矿山主体设备润滑系统的信息化、自动化升级与应用

宁振明

（河北钢铁集团滦县司家营铁矿，河北 唐山 063700）

1 传统矿山设备普遍状况

球磨设备是金属矿山的常见设备，更是生产过程中的主要设备。由于球磨机设备使用寿命基本伴随着矿山开采的整个周期，受出厂时技术条件制约，传统球磨机设备的信息化、自动化程度普遍较低。特别是关键部位运行数据的采集、信息传输与显示、配套润滑系统的自动化控制等普遍存在不足。

球磨机设备作为选矿生产的关键设备，在生产过程中载荷巨大，同时也保持很高的作业率。设备传动采用开式齿轮传动方式，主要特征为：重载、低速、结构尺寸较大，工作条件苛刻。原有润滑方式存在多方面的不足，一直制约着设备润滑管理的提升和整个球磨系统作业率的进一步提高，主要存在以下缺点：

（1）润滑系统依靠手动且仅能在一定范围内调整，对作业人员的技能水平及责任心具有很大的依赖性；滴溅式的润滑方式造成齿轮啮合过程部分位置出现润滑死角，润滑效果不均衡。

（2）不能及时掌握设备实际运行数据，并对润滑系统进行调整。

（3）固化的润滑标准容易导致出现设备润滑不足或润滑过量的情况，润滑不足容易造成设备部件的不正常磨损，润滑过量又会造成油品的浪费和环境的污染。

（4）对作业人员的高度依赖造成系统运行不确定性增加，并造成作业人员劳动强度过大。

设备运行过程中原有运行状态的监测，基本以人工巡视、现场经验判断为主。这对巡检人员责任意识，巡检频度要求很高。不同巡检人员技能水平高低不平，设备运行状态变化趋势的无法精确掌握等，均制约着设备日常工作中的运行效果，进而影响设备整个的使用寿命。随着设备管理理论的发展，维护方式从“无能力无意识”逐步向“有能力有意识主动”进行转变成为了设备管理的主要方向，设备智能化润滑技术的发展也为大型矿山设备润滑系统的升级提供了动力，使得司家营铁矿球磨机设备进行智能化升级与应用成为必要且可行。

2 设备信息化、自动化升级的方向

（1）升级的方案一定要选择成熟可靠的技术方案，必须保证设备的安全可靠运转，同时技术的选择一定要满足经济合理的原则。

（2）对矿山主体设备关键点位的数据采集是实现整个信息化升级的基础，点位的选择一定要合理，数据采集设备的稳定性必须要可靠。

（3）数据的处置与分析是整个自动化联动的依据，因此一定要合理的做好信息的传输、数据的分析及结果的反馈工作。

（4）集中的控制系统是整个信息化、自动化运转的关键，必须保证数据的分析与自动化的联动功能同步实现。

3 信息化、自动化的改造升级方案

本项目的总体思路是在球磨机主要部位布置传感器并对振动、温度等关键运行参数进行实时性的监测，并安装智能化的喷油润滑系统，使整个喷油润滑系统能够依据现场运行参数的变化对喷油量、喷油角度、喷油周期等进行全面的调整，进而实现对球磨机设备喷油润滑系统整体性的智能化改造。

升级内容主要包括3 方面内容。

3.1 数据采集系统的布置与安装

对各球磨设备动力及传动部位布置多点位的传感器，电机驱动端和风扇端各布置1 个；小齿轮两侧轴承各布置1 个；每个主轴承布置2 个测点；每台球磨机设备布置监测点位共计8 个，采集数据以温度和振动为主，并做好现场数据采集设备与控制系统的接口工作。

监测点位布置示意图：

图1 矿山球磨设备监测点位布置示意图

3.2 润滑系统主体设备的安装

润滑站的安装：润滑站由高压气动柱塞泵、称重集成、压力传感器、控制柜等几部分组成，润滑站为系统的核心单元，主要作用是提供动力源和指挥各个雾化喷头工作，收集雾化喷头工作状态，同时承载着与主机的连锁，当油桶油位低时发送信号给系统报警提示更换油桶，气动润滑泵是管道压力的动力源，当管道压力低时润滑泵开始启动，当管道压力高时润滑泵停止运行，控制柜是整个润滑系统的核心单元，控制着雾化喷头的运行及状态的收集，同时也对润滑站、喷头及传感器实时监测，按照既定的逻辑程序执行。

给油器的安装：由计量装置、电磁阀和智能信息处理模块组成,电磁阀是给油的执行单元,由智能信息处理模块控制并收集传感器信息，并将喷头工作状态反馈给主控系统。

润滑喷头的安装：雾化喷头安装于齿轮传动部位，通常由多个喷头对开齿进行雾化润滑，每个喷头安装一个电磁阀及一个流量传感器进行控制，保证单个喷头的喷油量可以控制，同时任何一个喷头堵塞不影响其他喷头正常工作，每一个喷头的工作状况能通过人机交互界面观察到。

