油气润滑系统的应用

李鹏飞，刘立安，王 芳

（1.河北联合大学，河北 唐山 063000；2.唐山钢铁集团有限责任公司第二钢轧厂，河北 唐山 063000；3.烟台华顺机械工程设备有限公司；山东 烟台 264000）

一、应用背景

高线斯太尔摩风冷辊道为辊式延迟型斯太尔摩控冷线，其作用是将吐丝机处形成的线圈运到集卷筒入口的传动装置上，并且使线材从散卷状态连续通风进行控制冷却，使线材达到不同品种性能的要求，是高速线材生产中控制线材组织性能的关键设备。

斯太尔摩风冷辊道采用分段集中驱动方式，安装辊子约546只，辊子两端各用一只带座轴承支撑。辊道运行的速度可以在0.05～1.3m/s之间进行调整。辊道辊子的轴承原采用干油集中润滑。为了满足工艺要求，在缓慢型冷却方式下，风冷线的辊道速度非常低，辊道在传送高温线圈时，设备环境温度在700℃以上，造成辊道变形、润滑脂老化变质或融化流失或在管路内焦结，为此不得不缩短给油周期，消耗大量的高温油脂。

另外，由于工作环境粉尘大，大量的氧化铁皮极易进入辊道轴承内部或粘在链条、链轮上，加快了这些部件的磨损，甚至发生故障，使生产顺行受到了较大影响。针对此问题，将油脂润滑改为油气润滑，取得了良好的效果。

二、油气润滑系统的工作原理及组成

图1是油气形成的示意图，润滑油在压缩空气的作用下沿管道内壁螺旋状流动并形成一层连续油膜，最后以小油滴的形态喷到润滑点上，实现油气润滑。

图1 油气润滑原理图

如图1所示，油的流速远远小于压缩空气流速，而从油气管中出来的油和压缩空气也是分离的，因此压缩空气并没有被雾化，这是油气润滑与油雾润滑的区别。

高线斯太尔摩风冷辊道油气系统采用单线多卫星式，由1个油气主站、9个油气卫星站、若干油气分流块、PLC电控箱和中间连接管路等组成（图2）。

图2 单线多卫星式油气润滑系统

系统工作时，一台油泵工作(另一台泵备用)，当系统油量不足或当工作油泵不能工作时，备用油泵投入工作。两台油泵也可以交替使用。数显式压力控制开关用于显示系统油压和控制泵的启停。

油气卫星站用于向外供送油气流。通过卫星站中的KM型单线递进式分配器和油阀的组合可实现油量自动控制，每个润滑点在单位时间内能按时得到所需的润滑油。如果润滑点油量过多或太少，只需调整各卫星站内HH-DFP型单线递进式分配器的工作周期，工作周期的调整只须在主站的PLC操作面板上进行。

三、油气润滑系统的主要技术参数计算

1.油量Q计算。高线斯太尔摩风冷辊道共有26组辊道，每组21根辊，每组轴承润滑点42个、传动链润滑点20个，1～18组采用UC210轴承，19～26组采用UC211轴承。轴承供油量

式中：D——轴承外径，mm；

B——轴承列宽，mm；

C——润滑系数，取0.000 05。

系统耗总油量QCL=C1∑Qn

式中：Q——单个轴承耗油量，mL/h；

C——安全系数；

n——轴承数量。

经过计算油气总耗油量为2 418mL/h。

2.压缩空气量消耗量的计算。根据经验，每个润滑点压缩空气平均消耗量为1.5m3/h，由此得出高线斯太尔摩风冷辊道压缩空气消耗量为2418m3/h。

3.其他参数。油压5～7MPa，气压0.4～0.6MPa，主站齿轮泵排量1.7L/min，最大压力14MPa。

四、油气润滑的优点

1.润滑效率高。在润滑过程中，润滑油的用量并不是越多越好。图3为给油量Q、轴承温度t、轴承摩擦Nr三者之间的关系曲线，润滑效果实际上存在一个临界点，给油量在临界点的左边或右边效果都不好，油气润滑系统正是利用了图3中两条曲线的最低点区域，即给油量最小的地方，此时的给油量可以满足润滑点的润滑需要，实现了润滑剂的100%被利用，效率最高。

2.油气润滑效果好。

(1)由于油气润滑系统给每一个轴承的润滑剂保持在最低水平，因此可以消除润滑剂本身的摩擦发热。

(2)油气润滑系统有压缩空气在轴承座内部形成正压，防止杂质的进入。

(3)压缩空气可以将轴承磨粒迅速清除。

(4)压缩空气，可以明显降低轴承温度，最高可使轴承座的温度降低50℃左右。

图3 润滑曲线图

3.润滑剂消耗量极少，运行和维护费用低，可以加入工业齿轮油。

4.有效改善环境，排除火灾隐患。

5.系统结构简单、可靠，可实现监控。

6.油气润滑可以降低维护费用至少85%以上，同时大大降低劳动强度。

五、现场应用的一些问题

1.压缩空气管路应增加储气罐和净化装置。由于整个风冷辊道油气点数较多，用气量大，使压缩空气系统压力下降，影响其他气动设备运行。另外，由于原压缩空气系统使用的是湿气，未经干燥净化，对油气系统的空气过滤装置造成较大负担。为了解决这一问题，需在油气系统空气主管路增加一个6m3储气罐，再增加一套空气干燥器。

2.注意北方冬季寒冷的影响。北方冬季寒冷，系统的管路如暴露在空气中，应考虑保温措施。

六、使用效果

(1)实际使用情况表明，使用油脂润滑时，轴承及链条的平均使用寿命是2个月，改用油气润滑后，其使用寿命为12～18个月，年节约备件费用10万元左右。

(2)改造前，辊道每月的油脂消耗量为9桶(5 908元/桶）；改造后每月的耗油量为5桶(2 210元/桶)，年油脂消耗费用可减少50.55万元左右。

(3)基本消除了风冷辊道因轴承、链条润滑不良造成的事故，每月至少减少0.5h事故时间，可减少产量损失65t/月，减少线材废品4t/月，事故的消除年可创效益约58万元。

(4)油气润滑系统工作稳定性和可靠性高，对环境无污染。

[1]杨和中，刘厚飞.TURBOLUB油气润滑技术(四)[J].润滑与密封，2003(4)：100.