油气润滑系统发展综述.pdf

9 2 润滑 与密封 第 3 7卷 2 0世纪 6 0年代，人们发现可以用压缩空气作为 载体将润滑油输送到润滑点 ，初步奠定了油气润滑系 统的理论基础 。同时期一名在德国R E B S 集中润滑 技术有限公司工作的工程师，从一个全新 的概念出 发 ，通过对透明管道的观察，得出气流可以将管道内 壁的油膜吹开 ，将其通过长长的管道输送出去，这样 就可以将所需要的润滑油加以计量分配后输送至专门 为此设计 的油气 混合 器 中 ，再通 过管 道输 送 至润 滑 点。他很快得出了结论 可以在这种油气润滑装置中 将润滑油的运动黏度控制在7 5 0 0 m m ／ s 以内，将油 脂的 N L G I 级数控制在 0 0 0至 o 0以内，并予以输送。 基 于上述技术 ，R E B S公 司在世 界上率先 开发 出第 一 套油气润滑系统 ，成功解决了高速线材轧机滚动导卫 的润滑难题 ，这样油气润滑系统逐渐开始在其他润滑 系统受到限制的场合使用 。 2 0 世 纪 7 0年代 ，德 国 WO E R N E R 威 纳 公 司 的 H a n s O t t o D e w e s 设 计 出一 种 新型 油 气 润 滑 系统 ， 这种以 WO E R N E R公 司为 代表 的油 气润 滑 系统 被广 泛应用于高速回转的轴承和主轴润滑 。同时期 ，国 外技术人员在传统的递进式、单线式、双线式润滑系 统的基 础上开始改进油气 润滑 系统 ，在混合 器结 构 、 油路控制和过滤精度等方面取得了长足进步，使油气 润滑系统逐步发展 。 2 0世纪 8 0年代，R E B S公司发明了 T U R B O L U B 油气分配器，这一发明改写了油气无法均匀或按比例 分配 的历 史 ，极 大地扩 展 了油气 润 滑系 统 的应用 领 域 J 。2 0世纪 8 0年代中期，宝钢 、武钢等企业开始 引进应用于轧机设备 的油气润滑系统 ，标志着油气润 滑系统在我国的成功应用。1 9 8 5年国内第一套油气 润滑系统 由上海重型 机械厂与德 国西 马克联合 制造 ， 应用于宝钢 2 0 3 0 m m冷轧四架工作辊与支承辊的轴 承润滑。随后酒泉钢铁公司和天津钢铁公司的高速线 材轧机先后采用了同类系统，但其元件基本依靠进 口 。同时期，上钢五厂和苏州钢铁厂轧机精轧段滚 动导卫、广州带钢厂 8 0 0 m m四辊可逆式冷轧机工作 辊 和支 承辊轴 承 ，均采 用 了油气 润滑 系统 。1 9 8 6年 武钢从 德 国 引进 全 套 油气 润 滑 系 统 ，应 用 于 1 7 0 0 m m五机架冷连轧机的工作辊轴承，使轴承寿命提高 了 2倍多 ，取得 了很好 的效果 。 2 0世纪 9 0年代至今 ，我国成立 了多家销售 油气 润滑系统 生产 贸易公 司 。9 O年代初 期 ，南京 贝 奇尔 机械有 限公 司成立 ，它 是 B I J U R D E L I M O N 国际润滑 集团在中国设立的唯一独资企业，凭借集团在润滑行 业研发、制造和销售的经验 ，成为国内油气润滑行业 的龙头企业 。9 0年代中期，德国R E B S 集中润滑技 术有 限公司在 中国合资创建 了上海莱伯 斯润滑技术有 限公 司 ，开始 在 各 个 领 域 推广 使 用 油 气 润 滑 系统 。 2 0 0 3年，上海澳瑞特润滑设备有限公司成立，几年 中有多套油气润滑系统随主机配套出 口至亚洲和南美 洲，该公司提供的各类油气润滑系统已应用于连铸 机、高线 和棒 材轧机 、中厚板 轧机 、矫 直机 、冷 床 、 带钢轧机 、炉前辊道 、铝板矫直机 、磨煤机开式齿 轮 和行车轨道等多个 领域 ，并有 2个油气润滑产 品获得 了国家专 利 。