斗轮堆取料机集中润滑系统智能化设计

刘金华

（国家能源集团煤焦化有限责任公司西来峰分公司，内蒙古乌海 016031）

1 斗轮堆取料机传统集中润滑系统应用现状

现有斗轮堆取料机配套集中润滑系统有很多种，一般采用中心油站集中供油，通过长距离双路输油管线输油，经各支路分配阀分配后，由毛细管线输送至各注油点[1]。该类型集中润滑系统原理结构如图1 所示。

图1 传统双线集中润滑系统

2.1 传统双线集中润滑系统的主要部件

（1）中心油站。中心油站由储油装置、油泵、电机、控制单元等组成[2]。储油装置一般采用圆形罐体，为整个集中润滑系统提供润滑脂供给。局部小型储油装置为倾倒式，由15 kg 包装桶倾倒加注；中心集中储油装置为自吸式，吸油泵由180 kg 储油桶中吸油至大型储油罐体。储油罐上部设置油位计检测润滑脂储量，下部设置过滤网或干路过滤器，过滤注油过程中混入的杂物。油泵采用齿轮式或往复式，驱动方式有电机驱动油泵或电机驱动气动油泵等方式，为润滑系统提供压力。油泵供油压力一般为30 MPa 左右，后端设置压力表等附件。电机采用小型三相异步电机或变频电机。

（2）主干油路。一级主干油路采用双线轮换供油方式，配置二路二通分配阀或单向阀，将油泵输出的带压润滑脂沿双路主干油路交替分配至二级分配阀。

（3）支路油路。支路油路采用两路两通及更多分支的二级、三级分配阀，通过比主干油路更细口径的管路，将润滑油输送至各润滑点。

2.2 传统双线集中润滑系统的缺陷

（1）压力及润滑油量分配不均。斗轮堆取料机作为大型集成化设备，润滑点繁多，间隔较远且不对称，润滑区域管路匹配只能采用折中原则就近划分，难以均衡分配，造成远端润滑点压力不足、近端润滑点压力过高。因压力、润滑点位分配不均，加之没有对各支路润滑时间的有效控制措施，造成各润滑点的进油量不均，近端与润滑点较少的支路进油较多，远端与润滑点较多的支路进油较少。斗轮堆取料机的传统集中润滑系统常见润滑区位划分，主要分为斗轮部位润滑区域、回转部位润滑区域、行走部位润滑区域、俯仰部位润滑区域等几大部位，而对于较为分散的皮带机各轴承、连杆结构各铰轴等部位往往舍弃或者润滑效果不良。

（2）润滑油路易泄漏。传统集中润滑系统管路布置复杂、行程较长、接头众多，且斗轮堆取料机存在较多活动部件，运行时振动大，导致管路接头易松动泄漏，造成断路润滑不良，泄漏的油污也对设备运行及人员行走形成安全隐患。

（3）系统耐候性差。传统集中润滑系统庞大复杂的长距离润滑管路暴露在外，冬季低温环境下，即使使用黏度较低的0#润滑油，仍难以正常运行，存在较大的低温局限性。

（4）自动化程度低。传统集中润滑系统一般在干路设有压力表、压力传感器，能够检测干路失压、超压等故障。控制单元可设定控制系统压力、启动时长、间隔时间等信息，并发出油位过低报警、超压及失压报警，实现一定程度的自动控制；但无法精确检测及控制各支路压力、油量等，有限的自动化交互无法满足长距离、多点位的复杂润滑系统要求。

（5）检修维护性差。传统集中润滑系统采用中心油站辐射式结构，输油路线长且复杂，易泄漏点较多，难以巡查到位；中心油站出现故障，将导致整个系统无法使用；自动化程度较低，难以准确显示故障位置及类型。

（6）经济性低。传统集中润滑系统管路复杂行程长，布设难度大；管路易泄漏，浪费润滑油脂；系统为整体式，易因为某一故障无法排除造成系统瘫痪而弃置。

2 斗轮堆取料机智能集中润滑系统研究

针对斗轮堆取料机作为大型移动集成化设备润滑点位多、分布广、行程长、落差大、使用环境恶劣的特点，对现有的双线集中润滑系统提出了针对性的改进方案，以期从根本上解决上文所述的诸多缺陷。该改进型智能集中润滑系统，摒弃了长距离主干油路分配至各支路油路的给油方式，而是根据各区域注油点分布情况，将所有润滑点位按集中就近的原则划分为若干个小型局部润滑区域，每个润滑区域设置独立的储油供油装置及压力、温度、流量等传感器，成为独立的区域润滑单元。润滑系统设置PLC 中央处理器，采集各区域润滑单元传送来的所有信息，经程序分析处理后，按照用户设定向各区域润滑单元智能发送各种执行指令，实现整机润滑系统自动交互式的智能运行，是一种真正自动化的润滑系统。斗轮堆取料机的智能集中润滑系统原理结构如图2 所示。

图2 智能集中润滑系统分区

2.1 集中润滑系统主要部件功能及作用

（1）中央控制系统。主要由中央PLC 处理器、I/O 设备等组成，其主要作用有：采集各区域润滑单元传感器信息，接收用户指令，分析处理数据指令，向各区域润滑单元发送执行指令等[3]。

