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    油氣潤滑在重軌台架移鋼鍊條上的應用

    2021-03-13

    油氣潤滑應用引言:百米重軌生産重要設備之一重軌精整線矯後台架移鋼鍊條,在實際生産中重軌精整線矯後台架移鋼鍊條運行的穩定性對鋼軌質量影響較大。原加油方式采用人工加油,加油時量不均勻,鍊條潤滑的有效性降低,容易出現欠潤滑或過潤滑,還增加材料消耗和增加生産成本;重軌精整線矯後台架較高,采用人工加油,安全事故可能性大;油損耗量大,因油溢出嚴重污染環境等。針對現場實際情況,通過對比分析,技術改革小組确定采用油氣潤滑系統技術,解決了傳統潤滑方式諸多缺點,具有極低耗油量和零排放的優點。

           該系統由流量分配器、油氣混合器和電控裝置等核心元件構成:流量分配器和油氣混合器能夠合理分配各潤滑點油氣用量,保證最佳潤滑效果和油耗的經濟性,電控裝置能夠實現實時監控并進行故障自診斷,确保設備安全,油氣潤滑可廣泛應用于各領域[2]。對該設備進行技術改進後,系統運行近一年來,效果良好,安全、可靠、環保,大大延長了鍊條的實用壽命,減少了材料消耗,大幅降低生産成本,具有較好的經濟效益和社會效益。 


    1 百米重軌精整設備潤滑系統介紹

    1.1 百米重軌生産線精整設備概況

           某軋鋼廠作為我國主要的百米重軌生産基地,為了滿足當今鐵路運輸高速化的發展要求,科技人員不斷對重軌進行技術攻關,向世界鋼軌生産的最高水平看齊甚至超越,緊緊圍繞重軌高純淨度、高尺寸精度、高平直度和高表面質量的“四高”要求,對重軌在生産過程中冶煉、連鑄、軋制及精整全流程工序進行技術改造。該廠安裝完成了從德國西馬克公司引進的七機架萬能軋機生産線,目前生産設備的裝備水平達到了世界先進水平。移鋼鍊條是百米重軌的重要設備,其潤滑對象為矯後台架鍊條,潤滑情況如下:入口側升降鍊和移鋼鍊各 27 條,每根鍊條潤滑點數為 2 個(共計 108 個潤滑點),要求潤滑量每個行程約0.1 mL,每條鍊的潤滑量為(27~270)mL/h(可調)。這樣,2 條鍊的總潤滑量為(54~540)mL/h。潤滑标準參考國家相關标準。

    1.2 目前常用工業設備潤滑簡介

    機械設備的潤滑可以最大限度減少摩擦阻力、降低機械磨損,節省動力能源和延長機械使用壽命,發揮機械的最高效率。

           通常采用的潤滑方式有油脂潤滑、稀油潤滑和油霧潤滑。潤滑油脂在摩擦點受外力作用而産生改變,表現出明顯的非牛頓性流體的觸變性。它有一定的屈服值,黏度随剪切速度而變化,速度越高阻力越小,速度越低阻力越大,适用于長期不換潤滑劑的摩擦部位潤滑,摩擦部位的溫度和速度變化範圍很大的機械設備潤滑,以及用在某些機械設備的封存、防腐、防鏽等。潤滑脂比所有基礎油的耐負荷能力強,但缺點是加油換油比較麻煩,運轉初期攪拌動力損失大、易發熱,因流動性差而傳熱和冷卻性能差,且易于使摩擦點升溫,一旦落入雜質則難于分離從而增加磨損,由于過大的剪切力或熱易緻網架結構破壞,以緻軟化和流失[3]。

    稀油潤滑系統通常用在高速旋轉的機械設備上,比如在軸承上,稀油潤滑比油脂潤滑效果好,用途更廣一些,特别是對高速及高溫軸承更為有利。但不如油脂潤滑簡便,而且節能效果不如油脂。稀油潤滑對設備的降溫效果好,但其密閉性差,易洩漏,對環境影響大[4]。因為壓力控制的原因,油霧潤滑系統對管道的要求較高,油路、油量、油液的黏度都難以把握和控制。特别是在壓力為(0.004~0.006)MPa 時,基本達不到潤滑效果,可靠性差。另外,油霧潤滑對環境污染較大[5]。

           綜合上所述,油脂潤滑、稀油潤滑和油霧潤滑都存在一定缺陷,所以研究設計了一種新的潤滑方式,即油氣潤滑技術。

    1.3 新一代油氣潤滑技術

    1.3.1 油氣潤滑原理

    其原理是:由潤滑劑和壓縮空氣混合成為油氣混合體,将油氣混合體作為機械傳動摩擦的潤滑物,潤滑磨擦面的過程。此潤滑方式的管道内壁四周的潤滑油顆粒較大,并很好地粘附在管道内内壁上,油滴随着空氣的快速流動而被吹散變薄波浪形的油膜被導入潤滑點,從而實對機械設備的潤滑[6]。