随后江 苏启 东市 、上海 市 等地 区多 家国内润滑企业，开始销售油气润滑系统。 同时期 ，国内企业大量引进油气润滑系统 。1 9 9 4 年 ，攀钢冷轧厂从德 国 R E B S 公 司引进一套 A O 1型油 气润滑系统 ，用于平整机组工作辊和支承辊轴承的润 滑 。1 9 9 8年，新余钢铁有限责任公司第一炼钢厂 1 t 6 ． 5 ／ 1 2弧形板坯连铸机 的弧形段和拉坯 矫直机应用 油气润滑系统，使轴承寿命明显提高，拉坯阻力减 小，保证了连铸机设备的正常运行，降低了因扇形段 轴承磨损快而 引起 的层 裂废 品“ 。2 0 0 2年 ，东北 特 钢北满基地北 兴公 司 5 0万 t 棒材 生产 线 ，在设 备 改 造过程中引入 了油气润滑系统 ，2 2架连轧机的高速 轧机轧辊轴承及连接轴轴承的润滑系统均采用意大利 D R O P S A油气 润滑 系统 集 中润 滑 ，取 得 了 良好 的 润滑效果。据 中国重型机械工业润滑液压设备年 鉴统计，2 0 0 8年我国油气润滑系统销量已达 3 5 6 套／ 年，与2 0 0 4年相比产品销量增幅达 4 6 4 ． 1 ％。 2 0世纪中后期是油气润滑系统迅速发展的时期。 随着现代机械设备对润滑效果的更高要求 ，油气润滑 系统具有无可比拟的优势，已发展成为现代润滑技术 中不可缺少 的润滑手段 ，并逐步得到更广泛的应用 。 2 油气润滑 系统发展现状 进入 2 1 世纪以来 ，随着 自动控制技术、计算机 技术、检测传感技术的发展，油气润滑系统在基础理 论 、部件研制、设计方案和 自动化程度方面均有新的 进展 ，使油气 润滑系统 日趋成熟 。 2 ． 1 气液两相流体环状流型形成机制 润滑油 由压缩空气带动被输送至润滑点 ，输送过 程中压缩空气与润滑油在管道内形成气液两相流体。 根据气体和液体的流量及压力的不同，管道内的气液 两相流体流型可分 为泡状流 、塞状 流、分层流 、波状 流 、弹状流和环状流 6种 。对 于油气 润滑 系统而 言 ， 只有在管道内形成稳定的环状流，才能保证至润滑点 的润滑油流 量均 匀并 连续 ，从而 起 到 良好 的润 滑效 果。因此，为保证润滑点的可靠润滑 ，需根据油气润 滑系统中压缩空气和润滑油的特性，深入研究气液两 相流体的环状流型形成机制，合理确定系统各管道压 润滑与密封 第 3 7卷 2 ． 3 油气润滑 系统设 计方案 国外几家知名企业 目前 已基本形成以下几种成 熟 的油气润 滑系统集成方式 1 德 国 R E B S 公 司采用 的风动单线递进式油气润滑系统； 2 德国WO E R N E R公司采用的单线式油气润滑系统； 3 英国阿西 诺公司采用的由气动泵带动的双线递进式油气润滑系 统 ； 4 德 国 S MC公 司采用 的由齿 轮泵带动 的单线 保压式油气润滑系统 ； 5 美 国 MO R G A N公 司采用 的由齿轮泵带动的单线前作用式油气润滑系统等 。 虽然系统集成方式多种多样，但其基本原理相同，均 包 含气源 、油泵 、润滑油分配器 、油气混合器 、油气 分配器等关键部件。 基于以上典型集成方式 ，一些企业和学者一直致 力于油气润滑系统研究和改进 工作 。乌克兰 L u b r i k o m 公司与 N o v o k r a m a t o r s k机械厂合作 ，在原有的油气润 滑系统上 ，增加一种能够稳定气体压降的特殊结构 ， 确保空气流速在合适的范围内并减小管道阻力产生的 影响，同时增大了系统润滑油储存量，提高了轴承的 使用寿命并减少了其维护成本 ⋯。