（2）传感装置。主要包含油压传感器、流量传感器、温度传感器、液位传感器及各信号传输线路等。油压传感器采用黏稠液体专用型，设置于区域油站干路及各支路上，采集各管路油压，用于PLC 系统作管路泄漏、堵塞分析。流量传感器采用涡轮式，分布于各区域油站支路上，采集各管路输送的润滑油量，作为PLC向各润滑点定量供油的控制依据。温度传感器采集各区域管路温度，供PLC 做温度压力补偿及伴热装置启动依据。液位传感器布置于各区域油站的储油箱上，向PLC 提供储油量信息，实现低液位报警及断油停机功能。信号传输线路采用多芯信号线，并由钢制穿线管保护，进行稳定信号传输。

（3）执行元件。主要包含油泵、电磁分配阀、流量控制器等。根据润滑脂黏度阻力较大的特性，油泵采用动作效率较高的容积式柱塞泵，输出压力在40 MPa 左右，以达到有效的管路压力[3]。电磁分配阀采用二位二通至多路多通式，接收PLC 模块发送的指令，由电磁阀控制各路通断换向，实现科学有效分配的目的。流量控制器采用椭圆涡轮式，能够在某一支路达到设定流量时关闭该线路，防止注油量过大造成轴承高温和油脂浪费；带有远传功能的流量控制器能够兼作流量传感器，为PLC 提供支路润滑油量信号。

（4）其他部件。主要有过滤装置、伴热装置、保护装置等。过滤装置包含储油罐底部过滤网、泵前过滤器。油罐过滤网一般选用100 目不锈钢网。泵前过滤器为可更换滤芯式，带有污染指示，方便观察及拆卸更换。伴热装置有罐体加热器、管路伴热带等装置，配合管路保温层及外保护层，为低温环境下油路正常运行提供保障。保护装置主要有油路溢流阀、信号线穿线管等，保护油路、电路安全，防止破坏。

以回转平台润滑区域示例图为例，展示斗轮堆取料机智能集中润滑系统的工作原理，如图3 所示：

图3 回转平台润滑区域示例

2.2 改进后的主要优点

（1）稳定性高。智能集中润滑系统采用分散布置、集中控制的方式，使用信号传输线路代替长距离输油管路，杜绝了管路过长造成的泄漏、迟滞、易损、不均等诸多弊端，极大提高了润滑系统的整体稳定性。

（2）实现精准润滑。由于实现了小型化、局域化，引入了各支路的压力传感器、流量传感器等信号采集设备及多路电磁阀、流量控制器等精准执行装置，使得智能集中润滑系统各区域支路的状态能实时反馈，中央PLC 处理器也能够实时控制各支路润滑动作，对各末端注油点进行精准润滑。

（3）润滑分区划分合理。由于智能集中润滑系统采用了信号电缆控制代替长距离输油管路，使得润滑分区不受压差及距离限制，可以实现更为合理的润滑划分。本系统将润滑分区划分为斗轮部位润滑区域、回转平台润滑区域、行走机构润滑区域、俯仰平台润滑区域、尾车平台润滑区域，每个润滑区域就近分配注油点，涵盖了所有润滑点位。

（4）自动运行，润滑效率高。由于智能集中润滑系统采用了多区域集中远程控制模式，控制方式为PLC 程序控制，采集及控制信息丰富，可设计开发高效的润滑程序控制系统，实现自动化控制、多参数调节、全数据反馈等功能。润滑系统可根据用户输入的信息，分区域、定时、定量、全天候精准润滑，并可根据不同工况、季节自由设定程序。

（5）人机交互友好高效。智能集中润滑系统采用PLC 控制终端，可根据用户要求设计适用界面，接入和显示各类传感信息，通过键盘、触屏等装置对输入信息、控制参数进行自由设定，可操作性极高。由于界面可实时显示各区域润滑系统的信息，甚至可具体到某一润滑点位，操作人员无需具备特殊技能也能直观简便地了解运行状况，准确读取故障信息，极大提高了工作效率。

（6）维护检修方便。由于智能集中润滑系统各区域润滑单元相对独立，PLC 中央处理系统界面集成了大量的传感信息，能够直观显示分区域故障，极大提高了维修效率。信号传输线路由金属穿线管保护，油路为金属管路，距离分布简短高效，这些设计从根本上杜绝了线路故障引起的查找繁琐、排除困难等问题。

（7）耐候性较好。本智能集中润滑系统采用信号传输线路取代传统长距离输油管线，短距离输油线路上设有伴热、保温等装置，大大提高了输油管路在低温、粉尘、振动、运动环境下的稳定性。

（8）经济效益好。智能集中润滑系统省略了大量主干线路输油管道，减少了管路接头泄漏造成的油脂浪费；其稳定性高、故障率低、易排查维修的特点，极大节省了维修费用；其自动化程度高、简便易用的优势，又大大降低了润滑人力的投入。

（9）具有可拓展性。智能润滑系统具有开源及可控性特点，可接驳轴承温度信号、轴承振动信号、环境温度等多种传感信号，通过预设数据比对，可实现轴承高温及振动补偿润滑、根据环境温度调控油温等功能。

3 结论

通过对传统双线集中润滑系统的使用观察，总结其存在的各项缺陷并分析产生原因，在此基础上对现有的集中润滑系统提出了针对性的改进方案，采用合理细分润滑区域、润滑区域小型化、远程集中控制的方式，从根本上解决了传统集中润滑装置的诸多缺陷。在今后的工作学习过程中，将持续研究斗轮堆取料机运行原理，总结工作经验，提出更多的合理化改进措施，为本行业发展做出努力。