    1.3.2 油氣潤滑設備

    油氣潤滑系統主要由潤滑油源、讓油氣混合設備、油量分配設備、氣源設備、油氣輸送管道及油氣控制系統等構成[7]。油氣潤滑的原理是事先設置潤滑工作周期,由系統控制設備開啟油液泵,将潤滑油經過遞進式分配器輸送到油氣混合室與壓縮的空氣進行混合,然後再輸送到各個潤滑點,從而實現潤滑的功能。


    2 油氣潤滑技術

    2.1 油氣潤滑中的介質

    油氣潤滑可以事先設定供油量,消耗的油量相當低,其消耗的油量僅是 1/100 稀油潤滑方式、1/100 的幹油潤滑方式、1/14的油霧潤滑方式。油氣潤滑消耗的空氣是 1.5 m3/h。美國BETHLEHE 公司采用油氣潤滑後僅節約的潤滑劑就達 (118~456)美元/a[8]。

    2.2 油氣潤滑對潤滑劑的要求

    油氣潤滑對潤滑劑的要求很低,潤滑劑的黏度可以到7500 m2/s,油氣潤滑所用的潤滑油是稀油、半流動性的幹油等都可以使用,在潤滑過程中使用環境非常廣泛,對環境要求很低,高寒地區,環境潔淨度不高(NA9 級)等環境都可以使用。

    2.3 油氣潤滑對環境的影響

    油氣潤滑是一種精細控制潤滑技術,它是根據油氣潤滑系統的潤滑情況,需要多少油就送多少油,得到精确控制,油氣潤滑耗油量極低,幾乎不排放多餘的潤滑液,所以對環境影響極小。

    2.4 采用先進的自動化控制并配備有監控設備

    油氣潤滑采用計算機控制系統,根據系統控制的需要,可以采用單片機控制、邏輯控制闆控制或者可編程邏輯控制器控制,同時配備監視系統,監視系統運行狀态并對系統的運行故障信息進行顯示,便于維檢人員及時處理故障,保證生産順利進行。

    2.5 油氣潤滑安裝方便适用廣泛

    油氣潤滑是靠空氣流動帶着潤滑劑通過管道達到機械設備需要潤滑的潤滑點,無論輸送管道口徑大小、是否彎曲、盤旋、地勢的高低,隻要管道能鋪設到的地方都可以将潤滑劑送到潤滑點實現潤滑,油氣潤滑系統管道長(1~100)m,傳輸距離較長,分配器和混合室可以安裝在比較遠的位置,因此它适用于在高溫、高塵、結構緊湊的設備潤滑,安裝和維護維修方便,壓縮空氣帶着潤滑劑持續高速流動,油脂不會滞留在管壁上[9]。

    2.6 油氣潤滑具有防塵和自冷卻功能

    壓縮空氣帶着潤滑劑流動吹向潤滑點的過程中本身就起到了冷卻的作用,在管道中壓縮空氣單位流量越大,冷卻效果也就越好,潤滑點的溫度越高,潤滑點降溫效果越明顯,潤滑點的溫度至少可以降低(10~30)℃,如果軸承采用油氣潤滑溫度可以降低(30~150)℃[10]。

    2.7 采用油氣潤滑降低成本

    油氣潤滑最大特點潤滑劑是以緩慢、連續、均勻、微量的油滴噴射到潤滑點上,被潤滑設備摩擦點使用壽命大幅延長,系統設備停機時間和檢修時間大幅減少,從而使設備的生産時間更長,生産效率提高。油氣潤滑系統自動化控制程度較高,系統檢測設備齊全,安裝有視頻監控系統和檢測系統,對整個系統全程監控,便于維檢人員維修保養,大大降低了勞動強度和工作量[11]。 

    3 重軌精整線矯後台架移鋼鍊條油氣潤滑系統設計

    3.1 油氣潤滑系統的設計選擇

    改造之前,重軌精整線矯後台架移鋼鍊條以人工塗刷潤滑劑的方式對鍊條進行潤滑。該方式技術落後,維護難度大,鍊條使用壽命短,材料浪費,污染環境,生産成本高,生産效率低下。基于以上原因,為保證潤滑系統的可靠性,提高潤滑效率和效果采用自動油氣潤滑系統,壓縮空氣帶着潤滑劑通過管道為重軌精整線矯後台架移鋼進口鍊條和移鋼鍊條(共計 54 根鍊條)提供潤滑,進行技術改造和項目研發設計。

    3.2 油氣潤滑技術系統設計

    油氣潤滑技術是一種氣液兩相流體,由于附壁效應,将油氣均勻分配或者按照一定比例分配是一項難于完成的技術問題,這也是油氣潤滑技術系統設計最關鍵問題———油和油氣的分配。實際設計時,采用能克服附壁效應和重力影響的無運動部件的分配器———遞進式分配器[12],即可通過若幹個支流出口将油泵輸送的潤滑劑均勻地送到各個潤滑點,從而很好地解決了這一技術難題。

    3.3 油氣潤滑技術設計

    潤滑位置仍為矯後台架鍊條,潤滑點分布等信息見表 2。這樣,該部位的總潤滑點數仍為 108 個,總潤滑量仍為(54~540)mL/h(可調),潤滑标準參考國家相關标準。


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