智能润滑系统在港口皮带机上的应用

于广年 王崇志

（营口港务集团有限公司第二分公司 辽宁营口）

一、引言

皮带机是港口专业自动化码头的关键设备，减速机轴承和各滚筒轴承要定期加注干油，保证润滑，以满足连续高速、高负荷运转要求。由于整个皮带运输系统润滑点数量多且分散，早期的单线、多线干油润滑系统不能满足要求，为保证不漏掉润滑点，往往采用手动润滑做记录的方式。这种方式存在人为因素，易造成记录有误，加油量无法控制，是否加注润滑油无法监测，润滑油是否进入油腔内无法判断，有时也会因润滑不到位，造成巨大经济损失。随着现代物流的发展，港口码头日益繁忙，需要不断提高设备管理水平以保证设备完好率，原来的手动润滑方式已不能满足港口皮带机润滑要求。

智能润滑系统是近几年来发展起来的技术，只需1根注油管，润滑油在管道中单向流动，供油距离远、压力大，每个润滑点都使用电磁给油器和流量传感器控制供油时间和供油量，发生堵塞时发出报警信号。智能润滑系统还可以通过监测发现设备润滑不良部位，避免因润滑不良而减短设备的使用寿命。

图1 智能润滑系统

二、智能润滑系统结构

智能润滑系统包括控制系统、动力系统、给油系统、检测系统和系统管网，见图1。

（1）控制系统。集成主控柜采用德国原装西门子S7-200 PLC作为控制器，具有中文文本显示和调节功能，用户可通过文本显示器或触摸屏上的信息获得相关润滑信息，并且可以准确获得润滑作业时的故障情况。控制系统可以全面协调系统各部分的运行状态，对系统运行状况进行实时监控，智能集中润滑系利用组态控制技术，通过上位机的监控画面，模拟出润滑点处实际润滑情况。形象的将实际情况反映到计算机主监室。主控柜工作参数：交流电压220 V，功率0.5 kW。

（2）动力系统。智能润滑系统由高压油泵提供动力，高压油泵可无级调压。动力系统受主控柜中的PLC控制，用户通过PLC来控制油泵的工作状态。当进行润滑作业时向高压油泵发出信号启动高压油泵。智能润滑设备配备2台油泵互为备用，通过PLC程序控制2台油泵之间的切换。智能润滑设备还给2台高压油泵配备了1台补油泵，自动对液位低的高压油泵补油。动力系统工作参数，压力0～40 MPa，交流电压380 V，功率3 kW（包括补油泵功率）。

（3）供油系统。使用电磁阀作为供油控制器件的润滑系统，供油管与润滑点之间有电磁阀，电磁阀组旁设置容积式流量计，PLC控制电磁阀开关，同时检测容积式流量计状态。系统中润滑点的加油（脂）量通过调整电磁阀的接通时长实现。每个润滑点可以定时定量自动加油。系统可以检测到堵塞的电磁阀，并可以确定电磁阀所在的电控分油箱的箱号和位置。采用容积式计量，用户可以指定每个分配器需要加脂的毫升数。系统定时自动启动，注油到指定的毫升数后自动停止，解决了干油计量不准的难题。整个智能润滑系统通过供油系统分配适合作业点的油量，并对需要作业的润滑点进行逐点润滑，各点每次润滑的油量、给油周期、整个润滑组的润滑周期都可以在主控柜的触摸屏或文本显示器上设定。供油系统工作参数：交流电压220 V，直流电压24 V，功率60 W。

（4）检测系统。智能润滑的油泵供油系统内部有液位传感器，PLC通过定量流量传感器检测各点的供油状况，加上其他传感器的信号，使PLC对每个点的故障检测与判断可靠准确。主控柜具有输出故障报警及故障点位置的文本显示。

（5）系统管网。系统管网由高压油脂管路和控制、检测电缆的保护管组成，保证系统安全、可靠运行。

三、智能润滑系统工作原理

1.控制原理

（1）现场控制柜内的PLC从输入端口读取各种信号（传感器信号、计量脉冲信号、各种开关位置信号）进行逻辑分析和处理，再发出相应的指令到PLC输出端口，与PLC连接的执行机构发生相应的动作（如油泵电机接触器启停、声光报警、电磁给油器开闭）。

（2）润滑周期开始时，PLC先启动润滑油泵，润滑油泵将润滑油桶的油吸入油泵内，然后加压送到主给油管线内，主供油管上的压力传感器实时监测供油压力，当检测到主供油压力达到设定值时，给PLC送信号，PLC向各现场各个分油箱发出供油命令。

（3）现场各个分油箱收到供油命令后，分油箱中总线控制器根据传输来的命令控制相应的电磁供油器打开。分油箱中总线控制器每次只能开启一个润滑点的电磁供油器。该润滑点的流量定量传感器在线计量该点的实际给油量。

