CN116518277A - 油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法，包括以下控制步骤：算出变频泵组的稳态下的正常转速；同时设定溢流压力值；常态下其中一个变频泵以正常转速运行；当油膜轴承油流总和大于油膜轴承运行最佳状态下的油流总和时，压力罐润滑油补充液位下降，当液位低于压力罐低液位时，则以正常转速+5%的转速进行运行；当泵则以正常转速+5%运行，如果压力罐仍然在低液位，则泵提速至以正常转速+10%；如果压力罐并非低液位也并非工作液位，则泵提速至正常转速+5%；如果压力罐处于工作液位，则泵恢复至正常转速的转速。本发明可以解决现有油膜轴承供油油流的精准性和稳定性差,导致大承载力下模块轧机稳点性差的问题。

Description

油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法

技术领域

本发明涉及钢铁制造设备技术领域，尤其是一种用于高速棒线材生产线精轧减定径机组模块轧机的油膜轴承润滑油的精确供油方法。

背景技术

在高速棒线材生产线上精轧减定径机组都是含有使用油膜轴承的悬臂辊模块轧机，油膜轴承的稳定控制直接决定着生产线的生产稳定性和生产成本。模块轧机油膜轴承的稳定性和承载力直接制约着高速棒线材的生产，特别是高速棒材近几年的兴起，有些初期投建的生产线经常面临着模块轧机油膜轴承承载能力设计有限、产品品规单一。在生产线需要拓宽生产工艺、特别是随着控轧控冷技术的应用，低温轧制模块轧机所需的承载力更大也容易出现油膜轴承承载力安全系数不够到导致的系统稳定差的问题。

面对以上问题按设计设计理论通常是提高油膜轴承的油品运动粘度或者增大油膜轴承型号等形式进行优化。但如果按此方法操作将需要付出大量的投资资金。本企业高速棒材生产线减径稀油站油箱容积为40立方米/个，按油箱总容积85%计算灌装，两条高速棒材减径机组共四个油箱需要136立方米，合计122吨，油品按市场价20800元/吨计算，需要费用为：253.76万元。同时增大油品运动粘度大时当温度低时会导致系列压力波动大、油膜轴承油流波动大，不利于系统的稳定。所以如果通过换油增大油品运动粘度不仅会耗费大量的财力还有可能无法彻底解决现在的问题。如果在考虑增大油膜轴承的宽径比就需要改进、提升模块轧机机型成本更高，同时牵扯到后期备件的消耗问题，大大增大了投入成本。

针对本企业高速棒材生产线减径机组系统能满足生产只是稳定性不足，所以对整个模块轧机系统进行了系统的跟踪和数据分析，也利用停机时间对其进行一系列试机实验，得出油膜轴承供油稳定且供油量较大时油膜轴承运行更稳低，所以对油膜轴承供油油流的精准稳定控制可以解决大承载力下模块轧机稳点性差的问题。

本企业现有高速棒材生产线精轧减定径机组的油膜轴承润滑油供油系统，油站采用工频泵每台泵供给的油量是固定的，如果油泵供油量大于系统润滑用油量的总和，油就会憋在系统管道内导致系统压力升高，使得供油口附近溢流。当系统产生溢流时系统的溢流量无法精准控制，可能会导致油膜轴承供油量的波动，从而使的油膜轴承油膜层不稳定极易出现辊箱烧损。

本企业现有的供油系统除了供油膜轴承还要供模块轧机系统的其他轴承和齿轮，供油系统不稳定时极易出现大量的供油流向油膜轴承以外的其他轴承和齿轮，导致油膜轴承供油油流低。

供油系统采用的气动控制调节阀，其精度控制精度异常时系统难以保证，同时冷却水温以及外部环境温度对调节阀都有一定的影响。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法，以解决现有油膜轴承供油油流的精准性和稳定性差,导致大承载力下模块轧机稳点性差的问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：本油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法包括使用一种供油系统对油膜轴承润滑油进行精确控制；所述供油系统包括油箱通过管道连接的油泵组，油膜轴承供油口和其他轴承供油口，所述油箱有两个并相互并联，所述油泵组包括两个并联的变频泵组成的用于供油膜轴承的变频泵组和两个并联的工频泵组成的用于为油膜轴承外的润滑点润滑的工频泵组，所述变频泵组和所述工频泵组串联，所述油泵组并联在两个所述油箱之间；

所述变频泵组依次串联两级过滤器、油膜轴承冷却控制装置、压力罐和油膜轴承供油口，所述工频泵组连接一级过滤器后连接所述其他轴承供油口；

所述油膜轴承冷却控制装置包括进水管并联多根支管后连接冷却器，所述冷却器的出水管上设有气动控制调节阀，所述冷却器的进油管连接所述两级过滤器，第一根所述支管上连接有手动调节阀，其他所述支管上连接电磁阀；

