CN108167632B - 连轧机稀油站污染预警治理系统及方法 - Google Patents

连轧机稀油站污染预警治理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及连轧机辅助设备技术领域，具体涉及连轧机稀油站污染预警治理系统及方法。连轧机稀油站污染预警治理系统，包括油箱、送油泵、若干个轧机送油管、若干个轧机回油管、若干个回油管传感器、箱底传感器、过滤机和控制装置，其特征在于，若干个轧机送油管通过多通管与送油泵出口连通，送油泵入口与油箱连通；回油管传感器安装在轧机回油管上，检测所安装轧机回油管油体的含水量并均与控制装置电连接；箱底传感器布置在底部；过滤机与油箱底部连通，并与控制装置电连接。本发明的实质性效果是：能够在线检测各轧机回油口油体水含量和油箱水含量，集成了污染润滑油的过滤处理系统，能够及时预警润滑油系统渗水，并自动净化润滑油。

Description

连轧机稀油站污染预警治理系统及方法
技术领域
本发明涉及连轧机辅助设备技术领域，具体涉及连轧机稀油站污染预警治理系统及方法。
背景技术
目前的连铸连轧生产线的连轧机是由12台轧机组成，每台轧机通过减速机带动一对轧辊，轧机的减速机齿轮箱由统一的润滑系统供给润滑油。由于生产线采用热轧工艺，需要不断用冷却水给轧辊冷却。如果某一台或某几台的骨架密封的密封性失效，会造成冷却水渗漏到轧机减速机齿轮箱润滑油中，而后流入统一的润滑油油箱，污染全部的润滑油。水进入润滑油中，会增加润滑油的乳化程度，使润滑油的润滑性能下降，导致齿轮间磨损加大，产生噪音和震动。如果进水严重还可能会造成轴承和齿轮的损坏。目前生产线现一旦发生骨架密封的密封性失效，则会造成以下方面的困扰：1.无法第一时间得知润滑油系统有水渗入，只能通过润滑油系统液位在缓慢上涨得知，而这中间至少经历了12个小时；2.不能马上判断出泄漏点，只能耗时耗力的去挨个排查全部轧机的骨架密封，如果泄露点比较隐蔽，导致最终没有发现泄露点，则只能把轧机机架上的骨架密封全部更换，造成成本的上升和工时的浪费；3.当有水渗入到润滑油中后，不能立即把水从油品中分离出来，只能将被污染润滑油全部更换成新油重新启动生产线，而被污染的润滑油则需要运送到专门的过滤机进行处理，而更换全部润滑油非常耗时，严重影响生产线的生产效率。因而需要研发出能够及时预警连轧机润滑系统的润滑油渗水污染的预警系统，和能在线净化润滑油的治理系统。
中国专利号CN 202599705 U，2012年12月12日，一种热轧机支承辊的油膜含水量取样装置，包括上端通过弯头、回油软管与轧机支撑辊连接、下端则与回油系统的硬管管路连接的三通接头，三通接头的另一端平行连接一取样装置，取样装置的取样组件的一端通过取样组件接头与三通接头连接，而手动球阀的一端则与取样组件的另一端的内部管路连接，手动球阀的另一端通过球阀接头与软管连接，软管再与一油水混合物容器连接。本发明的油水混合物取样效率高，拆装方便，且油水混合物取样速率可调节，能有效应对各种热轧机支承辊使用，且配合使用了管柱弹簧和阀芯密封环，其密封效果好，油水不易外漏，取样结果准确。但其需要手动操作，不能实现在线自动检测，而且不具备净化润滑油的能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前连轧生产线润滑系统润滑油渗水检测不及时，受污染润滑油处理不方便的问题。提出了一种能够在线检测各轧机回油口油体水含量和油箱水含量的润滑油污染预警系统，并集成了污染润滑油的过滤处理系统，能够及时预警润滑油系统渗水，并能够自动净化润滑油。