油气润滑技术及应用

窦 锋，王 斌，寇 鹏，魏志毅

(中国重型机械研究院有限公司，陕西 西安 710032)

1 前言

油气润滑作为一种新型的润滑技术，广泛的应用于冷轧和平整机组中，能解决稀油润滑系统、干油润滑系统、油雾润滑系统等传统的单相流体润滑技术无法解决的难题，不仅大大延长了润滑件的使用寿命，而且对于环境改善也效果显著。

2 工作原理

利用压缩空气在管道内的流动，带动润滑油沿管道内壁连续不断的流动，将油气混合并输送至各个润滑点。压缩空气以恒定的压力(0.3～0.4 MPa)连续供给，而润滑油是根据各个润滑点的耗油量不同定量供给，因此必须使用油泵作为输油的动力源，还要采用分配器分别供给各个润滑点润滑油，油和气进入润滑点之前必须先进入油气混合阀，在油气混合阀里，流动的压缩空气把油吹成细小的油滴，附着在管壁上形成油膜，油膜随着气流的方向沿管壁流动，在流动过程中油膜的厚度逐渐减薄，但并不凝聚，如右图1所示。供油是间断的，间隔时间和每次的给油量都可以根据实际的耗油量进行调节。

油气润滑与油雾润滑相似，但又不同于油雾润滑。油气润滑与油雾润滑都是以压缩空气为动力将稀油输送到润滑点，不同的是油气润滑并不将油撞击为细雾，而是利用压缩空气流动把油沿管路输送到润滑点，因此不再需要凝缩。空气输送的压力较高，需要润滑多个润滑点时，是通过分配器将油气混合体均匀地分别输送到各个点。

图1 油气润滑原理图Fig.1 Schematic diagram of oil-air lubrication

3 设备组成

油气润滑系统主要由供油泵站、油气混合器、油气分配器、电气控制装置等组成。供油泵站主要用来提供润滑所需要的润滑油，油气混合器主要是将润滑油与压缩空气均匀地混合在一起，油气分配器主要是进行油的计量和分配，即可以将泵供送来的润滑剂通过多个出口分配成几个相互等量或彼此不等量的支流，每个支流的润滑剂可以对应供给一个或数个润滑点，分配往每一个支流的润滑剂的剂量即为与该支流对应的(一个或数个)润滑点所需要的润滑量。油气润滑系统的电控装置采用PLC对系统进行实时监控，在故障诊断与显示方面还采用带液晶显示器的操作面板对系统的参数(如哪一台泵投入工作、泵工作的间隔时间等)进行设定，并对系统的运行状况进行显示、监控，系统出现故障时立即报警并停止运行直到故障排除，还可以提示故障类型和故障排除方法，从而使系统的自诊断功能更加完善，大大提高安全性及稳定性。

4 油气润滑和其它润滑方式的比较

油气润滑的润滑剂连续地到达润滑点，润滑剂不用进行加热，100%被利用，消耗量极小;润滑剂不被雾化，也不和空气真正融合，排放量极小，对人体健康无害，如果做成循环型系统，可实现零排放;可防止外界脏物、水或有化学危害性的流体侵入轴承座并危害轴承;适用于高速(或极低速)、重载、高温和轴承座受脏物、水及有化学危害性的流体侵蚀的场合;能对所有动作元件和流体实现监控;轴承使用寿命长。

干油润滑的方式是间断地，润滑剂不用进行加热，大部分润滑剂仅仅起填充及密封作用，并不真正起润滑作用，浪费严重，消耗量大;大量的油脂从轴承座中溢出并污染环境或其它介质，每次更换轴承时都要对轴承上粘附的厚厚的油脂进行清洗;轴承座内没有正压，外界脏物、水或有化学危害性的流体会侵入轴承座并危害轴承;不适用于高速(或极低速)、重载、高温和轴承座受脏物、水及有化学危害性的流体侵蚀的场合;系统监控性能弱;轴承使用寿命是油气润滑

稀油润滑的方式是连续地，润滑剂需要加热，真正起润滑作用的润滑剂不到2%，大部分润滑剂起冷却作用，所有油品使用一段时间之后就得全部更换，再考虑到漏损，因此实际耗油量是油气润滑的10～30倍;部分润滑剂从轴承座的密封处排出，造成污染和浪费;轴承座内没有正压，外界脏物、水或有化学危害性的流体会侵入轴承座并危害轴承;适用于高速(或极低速)、重载场合，对高温环境的适应性差，不适用于轴承座受脏物、水及有化学危害性的流体侵蚀的场合;系统监控性能较强;轴承使用寿命是油气润

油雾润滑的方式是连续地，需对润滑剂进行加热与凝缩;因润滑剂粘度大小的不同而雾化率不同，润滑剂的利用率约60%，耗油量约是油气润滑的10倍;不足以阻止外界脏物、水或有化学危害性的流体侵入轴承座;雾化时有20%～50%的润滑剂通过排气进入外界空气中，成为可吸入油雾，对人体有害并污染环境;系统监控

5 实际应用

图2为油气润滑在某铜板带厂铜轧机上的应用，使用效果良好。轧机最高速度315 m/min，最大轧制力为8 000 kN，工作速度多集中在100～200 m/min，根据实际情况油量推荐范围:递进式分配器的每个行程监视时间为30 s;递进式分配器工作周期推荐设定范围是107～427 s，现场设定值为213 s;递进式分配器行程数推荐设定范围是2～8次，现场设定值为2次;递进式分配器总监视时间推荐设定范围是276～1067 s，现场设定值为533 s;油气流量延时时间设定值为30 s;压缩空气延时时间设定值为30 s。具体设定可根据使用情况进行调整，工作周期越长，供油量就越小，行程次数越多，供油量就越大。

图2 油气润滑示意图Fig.2 Sketch of oil-air lubrication

图3、图4分别为支撑辊和工作辊内置分配器组件装配图，从结构上看每个轴承或轴承上的每个润滑点及骨架式密封都得到了充分的润滑，并且腔内保持着一定的正压，可有效地防止外界乳化液或污物的进入，且这种内置分配器接入管路简单，拆卸清洗方便。

图3 支撑辊内置分配器组件装配图Fig.3 Subassembly diagram of built-in divider for back roll

图4 工作辊内置分配器组件装配图Fig.4 Subassemblydiagram of built-in divider for work roll

6 结束语

实践证明，油气流动所产生的气液两相膜的承载能力大大高于单相液体膜。油气润滑是一种精细润滑方式，要多少润滑量就给多少润滑量，绝不欠润滑，也不过润滑，因此油气润滑不仅能大量节约润滑油，而且可以保证有效润滑。这种少油润滑比起多油润滑不仅不会影响油膜的形成，反倒能够降低滚动摩擦损失。无论从润滑效果，还是从环境保护来看，油气润滑都是一项值得推广的技术。

［1］ 胡邦喜．设备润滑基础［M］．北京:冶金工业出版社，2002．

［2］ 汪德涛．润滑技术手册［M］．北京:机械工业出版社，1998．