控制过程包括以下步骤：

寻求到油膜轴承运行最佳状态下的油流总和=油站的供油量，算出变频泵组的稳态下的正常转速；同时设定溢流压力值；

常态下其中一个变频泵以正常转速运行；当油膜轴承油流总和大于油膜轴承运行最佳状态下的油流总和时，压力罐润滑油补充液位下降，当液位低于压力罐低液位时，泵速则增至正常转速+5%，压力罐液位未下降至低液位，泵速则继续保持正常转速；当其泵速以正常转速+5%运行，如果压力罐仍然在低液位，则泵提速至正常转速+10%；如果压力罐并非低液位也并非工作液位，则泵速为正常转速+5%；如果压力罐处于工作液位，则泵恢复至正常转速的转速；

如果一小时内其中一个变频泵的转速一直在来回调整无法稳定转速进行运行，则考虑系统出现故障；

对于故障检修后，油泵组再次启动时，其中一个变频泵以满频运行，以压力罐工作液位为目标将变频泵进入变频控制。

上述技术方案中，更为具体的方案可以是：所述压力罐的进气管经过空气过滤器后分两路，一路经过手动球阀后通过出口气动蝶阀和出油管连接,另一路依次连接进气电磁阀、调节阀、并联增压阀后连接所述压力罐上方进气口，所述压力罐的进油管连接所述油膜轴承冷却控制装置的冷却器的出油管，所述压力罐的出油管的末端连接所述油膜轴承供油口后连接所述油箱。

进一步的：所述压力罐设有液位开关，所述压力罐顶部的回油管上设有压力罐溢流阀。

进一步的：所述两级过滤器包括两个过滤器组串联。

进一步的：两个所述油箱之间串联有滤油机。

进一步的：所述变频泵组连接主管溢流阀后连接所述两级过滤器，所述工频泵组连接主管溢流阀后连接所述一级过滤器。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法通过并联两个油箱，一用一备，再用变频泵组为油膜轴承供油，工频泵为其他润滑点的轴承供油，避免其供油的波动对油膜轴承供油的影响，实现油站供油量供需平衡；油膜轴承供油经过两极过滤，保证油膜轴承对油品清洁度有较高的要求，油膜轴承冷却控制装置的特殊设计，保证较小的油温波动；在油膜轴承供油口之前增加压力罐，既实现了稳压供油，又可以在油泵组异常跳闸后为应急供油；再结合控制参数的优化，可有效确保对油膜轴承供油油流的大而精准、稳定控制保证机组运行期间油膜轴承的油膜层的稳定继而确保模块轧机的稳定。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1的A处放大图；

图3是图1的B处放大图；

图中标识：油箱1，变频泵组2，工频泵组3，滤油机4，主管溢流阀5，过滤器组6，进水管7，出水管8，冷却器9，气动控制调节阀10，电磁阀11，手动调节阀12，冷却器的进油管13，冷却器的出油管14，压力罐15，空气过滤器16，手动球阀17，出口气动蝶阀18，出油管19，进气电磁阀20，调节阀21，增压阀22，压力罐溢流阀23，液位开关24，油膜轴承供油口29，其他轴承供油口30。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步详述：

油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法包括使用一种供油系统对油膜轴承润滑油进行精确控制。供油系统如图1、图2、图3所示，包括油站、过滤器、水冷却和压力罐四个部分组成。

油站部分：油箱1通过管道连接的油泵组，油膜轴承供油口20和其他轴承供油口30，油箱1有两个并相互并联，油泵组包括两个并联的变频泵组成的用于供油膜轴承的变频泵组2和两个并联的工频泵组成的用于为油膜轴承外的润滑点润滑的工频泵组3，变频泵组2和工频泵组3串联，所述油泵组并联在两个所述油箱之间，两个所述油箱之间串联有滤油机4。变频泵组2和工频泵组3的主管上均连接有主管溢流阀5后，再分别与两级过滤器和一级过滤器连接；变频泵组2自带溢流阀。通过并联两个油箱1，一用一备，再用变频泵组2为油膜轴承供油，工频泵组3为其他润滑点的轴承供油，避免其供油的波动对油膜轴承供油的影响，实现油站供油量供需平衡。变频泵组2和工频泵组3均是两台泵一用一备。

油站部分需要控制系统的供油和用户点消耗的供需平衡，否则供大于求系统出现憋压溢流，溢流阀打开时系统溢流量无法控制到供大于求大多少溢流多少，可能供大于求10m³/h但系统溢流阀打开时溢流掉20m³/h或者30m³/h甚至更高，导致系统供需平衡打破油膜轴承油流波动对应的模块机组“咬钢”期间油膜轴承的油膜层不稳定；常规的系统，油站采用工频泵每台泵供给的油量是固定的，如果油泵供油量小于系统润滑用油量的总和，油膜轴承肯定会出现缺油现象；利用工频泵使得油泵供油量等于系统润滑用油量的总和难度，而且随着系统某一变量变化后油膜轴承肯定会有一点的变化，也就是说油膜轴承需求量总和不会是一个固定量。所以如果油站采用工频泵，系统供油量必须大于油膜轴承需求量的总和，才能确保油膜轴承供油量充足。这就会存在油膜轴承供油就会憋在系统管道内导致系统压力升高，使得相关的溢流阀进行溢流。当系统产生溢流时系统的溢流量无法精准控制，可能会导致油膜轴承供油量的波动，从而使的油膜轴承油膜层不稳定极易出现辊箱烧损。故将供给油膜轴承的油泵必须设计为变频泵，同时需要计算和测试系统油膜轴承总的油量需求，泵的选型结合这个需求量（匹配这台变频泵的使用频率，必须在其最佳范围内）。同时优化设计油站避免模块轧机在正常运行下出现溢流情况。整个系统存在存在三处安全溢流阀，主管溢流阀和压力罐溢流阀序号的溢流顺序要晚于变频泵组本身的溢流阀。