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：连轧机稀油站污染预警治理系统，包括油箱、送油泵、若干个轧机送油管、若干个轧机回油管、若干个回油管传感器、箱底传感器、过滤机和控制装置，所述若干个轧机送油管通过多通管与送油泵出口连通，所述送油泵入口与油箱连通；所述若干个回油管传感器分别安装在所述若干个轧机回油管上，所述回油管传感器检测所安装轧机回油管中油体的含水量，所述若干个回油管传感器均与所述控制装置电连接；所述箱底传感器布置在所述油箱底部，所述箱底传感器检测油箱内油体含水量，所述箱底传感器与所述控制装置电连接；所述过滤机入口与油箱底部连通，过滤机出口与油箱连通，所述过滤机与控制装置电连接。
通过安装在轧机回油管上的回油管传感器能够检测出每台轧机回油中的含水量，通过安装在油箱底部的箱底传感器能够检测到油箱内油体的含水量，当某一时段检测到某台或某几台轧机回油中的含水量明显高于油箱内油体的含水量时，则可判定对应轧机的骨架密封的密封性失效，冷却水进入了润滑油中，此时需要停机更换对应轧机的骨架密封，当油箱内油体的含水量超过设定值时，则控制器启动过滤机，对油箱内的油体进行过滤，自动处理被污染的润滑油，从而避免了生产线停机进行润滑油更换的麻烦，节省了工时，提高了生产线的生产效率。
作为优先，所述油箱底部布置有向外凸起的回油仓，所述回油仓底部与轧机回油管连通，回油仓突出油箱底部的侧面与过滤机入口连通，回油仓顶部固定有与油箱壁形成L形油路的仓顶，所述箱底传感器布置在所述L形油路水平部，所述过滤机出口安装在油箱侧壁上并与油箱连通。
由于水的密度大于润滑油的密度，通过油箱底部凸起将轧机回油管内的回油导入油箱中，能使油中可能含有的水尽可能多地留在油箱下部，从而减小渗入的冷却水对润滑系统的影响，同时，通过底部进入的轧机回油管的回油，在回油仓的结构内需要全部流经L形油路的水平部，而L形油路的水平部则布置有箱底传感器，使箱底传感器能够有效的检测到全部回油的含水量，提高检测准确度，避免由于油箱过大，含水润滑油不流经箱底传感器导致检测结果偏差。
作为优先，所述轧机回油管分为两段，两段所述轧机回油管通过所述回油管传感器连通，所述回油管传感器包含壳体、绝缘层和回油电容，所述壳体呈圆筒形，所述圆筒形有横截面为长方形的中部通路、横截面为圆形的两端通路和连接中部通路和两端通路的过渡通路，所述回油电容固定在所述中部通路较长的对边上，回油电容与壳体之间布置有绝缘层，回油电容与控制器电连接。
作为优先，所述箱底传感器包括壳体、绝缘层和箱底电容，所述壳体外缘与所述L形油路内壁贴合，所述壳体内缘横截面呈长方形，所述箱底电容固定在所述内缘较长的对边上，所述箱底电容与壳体之间布置有绝缘层，所述箱底电容与控制器电连接。
流经电容极板间隙的流体能够影响电容的充放电，当流体总体的极性增强时，电容存储的电荷量增多，电容将发生充电过程；当流体总体的极性减小时，电容存储的电荷量减少，电容将发生放电过程；由于润滑油具有较低的极性而水具有较高的极性，因而利用这样的过程，可以通过检测电容的电流并通过运算，快速地得出油体中的含水量。
作为优先，所述轧机回油管分为两段，所述两段轧机回油管通过所述回油管传感器连通，所述回油管传感器包含壳体、绝缘层和回油电容，所述壳体呈弯管形，所述弯管形较短边有横基面为圆形的通路，所述弯管形较长边有横截面为长方形的中部通路、横截面为圆形的两端通路和连接中部通路和两端通路的过渡通路，所述回油电容固定在所述中部通路较长的对边上，回油电容与壳体之间布置有绝缘层，回油电容与控制器电连接。
