冷轧厂轧机油气润滑系统优化及改进

郭利 陈雷

摘要：本文重点探讨了油气润滑的特点和工作原理，阐述了REBS油气润滑系统在某冷轧厂轧机工作辊和中间辊径向轴承润滑中的应用及优化，并简单介绍了应用中油气润滑系统存在的不足和改善措施。

关键词：油气润滑；径向轴承；原理；优化；改善措施

前言

油气润滑是新型的“气流两相流体”技术的典型工业应用。油气润滑因具有润滑效果好、耗油量低、可精确计量给油、可实现高速自动控制和可使用润滑油品黏度范围大等优点，在自动化程度高的工业领域得到了广泛应用，尤其是在高温、高速、重载和使用环境恶劣的冶金领域的辊道运输线、单机架和串列机架冷轧机、线材轧机的高速转动导向装置以及连铸设备等。

1.油气润滑的工作原理

1.1 油气润滑的形成和本质

在一个管状的空间内，连续间断给定的润滑油被2～4bar的压缩空气从一端吹向另一端的连续作用下，润滑油在“附壁效应”的作用下从颗粒状态逐渐吹散和变薄，形成无雾化沿管壁连续流动的气动波浪油膜，即形成了“气液两相流体”中的油气。

单相流体油和单相流体压缩空气混和后就形成了两相油气混合流，两相油气混合流中油和压缩空气并不真正融合，而是在压缩空气的流动作用下，带动润滑油沿管道内壁不断地螺旋状流动并形成一层连续油膜最后以精细的连续油滴的方式喷到润滑点。

1.2 油气润滑的润滑机理

沿管壁连续流动的气动波浪油膜到达润滑点后，在摩擦副表面形成油膜，隔绝相互摩擦的表面，使干摩擦状态变为液体摩擦状态或准液体摩擦状态；流动的压缩空气可以冷却摩擦副，带走热量，阻止润滑油高温碳化。同时压缩空气使摩擦副腔内形成正压，可避免外部环境中的赃物和腐蚀流体侵入摩擦副，保证了摩擦副良好的工作环境。

2.油气润滑的特点

油气润滑就是应用“气液两相流体”原理进行工作的，与传统的润滑方式（如干油、稀油和油雾润滑）相比，主要特点可归结为：

（1）润滑效率高，可以大幅提高轴承的使用寿命。由于油气润滑在供油量、轴承温度和摩擦三者间找到了最佳平衡点，即用最小的供油量达到降低轴承温度和有效润滑的最佳效果，润滑剂的利用率几乎达100%。

（2）耗油量低。我厂五台轧机工作辊和中间辊径向轴承采用油气润滑全年的稀油消耗量仅为4800L，而采用普通的轴承稀油润滑系统的耗油量全年高达96000L，油气润滑的耗油量只是轴承稀油润滑系统耗油量的1/20。

（3）大幅降低了设备的运行和维护费用。提高了轴承的寿命，使轧机的运行和维护费用大幅降低。

（4）适用于高速、高温、重载及流体侵蚀的场合。油气润滑在运动的轴承部件之间形成尽可能薄的润滑油膜，不因过润滑而产生多余的热量，另外压缩空气是一种理想的冷却剂，它不仅能使轴承散热并降低轴承的温度，而且在轴承座内部保持正压，起到良好的密封作用，有效地防止外部流体或赃物侵入轴承。

（5）监控手段完美，机电一体化程度高。油气润滑系统对油压、气压、给油量及轴承座内状况均可进行监控及显示，通往轧辊轴承的油气混合物可由流量监控装置PRX监视，PRX和装有双向单向阀的快速接头配合使用可监视轴承座上是否得到了适量的油气混合物.

3.油气润滑系统在该冷轧厂轧机润滑上的应用

3.1 轧机工作辊和中间辊径向轴承油气润滑系统的构成

德国REBS润滑设备公司提供的油气润滑系统不但拥有一般油气润滑系统共有的优点外，还具有全自动、免维护、高可靠性和易于与AO4油气润滑系统由主站、五个卫星站和中心控制柜组成；主站通过齿轮泵和递进式分配器向五个卫星站连续间断供油并实现润滑油的第一次分配；卫星站通过油气混合器完成油气混合、递进式分配器完成油气第二次分配和输送到各个润滑点，在进入辊子径向轴承润滑腔以前通过内置式TURBOLUB进行油气的第三次分配；采用SIMENS PLC 系统、触摸键盘和液晶显示器的中心控制柜完成系统数据设定、启停控制、元件工作状态和各润滑点润滑状态检查，同时实现与上级控制系统的PLC连接。AO4油气润滑系统共为40个润滑点提供润滑，40个润滑点内部通过内置式TURBOLUB进行了一比二的油气再次分配。AO4油气润滑系统布置在轧机机架高处平台上，控制柜和各端子密封良好，确保了水蒸气不会进入其内部。AO4油气润滑系统中的主要元器件包括齿轮泵、递进式分配器组、油气混合器和TURBOLUB分配器。

3.2该油气润滑系统存在的问题及解决办法

油气润滑系统虽然有诸多优点，但是在该厂应用上还存在些许不足，具体有以下几点：

（1）在换辊时油气润滑气缸经常被撞坏，导致止推轴承内润滑油供应间断；

（2）卫星站油气混合器和流量检测显示计之间的可视管接头处经常有渗油现象；

（3）油气润滑控制系统是独立于轧机其他控制系统之外，不便于辊子内油气润滑状况的监控。

经过从建厂以来的使用中总结出以下解决方案：

（1）将油气润滑气缸活塞上的磁环磁性增大，便于极限感应。定期更换油气润滑气缸位置感应极限。若换辊时气缸收回位置极限信号不到，电气方面在将极限信号短接处理后一定及时恢复，暂时没法恢复的一定要在点检记录上详细记录下来并交待下一班处理。换辊时，机械和电气方面维保人员要到场确认油气润滑气缸已收回到位，方可要求操作人员正常换辊。

（2）将油气润滑控制柜内可视软管布置结构加以改进。改造后软管的布置结构，软管长度增加，即使其材质过硬也便于拆卸和安装，而且还减少了维护点，更换软管所需的时间大大缩短了（大约0.5小时）。

（3）修改油气润滑控制程序，重新制作油气润滑控制HMI画面。将油气润滑控制连锁到轧机运行中，如果油气润滑量不足或油气润滑快速接头没有连接好，轧机速度降低或在监控画面上出现报警信息。轧机停机时，油气润滑关闭。

4.结论

该冷轧厂轧机按照前述计算参数进行设定和调试，系统运行正常。按照实际统计数据，油气润滑系统耗油量是轴承稀油润滑系统的1/20，延长了轴承的使用寿命，消除了因润滑不良烧坏轴承的现象，除按照周期向主站添加润滑油外，系统基本处于无故障运行状态。

参考文献：

[1]REBS油气润滑系统使用手册

[2]闫通海，何立东.气液两相液体冷却润滑技术及其应用