空气动力系统的安装：润滑泵的作业过程，润滑油脂的雾化过程均以压缩空气作为动力输出，因此各系列需单独布置小型空气压缩机设备并布置管路与现场润滑喷头进行连接。

3.3 控制系统的安装

控制箱：喷油周期、控制和监控系统运行（低油位报警、低气压报警、监控系统状态、现场启动），可与总控相连，监控系统工作状态，并具备本地/远程的转换功能。

HMI 监视系统：通过人机界面操作员可监视并操作在线喷雾润滑系统。

系统采用触摸屏进行控制，同时监控设备润滑状况，系统中所有雾化喷头喷油状态实时可见，监控系统中包含雾化喷头运行记录及故障记录等诸多功能。系统具备软件升级服务，通过对软件部分的不断升级，完善增加系统功能。

4 升级的创新点与实施效果

4.1 关键创新点

球磨设备原有润滑系统的作业方式标准固化，仅能进行一定范围内手动调整，对作业人员的技能水平及责任心具有很大的依赖性；对作业人员巡检的过度依赖造成作业人员劳动强度过大并不能及时掌握设备实时运行数据；固化的润滑标准容易导致出现设备润滑不足或润滑过量的情况，润滑不足容易造成设备部件的过早磨损，润滑过量又会造成油品的浪费和环境的污染。

润滑系统的智能化升级改造最大程度利用现场监测技术、智能化技术的发展成果，从以下多方面进行系统性的升级与提升：①每台设备不同检测部位传感器的精确布置，使得设备运行状况能够得到实时精确的检测，并为整个喷油润滑系统的调整提供数据支撑。②智能在线喷雾润滑系统与主机连锁，设备停机，在线喷雾润滑自动停止。每个点的喷油量，循环时间根据实际需要任意可调，单点喷油量精确到1ml。③每台设备设多个雾化喷头，各个雾化喷头的喷油制度及喷油量可随意调节，控制系统可实现雾化喷头的不相同喷油制度。计量装置即时监测雾化喷头喷油状态，有故障及时报警。用计量传感器与电磁阀实现雾化喷头故障的一对一检测。堵塞点及时发现及时处理。

4.2 实施效果

直接效益：

（1）对齿轮的保护：智能在线喷雾润滑此举能有效防止润滑失效带来的润滑隐患，防止齿轮损伤的进一步恶化，延长齿轮寿命。

（2）人工成本：智能在线喷雾润滑的革新基本上告别了人员的现场操作，全信息化管理体系，通过智能在线喷雾润滑软件可对系统进行全面管理。

（3）动力的消耗：智能在线喷雾润滑的革新促使开齿都达到精益润滑的目的，润滑是减少摩擦最行之有效的办法，摩擦是动力消耗最大的一部分，每个润滑部位的精益润滑是减少动力消耗最行之有效的方法。同时减小了油池对开齿的阻力，一定程度上能够减小电能的消耗。

（4）摩擦副的使用寿命：智能在线喷雾润滑的革新旨在于对每一个摩擦副进行智能在线喷雾润滑，合理的润滑是延长摩擦副部件寿命最有效的办法。

（5）维护费用的降低：设备使用寿命的延长，直接影响着设备的维护费用、维护工器具及人力的投入。

间接效益：

（1）作业率的提高：时间开动率、性能开动率、合格品率的提高是每一个生产企业的追求，智能在线喷雾润滑通过降低设备故障率，进而促进整体作业率的提高。

（2）故障的快速诊断：智能在线喷雾润滑系统对每个喷头的状态进行监控并诊断，智能在线喷雾润滑通过智能诊断能够很快的查找到故障原因，提高作业效率。

（3）污染排放的降低：溢出设备的油脂造成工作环境的恶化，通过改造改变油脂溢出设备的现状。

（4）设备的巡检安全：设备润滑状况监测在以往的巡检过程中多数通过肉眼观看，每次都要亲临现场，无疑增加设备巡检人员的安全隐患，智能在线喷雾润滑系统可以通过智能人机交互界面看到每一个雾化喷头的喷油状况，减少设备巡检带来的安全隐患。

5 推广前景

升级后的球磨设备齿轮传动系统振动明显降低，整个齿轮啮合面的润滑死角全面消除，同时通过对喷油润滑量及喷油润滑周期的精确控制，避免过度润滑造成润滑油脂的浪费及废油对现场环境造成污染。球磨机设备作为各型矿山选矿生产的主体设备，润滑系统智能化升级成功对于实现矿山主体设备润滑系统换代升级提高设备效率有很大的推广意义。

6 结语

精细化是二十一世纪设备管理关键词，随着设备管理理论的发展，设备自动化程度的不断提高，设备智能在线喷雾润滑的方式也在不断的进步。设备维护方式从“无能力无意识”向“有能力有意识主动”进行转变成为设备管理的必然趋势，大型矿山设备运行状况决定着整个企业正常生产的顺利进行，设备管理理念从传统的固化、粗犷方式向精确可靠的信息化、自动化方向转变必然成为设备管理进步的方向，也会为大型设备正常运转提供强有力的保证。