由于水的密度高于润滑油，导致水在改变流动方向时将慢于润滑油，通过设定一个弯管改变润滑油和可能渗入的水的流向时，能使可能渗入的水更加靠近回油管传感器的内壁，从而能够提高回油管传感器的灵敏度。
作为优先，所述过滤机为活门排渣碟式分离机。离心式分离机利用润滑油和水的密度不同进行油水分离，能够以较小的成本和较高的效率进行润滑油和水的分离，而活门排渣的方式能够使提高分离机的效率。
连轧机稀油站污染预警治理方法，适用于所述的连轧机稀油站污染预警治理系统，包括以下步骤：A)对回油管传感器进行编号，以周期△t分别采集各回油管传感器的回油电容的电流值建立函数ix(t)，其中x为回油管传感器的编号，以周期△t采集箱底传感器的箱底电容的电流值建立函数id(t)；B)对ix(t)进行变换得到ix’(t)，计算式为：ix’(t)＝ix(t)+ix(t-T0)，其中T0＝L0/vs，L0为回油管传感器中回油电容极板长度，vs为回油管传感器中油体流速，t<T0时取ix(t-T0)的值为0，对id(t)进行变换得到id’(t)，计算式为：id’(t)＝id(t)+id(t-T0’)，其中T0’＝L0’/vs’，L0’为箱底传感器中箱底电容极板长度，vs’为箱底传感器中油体流速，t<T0’时取id(t-T0’)的值为0，取当前时刻前T时间至当前时刻作为工作时间段，对ix’(t)和id’(t)的在工作时间段内进行积分运算，运算结果分别记为Sx.n和Sd.n，其中n时间段标记；C)由Sx.n和Sd.n计算出检测得出的回油管油体含水量ηx.n和油箱油体含水量ηd.n，计算式为：
ηx.n＝aSx.n 2+bSx.n 3/2，
ηd.n＝a’Sd.n 2+b’Sd.n 3/2，
其中a和b为回油管油体含水量ηx.n计算式的平方项设定系数和3/2次方项设定系数，a’和b’为油箱油体含水量ηd.n计算式的平方项设定系数和3/2次方项设定系数；D)比较ηx.n与ηd.n的大小，若ηx.n大于ηd.n的1.5倍，则判断对应编号的回油管传感器所安装的轧机存在漏水情况，此时控制器发出警告；E)若ηd.n的值超过设定值，则控制器开启过滤机对油箱中的油体进行过滤，直到ηd.n的值低于设定值。
作为优选，所述回油管油体含水量ηx.n计算式的平方项系数a的计算式为：a＝a0+kR0 2，其中a0为设定常数，R0为回油管直径，k为二次项设定系数。
本发明的实质性效果是：能够在线检测各轧机回油口油体水含量和油箱水含量，集成了污染润滑油的过滤处理系统，能够及时预警润滑油系统渗水，并自动净化润滑油。
附图说明
图1为连轧机稀油站污染预警治理系统结构图。
图2为油箱回油仓横截面图。
图3为连轧机稀油站污染预警治理方法流程框图。
其中：1、送油泵，2、过滤机，3、油箱，4、仓顶，5、箱底传感器，6、回油仓，7、轧机回油管。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
如图1所示，为连轧机稀油站污染预警治理系统结构图。每个轧机上都配备有减速箱，每个轧机减速箱都通过统一的润滑系统供给润滑油，统一的润滑系统包括油箱和送油泵，送油泵入口与油箱连通，送油泵出口通过多分管与每个轧机减速箱连通，为每个轧机减速箱提供润滑油，每个轧机减速箱都接出一条轧机回油管，轧机回油管通过多分管与油箱连通，在每个轧机回油管内都布置有回油管传感器，检测回油管内油体的含水量并均与控制装置电连接，油箱底部布置有回油仓并安装有箱底传感器，回油仓使全部回油均需流经箱底传感器，箱底传感器检测流过的油体的含水量并与控制装置电连接，在油箱外布置有一个过滤机，过滤机入口与油箱底部连通，过滤机出口与油箱连通，过滤机能够净化油箱中的油体，排除油体内还有的水分。