～ 5 0 d B； 3 油气润滑设备的初装机投资要 比干油润 滑和油雾润滑高 ， 但大多数情况下比稀油润滑低。 3 油气润滑 技 术在 宝钢冷 轧机 上的应 用 3 ． 1 宝钢冷 轧 机的润 滑现 状 宝钢 分 公 司 目前有 2 0 3 0 、 1 4 2 0 、 1 5 5 0共 3个 冷轧厂， 其轧机工作辊 、 支撑辊轴承采用 了不 同的 润滑方式 ，2 0 3 0冷 轧 机工 作辊采 用 油气 润滑 ， 1 4 2 0冷轧机工作辊 、 中间辊采用油气润滑 ，1 5 5 0 冷轧机支撑辊采用油雾 润滑 ， 这些润滑方式在设 备投产时就开始使用。2 0 0 4年 建设 的 5 m宽厚 板轧机也采用了油气润滑方式 。下面 以 1 4 2 0冷 轧机油气润滑系统为例对其技术特性进行分析。 3 ． 2 1 4 2 0冷轧 机 油气润 滑 系统的构 成 1 4 2 0冷轧 机 组共 5个 机 架 。1 ～3 机架 是 4 辊轧机 ， 工作辊驱动 ， 4 ～ 5 机架是 6辊轧 机， 支 撑辊驱动。除了油膜轴承 的润滑系统外 ， 其余的 轴承采用 R E B S油气润滑方式。该润滑方式选用 R E B S提供的 A O 1油气润滑系统， 不但拥有 一般 油气润滑系统共有的优点 ， 而且还具有全 自动 、 免 维护 、 高可靠性和易于与已有系统实施 P L C连接 等优点。 A O I 油气润滑系统 由主站 ， 5个卫星站 和中 心控制柜组成。主站通过气动柱塞泵和递进式分 配器向5个卫星站连续间断供油并实现润滑油的 第一次分配； 卫星站通过油气混合器完成油气混 合 、 递进式分配器完成油气第二次分配和输送到 各润滑 点， 在 进入辊 系润滑 腔 以前通过 内置 式 T U R B O L U B进 行 油 气 的第 三 次 分 配； 采 用 s I ME N S P L C系统 、 触 摸 键盘 和 液 晶 显示 器 的 中心 控制柜完成系统数据设定 、 启停控制 、 元件工作状 态和各润滑点润滑状态检查， 同时实现与上级控 制系统的 P L C连接。 A O 1 油气润滑系统 的主要技 术特点是 润滑 剂通过递进式分配器来定量供给。由于采用多次 少 量 的供 油方 式 ， 保证 了润 滑 点 在 任何 时候 都 能 得到连续 、 等量的润滑剂。该油气润滑系统 的工 作原理是 油液利用气动泵从油箱送至递进式分 配器， 接着从递进式分配器出来 的定量润滑剂被 送至油气混合块 ， 压缩 空气在油气混合块 中与润 滑剂混合形成油气混合物后 ， 在压缩空气的连续 作用下 ， 润滑剂沿着管壁被送至 T U R B O L U B油气 分配器， 再分配到各个润滑点 。 3 ． 3 油 气润 滑 系统 参数 的计 算 1 单个轴承供油量的计算 Q L C D B 1 式 中， Q 为每个轴承 的供油量 ， c m ／ h ； X为 轴承类型代码 序号 ； C为润 滑 因数 一般 取 C 0 ． 0 0 0 0 3～ 0 ． 0 0 0 0 5 ； D为轴承外径， m m； B为轴 承列 宽 ， m m。 维普资讯 6 8 宝钢 技术 2 0 0 5年第 6期 2 系统需油量的计算 Q c C ． [ Q n QI 2 n ⋯ Q 。 n ] 2 式 中 ， Q ． ． 为所 有 轴 承 的需 油 量 ， C IT I ／ h； n为 同类 型轴 承的数 量 ， 个 ； C ． 为安 全 因数 取 1 ． 0 5 。 3 润滑间隔时间的计算 当间断给油量 Q 确定后 ， 给油周期 的长短 决定 了润滑点得油量的多少 ， 合适 的给油周期是 用最少的给油量达到最佳 的润滑效果， 油气润滑 系统的给油周期按公式 3 进行计算。 T 3 6 0 0 Z Q ／ Q 。 