慕尼黑工业大学 齿轮研究中心 、华东理工大学张俊国和东南大学蒋天 合均通过理论研究和实验测试方法 ，确定油气润滑系 统给油量和摩擦副润滑效果之 问的关 系 ，研究成果用 以指导油气润滑 系 统 的设 计 ” 。此外 ，哈尔 滨工 程大学、广东工业大学、南京林业大学等也对油气润 滑系统进行研究并取得 一定 的成果 。 2 ． 4 油气润滑系统 自动化技 术 随着计算机技术、自动控制技术、传感检测技术 和现场总线技术的迅猛发展 ，信息交换和沟通覆盖了 工厂 的现场设备层 、控 制层 以及管理层 ，加之可编程 控制器的广泛使用和油气两相流体检测元件的成功研 制 ，极大地促进 了油气润滑系统 自动化技术 的发展 。 油气润滑 系统 自身配备控制柜 ，内含完 整的 P L C 控制器 ，可用于电磁阀类部件的启闭控制和检测信号 的分析处 理。系统中相应 的检测设备用于检测压缩空 气、润滑油和油气两相流体的可靠供给 ，实现以上三 者的有效监控 ，并将检测信号通过总线实时反馈至 P L C控制器内，实现其故障诊断和报警功能。同时， 油气润滑系统可配备带液晶显示器的控制面板，实现 其远程控制、测试等多种操作模式，并可完整显示系 统的运行状态和故障信息，控制和维护方便 。 3 油气润滑 系统发展方 向 当今各个领域都在进行技术的改进与创新，油气 润 滑系统作 为一 种新 颖 、节 能 、适 用性 强 的润 滑方 式 ，具有更为广阔的发展空间。随着人们对生态环境 的 日益重视和环保 意识 的进一 步增强 ，用油气润滑 系 统替代传统干油润滑系统和稀油润滑系统，将成为诸 多现有机 械设备 润 滑系统 的改 造方 向 引，同时 ，油 气润滑 系统 也必 然会 在更 多 先进机 械 设备 上得 到 应 用 。因此 ，对于油气润滑系统 的理论深入研究和应用 推广研究 ，将会成为其未来的研究重点，其主要发展 趋势将集中在以下几个方面。 3 ． 1 特殊条件下 气液两相流体环状 流型形成机制 很多学者研究了气液两相流体环状流型的形成机 制 ，并针对油气润滑系统给 出正常工况下形成稳定环 状流型所需压缩空气 、润滑油、传输管道等参数的对 应关系 。但对于一些特 殊工况 ，如 处于寒冷环境下 作业的机械设备，低温将导致润滑油黏度增大，流动 性变差 ，影 响环 状 流型 的形 成 ；大型 的港 口机 械设 备 ，润滑系统传输管路距离很长，并需垂直布置，影 响气液两相流体的传输。以上工况油气润滑系统是否 仍适用，取决于环状流型是否能够形成并稳定传输至 润滑点 。因此 ，考虑低 温 、超长传输距离 、管路倾斜 及垂直布置等特殊条件，研究气液两相流体环状流型 形成 机制 ，可拓宽油气润滑系统 的应用领域 ，这将成 为未来 的研究方 向。 3 ． 2 润 滑点最佳供油量 润滑点的需油量是指形成足以完全分离开摩擦副 时的最 少润滑油量 。当润滑点 的实际油量小于需油量 时，不能形成可靠的润滑油膜 ，摩擦副处于边界润滑 状态 ，材料和能量的损 失较 大 ；而实 际油量 大于需 油 量时，润滑油高速搅动生热，温升加快，同样影响摩 擦副的寿命。因此 ，需通过精确的理论计算或试验测 定方法确 定润滑 点在一定条件下 的需油量 ，使摩擦副 既能获得良好的润滑又能有效地控制温升【 。工程 上 ，油气润滑系统润滑点的供油量计算一般是依据瑞 典 S K F公司提供的经验公式，并在计算后 留有一定 的余量以确保润滑油量充足。