工作时送油泵将油箱内的润滑油通过轧机送油管送入个轧机减速箱内，而后经过轧机回油管将润滑油回收到油箱中，当润滑油流经回油管传感器时，回油管传感器将对油体中的含水量进行检测，控制装置通过回油管传感器和箱底传感器获得各个回油管油体内的含水量和油箱内油体的含水量，从而能够判断是否有轧机的骨架密封失效导致冷却水渗入润滑油系统，以及油箱内的油体含水量是否超过设定值，进而发出警告或启动过滤机。
如图2所示，为油箱回油仓横截面图，回油仓6布置在油箱3底部，并部分突出油箱3底部，突出部分的底部与轧机回油管7连通，突出部分的侧面与过滤机2入口连通，回油仓6伸入油箱3的部分布置有仓顶4，仓顶4与油箱3内壁形成L形油路，L形油路的水平部分布置有箱底传感器5，送油泵1的入口与油箱连通，送油泵1的出口与轧机送油管连通。由于水的密度大于润滑油的密度，通过油箱3底部凸起将轧机回油管7内的回油导入油箱3中，能使油中可能含有的水尽可能多地留在油箱3下部，从而减小渗入的冷却水对润滑系统的影响，同时，通过底部进入的轧机回油管7的回油，在回油仓6的结构内需要全部流经L形油路的水平部，而L形油路的水平部则布置有箱底传感器5，使箱底传感器5能够有效的检测到全部回油的含水量，提高检测准确度，避免由于油箱3过大，含水润滑油不流经箱底传感器5导致检测结果偏差。
作为可选的实施例，轧机回油管7分为两段，两段轧机回油管7通过回油管传感器连通，回油管传感器包含壳体、绝缘层和回油电容，壳体呈圆筒形，圆筒形有横截面为长方形的中部通路、横截面为圆形的两端通路和连接中部通路和两端通路的过渡通路，回油电容固定在中部通路较长的对边上，回油电容与壳体之间布置有绝缘层，回油电容与控制器电连接。
作为可选的实施例，箱底传感器5包括壳体、绝缘层和箱底电容，壳体外缘与L形油路内壁贴合，壳体内缘横截面呈长方形，箱底电容固定在内缘较长的对边上，箱底电容与壳体之间布置有绝缘层，箱底电容与控制器电连接。流经电容极板间隙的流体能够影响电容的充放电，当流体总体的极性增强时，电容存储的电荷量增多，电容将发生充电过程；当流体总体的极性减小时，电容存储的电荷量减少，电容将发生放电过程；由于润滑油具有较低的极性而水具有较高的极性，因而利用这样的过程，可以通过检测电容的电流并通过运算，快速地得出油体中的含水量。
作为可选的实施例，轧机回油管7分为两段，两段轧机回油管7通过回油管传感器连通，回油管传感器包含壳体、绝缘层和回油电容，壳体呈弯管形，弯管形较短边有横基面为圆形的通路，弯管形较长边有横截面为长方形的中部通路、横截面为圆形的两端通路和连接中部通路和两端通路的过渡通路，回油电容固定在中部通路较长的对边上，回油电容与壳体之间布置有绝缘层，回油电容与控制器电连接。由于水的密度高于润滑油，导致水在改变流动方向时将慢于润滑油，通过设定一个弯管改变润滑油和可能渗入的水的流向时，能使可能渗入的水更加靠近回油管传感器的内壁，从而能够提高回油管传感器的灵敏度。
作为可选的实施例，过滤机为活门排渣碟式分离机。离心式分离机利用润滑油和水的密度不同进行油水分离，能够以较小的成本和较高的效率进行润滑油和水的分离，而活门排渣的方式能够使提高分离机的效率。