一 3 其中， T Z Q ／ Q 式 中 ， 为润 滑 间隔 时 间 ， s ； Z ， 为 主递 进 式 分配器的工作行程数 ； Q 为 主递进式分 配器单 工作行程的排油量 ， c m ； T 为润滑系统的工作周 期 ， s ； Q 为供油泵的供应量 ， c m ／ s 。 根据现场 的设备选型对轧机润滑系统给油周 期进行计算 Zu4， QH v8 ． 2 c m ，QP2 ． 0 C IT I ／ s ， Q I 1 5 4 ． 0 c m 。 则 润滑系统的工作周期 T 4_ 1 6 ．4 -- * 1 6 系统设定值 ； 润滑间隔时 间 T 3 6 0 0 上接 第 5 1页 了脱硫液温度 、 脱硫塔上下段喷淋 比以及液气 比 改变 后脱硫 、 脱 氰 、 脱 C O ，的 效 果 。 由 此 次 试 验 所得到的数据 ， 对所建立的模型作了进一步 的校 验， 结果表明， 模型计算结果与现场数据相吻合 。 试验证明脱硫液温度降低对提高脱硫效率有 利 ， 这一点与优化计算结果相符 ， 为现场操作提供 了极有价值的借鉴。通过对操作参数的优化 贫 液温度下降约 3 ℃ ， 解吸塔 的蒸汽用量可 由原先 的2 1 ． 5 t ／ h 下降至 2 O ． 5 t ／ h ， 如按实际脱硫蒸汽消 耗与硫酸量作为单耗对 比来计算 ，全年通过降低 S 1 6蒸 汽消 耗 可节 约 近 2 0 0万 元 。 同 时 ， 现 场 工 业装置的实验结果表明 ， 脱硫液上段 喷淋量 的降 低及液气 比的改变都能起到提高脱硫效率和节能 降耗 的作用。 由计算机模拟计算 可知 ， 当温度这一关键参 数降幅较大时 ， 脱硫效 率显著提 高， 而 C O ，的吸 收率将大幅下降 ， 遗憾 的是 由于现场实验条件限 制 ， 工业装置的贫液温度仅能降至 3 3 ℃， 因而 ， 脱 硫液上段喷淋量的降低及液气 比的变化 ， 在现场 4_ 等 一 1 6 ． 4 7 5 0 ． 3 5 7 5 0 系 统 设 定 值 。 4 结 语 宝钢分公司冷轧机采用油气润滑方式后 ， 除 了按照周期 向主站添加润滑油外 ， 系统还存在余 量较小 ， 油量的调节 、 分配和泄漏等问题 。相对于 其它润滑方式而言， 只要稍加强现场点检和改进 ， 就成为一个不污染环境 、 高度机 电一体 化和低运 行 成本 的免维 护 系 统 ， 完 全 实 现 油气 润 滑 技术 应 用在冷轧机械设备上 的明显优点。 目前， 该项技 术 在 国外 已被 广 泛 应 用 ， 在 我 国 只有 少 数 大 型企 业 刚 开始应 用 。 参 考 文 献 1 杨 和中， 刘厚 毽．T U R B O L U B油气 润滑技 术 一 ．润滑 与密 封 ， 2 0 0 3 ， 1 1 0 7～1 1 0 ． 2张吉广 ， 孙 家勇．油 气润 滑技术 在冷轧 机组工作 辊轴承 上的 应用．鞍钢技术 ， 2 0 0 1 ， 2 3 9～ 4 O ． 编辑李仁江 收稿 日期 2 0 0 40 8 0 2 改稿 日期 2 0 0 50 8 3 0 实验 中并没有很明显地反映出如模拟计算所得的 结果 。 6 结论 1 采用 A S P E N P L U S软件建立的脱硫模拟 计算模型可以用于现场实际装 置的模拟计算 ， 模 拟结果与实测数据非常接近， 验证 了模 型的可靠 性 。 2 借助 A S P E N P L U S软件 的灵敏度分析功 能对现场工艺参数进行了优化 计算 ， 所得结果对 指导和优化生产操作具有重要 意义 ， 并且在此基 础上进行 了两个月 的优化操作 实验 ， 取得 了节能 降耗的明显效果。 3 如果条件许 可， 贫液温度进一步下降 ， 应 该取得更加显著的节能降耗效果 ， 而且 ， 脱硫效率 将大大提高。 编辑王仁 意 收稿 日期 2 0 0 50 1 1 3 改稿 日期 2 0 0 50 7 2 0 维普资讯