（4）当润滑泵液位低时，向PLC发出信号，PLC启动补油泵，补油达到上限位置时停止补油。

（5）当工作油泵工作异常时，智能润滑系统自动启动备用泵并发出报警信号。

（6）PLC对润滑系统设备进行实时监控，也可以做数据记录和统计分析。

2.给油量闭环控制原理

分油箱中的总线控制器，将流量定量传感器反馈的实际供油量与PLC供油量设定值进行比较，确定电磁供油器的工作时间，控制加注润滑油量，实现闭环控制。闭环控制系统可以有效避免了因温度、压力、油品、装置制作、尺寸误差等因素对供油精度造成的干扰，实现精确供油，见图2。

图2 供油量闭环控制原理图

3.容积式流量计工作原理：

（1）容积式流量计结构组成如图3所示。

（2）容积式流量计计量原理。容积式流量计内有3个固定容积的油腔，每个油腔有1个磁性滑芯和计量发信器，当压力油进入油腔后推动磁性滑芯靠近或远离计量发信器，当油腔底部充满油时，磁性滑芯的永磁元件与计量发信器接触，计量发信器发出1个计量脉冲，PLC将脉冲数换算成润滑油量。容积式流量计有多种规格，每个脉冲代表的油量，从0.5～5 mL，脉冲仅与通过的润滑油的容积有关，与油的压力，黏度无关。

4.电控分油箱工作原理。电控分油箱组成如图4所示。

电控分油箱由智能总线控制器，电磁给油器，容程式流量定量传感器和箱体组成。分油箱入口处安装过滤器，过滤器前安装高压球阀以检修清理过滤器用。

每个分油箱有1路进油口，5路出油口，每个出油点对应1个润滑点，各个电磁给油器通断受智能总线控制和检测，各个之间互不关联。增加分油箱的数量可以扩大系统规模和增加润滑点。

图3 容积式流量计的组成示意图

图4 电控分油箱组成图

5.故障检测和报警处理

（1）当主油管上的压力传感器检测到的压力高于设定值上限或低于下限时，发出油泵故障报警信号。若有备用油泵将自动切换到备用油泵。

（2）若PLC已经发出向某润滑点给油信号，但是流量定量传感器没有检测到有润滑油流出，发出该润滑点堵塞故障信号。

（3）若未向任一润滑点发出给油命令，但流量定量传感器有给油反馈信号，则发出油管泄漏故障信号。

图5 智能润滑系统布置图

（4）若处于一段内的润滑点都发出堵塞故障信号或所有润滑点都出现堵塞故障，发出主油管堵塞故障信号。

（5）储油桶内液位传感器检测到桶内油位溢出或油空时发出油位报警。并启动自动补油泵向桶内补油或者停止补油。

（6）安装在重点润滑点处的温度传感器，检测到摩擦温度高于设定值时，发出过热报警。

（7）报警信息能在控制柜面板上显示出来，也能通过声光报警器进行报警。

四、智能润滑系统在营口港煤码头的应用

营口港煤炭码头一期工程有20条皮带机，分布在1100×1500 m的范围内，每条皮带机约有30个润滑点（图5）。1号油站负责 BX1-2～BX1-5、BX2-2～BX2-5皮带机全部润滑点；BD3～BD5、BQ3～BQ5 皮带机后半部分润滑点和 BX1-1、BX2-1皮带机前半部分润滑点。最远润滑点距离油站约350 m。2号油站负责BD3～BD5，BQ3～BQ5皮带机前半部分润滑点和BJ1、BJ2皮带后半部分润滑点，最远润滑点距离油站350 m。3号油站负责BJ1、BJ2前半部分和BM1、BM2皮带机后半部分润滑点，4号、5号油站分别负责BX1-1、BX2-1皮带机后半部分润滑点。6号油站负责BM1、BM2皮带前半部分润滑点。以上6个油站通过光纤与皮带机系统的中控室进行通信，中控室监控电脑实时监控润滑油站的运行情况。

五、使用效果

合理的定量润滑设备故障率减少，设备的产能提高，设备的使用寿命延长。由于润滑油采用集中补充，减少污染，减少了损耗。由于润滑油压力高，保证了润滑油可以加注到轴承中。加油点固定，减少了对润滑点漏加和人为不加油现象。润滑点的实时监控，能及时发现堵塞和泄漏的地方，为及时处理故障提供了依据，减轻了工人的劳动强度。精确的计量加油量，避免了过量加油，节约润滑油约35%。降低了设备维护成本。加油工人的劳动强度降低，人工数量和车辆使用量减少，皮带机系统的运营成本降低。

六、结语

港口皮带机系统采用智能润滑系统，因其技术含量高、给油精确、实时监控、精确报警，使皮带机设备的润滑管理又上了一个新台阶。具有加油点多、范围广，精确润滑等特性要求的设备采用智能润滑系统是发展趋势。

1 刘峰壁.设备润滑技术基础[M].广州：华南理工大学出版社.2012.9

2 吴晓铃主编.润滑设计手册[M].北京：化学工业出版社.2006.8

3 关子杰.润滑油与设备故障诊断技术（第二版）[M].北京：中国石化出版社.2007.1

4 黄志坚.润滑技术与应用[M]. 北京：化学工业出版社.2015.8

5 汪德涛,林享键主编.设备润滑手册[M].北京：机械工业出版社2009.9