如图3所示，为连轧机稀油站污染预警治理方法流程框图，工作时先对回油管传感器进行编号，而后控制装置以一定周期读取全部回油管传感器的数据，并取当前时刻前T时刻开始至当前时刻作为工作时段，在工作时段内对流经传感器的电流的正值进行积分运算，而后根据计算运算结果计算出检测到的含水量。具体为：以周期△t分别采集各回油管传感器的回油电容的电流值和箱底传感器的箱底电容的电流值建立函数ix(t)和id(t)，其中x为回油管传感器的编号；对ix(t)进行变换得到ix’(t)，计算式为：ix’(t)＝ix(t)+ix(t-T0)，其中T0＝L0/vs，L0为回油管传感器中回油电容极板长度，vs为回油管传感器中油体流速，t<T0时取ix(t-T0)的值为0，对id(t)进行变换得到id’(t)，计算式为：id’(t)＝id(t)+id(t-T0’)，其中T0’＝L0’/vs’，L0’为箱底传感器中箱底电容极板长度，vs’为箱底传感器中油体流速，t<T0’时取id(t-T0’)的值为0；取当前时刻前T时间至当前时刻作为工作时间段，对ix’(t)和id’(t)的在工作时间段内进行积分运算，运算结果分别记为Sx.n和Sd.n，其中n时间段标记，即第一个被计算的工作时间段n的值为1，第二个被计算的工作时间段n的值为2，以此类推；由Sx.n和Sd.n计算出检测得出的回油管油体含水量ηx.n和油箱油体ηd.n，计算式为：
ηx.n＝aSx.n 2+bSx.n 3/2，
ηd.n＝a’Sd.n 2+b’Sd.n 3/2，
其中a和b为回油管油体含水量ηx.n计算式的平方项设定系数和3/2次方项设定系数，其值由实验室条件下获得，a’和b’为油箱油体含水量ηd.n计算式的平方项设定系数和3/2次方项设定系数，其值由实验室条件下获得。而后通过对比回油管道内油体的含水量和油箱内油体的含水量，即比较ηx.n与ηd.n的大小，若ηx.n大于ηd.n的1.5倍，则判断对应编号的回油管传感器所安装的轧机存在漏水情况，此时控制器发出警告。若ηd.n的值超过设定值，则控制器开启过滤机对油箱中的油体进行过滤，直到ηd.n的值低于设定值。
作为可选的实施例，回油管油体含水量ηx.n计算式的平方项系数a的计算式为：a＝a0+kR0 2，其中a0为设定常数，R0为回油管直径，k为二次项设定系数。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.连轧机稀油站污染预警治理系统，包括油箱、送油泵、若干个轧机送油管、若干个轧机回油管、若干个回油管传感器、箱底传感器、过滤机和控制装置，其特征在于，
所述若干个轧机送油管通过多通管与送油泵出口连通，所述送油泵入口与油箱连通；
所述若干个回油管传感器分别安装在所述若干个轧机回油管上，所述回油管传感器检测所安装轧机回油管中油体的含水量，所述若干个回油管传感器均与所述控制装置电连接；
所述箱底传感器布置在所述油箱底部，所述箱底传感器检测油箱内油体含水量，所述箱底传感器与所述控制装置电连接；
所述过滤机入口与油箱底部连通，过滤机出口与油箱连通，所述过滤机与控制装置电连接；
所述油箱底部布置有向外凸起的回油仓，所述回油仓底部与轧机回油管连通，回油仓突出油箱底部的侧面与过滤机入口连通，回油仓顶部固定有与油箱壁形成L形油路的仓顶，所述箱底传感器布置在所述L形油路水平部，所述过滤机出口安装在油箱侧壁上并与油箱连通。
2.根据权利要求1所述的连轧机稀油站污染预警治理系统，其特征在于，