这样虽相对于传统的润 滑系统已节省了大量的润滑油 ，但仍无法保证润滑点 处于最佳润滑状态 。根据各润滑点的运行工 况来确定 其最佳供油量，将会在现有基础上进一步提高摩擦副 的使用寿命 ，使油气润滑系统得到进一步发展。 3 ． 3 系统高可靠性 油气润滑技术与计算机技术、传感检测技术相结 合，使油气润滑系统集检测、故障报警、自动控制等 多功能于一体，具有较高的自动化水平。同时，油气 润滑系统的运动部件相比于传统润滑系统少，使其部 件故障率大幅降低。但油气润滑系统多应用于新型和 大型机械设备 ，如果润滑系统故障而导致停机将产生 很大经济损失 ，这样便对油气 润滑 系统可靠性提 出了 2 0 1 2年第 6期 孔祥东等油气润滑系统发展综述 9 5 更高的要求 。某公 司冷连轧设备 引进一套油气润滑系 统，虽润滑效果良好，但时常出现油气流检测器报警 的现象 ，对该设备正常工作产生了不利影响。因此， 进一步提高油气润滑系统和和部件的可靠性，是今后 努力的重要方 向之一 。 4结束语 综上所述，油气润滑系统无论是从提高润滑可靠 性 、延长轴承使用寿命、增强冷却效果方面，还是从 节能、减少环境污染等方面，均已显示其独有的优越 性，使其具有继续蓬勃发展的潜力 ，它将成为未来润 滑技术发展 的一个重要方向 。在如今机械工业飞速发 展和机械设备不断更新的时代，油气润滑系统将会在 更多领域得 到更 广泛 的应用 。 参考文献 【 1 】杨和中， 刘厚飞． T U R B O L U B油气润滑技术 二 [ J ] ． 润滑 与密封 ， 2 0 0 3， 2 8 2 9 0 9 2 ． ． 【 2 】陈宏根， 王华军． 一种新兴的润滑技术 油气润滑[ C ] ． 2 0 0 3 年全国炼钢设备及 自动化技术研讨会 ， 2 0 0 3 ． 【 3 】 杨和中， 刘厚飞． T U R B O L U B油气润滑技术 三 [ J ] ． 润滑 与密封 ， 2 0 0 3 ， 2 8 3 9 2 9 4 ． 【 4 】杨和中， 刘厚飞． T U R B O L U B油气润滑技术 一 [ J ] ． 润滑 与密封， 2 0 0 3 ， 2 8 1 1 0 71 1 0 ． 【 5 】陈学莹． 浅谈油气润滑技术及其应用[ J ] ． 浙江冶金， 2 0 0 6 2 5 86 0 ． 【 6 】胡克键． 油气润滑系统的设计、 应用和发展． 冶金设备[ J ] ． 2 0 0 1 4 3 63 9 ． 【 7 】WO E R N E R集 中润滑系统 [ D B ／ O L ] ． h t t p ／ ／ w w w ． w o e r n e r ． c o rn． c n ／c n／ c o mp a n y l i s h i l i s t 1 9 7 6． a s p． 【 8 】张勇强． 油气润滑系统及其应用[ J ] ． 轧钢， 1 9 9 5 4 5 0 5 2 ． 【 9 】姚璐妮． 贝奇尔机械公司 E R P项目的实施研究[ D] ． 江苏 南京理工大学 ， 2 0 0 6 1 6 1 8 ． 【 1 O 】上海澳瑞特润滑设备有限公司[ D B ／ O L ] ． h t t p ／ ／ w w w ． o f t s h ． e o m ／ A b o u t u s ． a s p T i t l e 企业简介． 【 1 1 】姜喜华． 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