所述轧机回油管分为两段，两段所述轧机回油管通过所述回油管传感器连通，所述回油管传感器包含壳体、绝缘层和回油电容，所述壳体呈圆筒形，所述圆筒形有横截面为长方形的中部通路、横截面为圆形的两端通路和连接中部通路和两端通路的过渡通路，所述回油电容固定在所述中部通路较长的对边上，回油电容与壳体之间布置有绝缘层，回油电容与控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的连轧机稀油站污染预警治理系统，其特征在于，
所述箱底传感器包括壳体、绝缘层和箱底电容，所述壳体外缘与所述L形油路内壁贴合，所述壳体内缘横截面呈长方形，所述箱底电容固定在所述内缘较长的对边上，所述箱底电容与壳体之间布置有绝缘层，所述箱底电容与控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的连轧机稀油站污染预警治理系统，其特征在于，
所述轧机回油管分为两段，所述两段轧机回油管通过所述回油管传感器连通，所述回油管传感器包含壳体、绝缘层和回油电容，所述壳体呈弯管形，所述弯管形较短边有横基面为圆形的通路，所述弯管形较长边有横截面为长方形的中部通路、横截面为圆形的两端通路和连接中部通路和两端通路的过渡通路，所述回油电容固定在所述中部通路较长的对边上，回油电容与壳体之间布置有绝缘层，回油电容与控制器电连接。
5.根据权利要求1或2所述的连轧机稀油站污染预警治理系统，其特征在于，
所述过滤机为活门排渣碟式分离机。
6.根据权利要求3或4所述的连轧机稀油站污染预警治理系统，其特征在于，
所述过滤机为活门排渣碟式分离机。
7.连轧机稀油站污染预警治理方法，适用于如权利要求6所述的连轧机稀油站污染预警治理系统，其特征在于，
包括以下步骤：
A)对回油管传感器进行编号，以周期△t分别采集各回油管传感器的回油电容的电流值建立函数ix(t)，其中x为回油管传感器的编号，以周期△t采集箱底传感器的箱底电容的电流值建立函数id(t)；
B)对ix(t)进行变换得到ix’(t)，计算式为：ix’(t)＝ix(t)+ix(t-T0)，其中T0＝L0/vs，L0为回油管传感器中回油电容极板长度，vs为回油管传感器中油体流速，t<T0时取ix(t-T0)的值为0，对id(t)进行变换得到id’(t)，计算式为：id’(t)＝id(t)+id(t-T0’)，其中T0’＝L0’/vs’，L0’为箱底传感器中箱底电容极板长度，vs’为箱底传感器中油体流速，t<T0’时取id(t-T0’)的值为0，取当前时刻前T时间至当前时刻作为工作时间段，对ix’(t)和id’(t)的在工作时间段内进行积分运算，运算结果分别记为Sx.n和Sd.n，其中n时间段标记；
C)由Sx.n和Sd.n计算出检测得出的回油管油体含水量ηx.n和油箱油体ηd.n，计算式为：
ηx.n＝aSx.n 2+bSx.n 3/2，
ηd.n＝a’Sd.n 2+b’Sd.n 3/2，
其中a和b为回油管油体含水量ηx.n计算式的平方项设定系数和3/2次方项设定系数，a’和b’为油箱油体含水量ηd.n计算式的平方项设定系数和3/2次方项设定系数；
D)比较ηx.n与ηd.n的大小，若ηx.n大于ηd.n的1.5倍，则判断对应编号的回油管传感器所安装的轧机存在漏水情况，此时控制器发出警告；
E)若ηd.n的值超过设定值，则控制器开启过滤机对油箱中的油体进行过滤，直到ηd.n的值低于设定值。
8.根据权利要求7所述的连轧机稀油站污染预警治理方法，其特征在于，
所述回油管油体含水量ηx.n计算式的平方项系数a的计算式为：a＝a0+kR0 2，其中a0为设定常数，R0为回油管直径，k为二次项设定系数。
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