过滤器部分：变频泵组2依次串联两级过滤器、油膜轴承冷却控制装置、压力罐和油膜轴承供油口29，两级过滤器包括两个过滤器组6串联。模块轧机油膜轴承对油品清洁度有较高的要求，所以油膜轴承油路设计为两级过滤器过滤。工频泵组3连接一级过滤器后连接其他零件冷却控制装置后连接其他轴承供油口30。

水冷却部分如图2所示：油膜轴承冷却控制装置包括进水管7并联六根支管后连接冷却器9，冷却器9的出水管8上设有气动控制调节阀10，冷却器的进油管13连接两级过滤器，第一根支管上连接有手动调节阀12，其他五根支管上连接电磁阀11。

其他轴承冷却控制装置包括进水管7连接两根并联的支管后连接的冷却器9，一根支管上连接有手动调节阀12，另一个支管上连接电磁阀11，冷却器9连接一级过滤器。

冷水水温会随着环境等因素出现上下波动，显然夏季三四十度的冷却水温和冬季十多度的冷却水温，对供油温度的冷却效果啃点不一样，而如果想控制水温恒定现场实现难度巨大，所以控制冷却装置的冷却效能得控制水量；另外，冷却装置控温必须保证油温波动量要小，必须避免冷却能力过大油温降幅过大导致油流大的波动，系统出现瞬间异常，如果刚好在异常时模块轧机咬钢油膜轴承极易出现油膜层波动导致轧辊轴与油膜轴承瓦的碰对摩擦烧损。所以对总的冷却水进水进行六级控制，分支为六根细管（1/6的总进水量），除其中一路由手动调节阀12控制，剩下五路还配分别配电磁阀11控制开闭。根据环境温度变化选择开启支路的电磁阀11和调整手动调节阀12来控制进入冷却器9的冷却水量。同时为了避免油温波动量过大，在冷却器回水管上安装了气动控制调节阀10，该阀配套设计阀门定位器对气动控制调节阀10进行PID控制确保供油温度在42±1°。在这个温度范围内油膜轴承供油油量稳定且油品运动粘度最佳。

压力罐部分如图3所示：稳压供油，又可以在油泵组异常跳闸后为应急供油，这两大作用都是为了油膜轴承在油压油流波动甚至异常时起保护作用。压力罐15上方为压缩空气下方为润滑油，可以通过压缩空气来调整压力罐内的油液液位；压力罐的进气管经过空气过滤器16后分两路，一路通过手动球阀17后通过出口气动蝶阀18和出油管19连接,另一路依次连接进气电磁阀20、调节阀21、并联增压阀22后连接压力罐上方进气口；压力罐的进油管和出油管19上均设有手动调节阀，压力罐顶部的回油管上设有压力罐溢流阀23，压力溢流阀的溢流口接到油箱回油口防止溢流时油品飞溅，做好溢流油品的回收；压力罐15设有液位开关24。压力罐15的进油管连接油膜轴承冷却控制装置的冷却器的出油管14，压力罐的出油管18的末端连接油膜轴承供油口29后连接油箱1。

进气电磁阀20旁设有单电电磁气阀，控制供给压力罐压缩空气。出口气动蝶阀18旁设有单电电磁气阀，单电电磁阀控制出口气动蝶阀18，当电磁阀失电时，出口蝶阀打开，允许压力罐中油液进入系统，控制系统不会关闭出口气动蝶阀18，除非本系统设备及相关的轧机设备处于检修停止状态。若在轧制期间，出口气动蝶阀18限位开关显示没有打开，则：向轧机主操作台报警并停止出钢；启动停机定时器（3分钟）并在HMI上显示倒计时时间；顺序清除轧机轧件；清除完坯料后或停机定时器到零时，轧机停止；当轧机设备停止后，停止供油泵电机。

使用时，控制过程包括以下步骤：

通过一系列测试寻求到油膜轴承运行最佳状态下的油流总和Q需=油站的供油量Q供，算出变频泵组的稳态下的转速正常转速n%（最好为泵满频下的70%-90%）；同时设定系统的三个溢流阀溢流压力值，根据压力罐技术参数、增压泵输出压力值确定和选择压力罐溢流阀24的设定值1.2Mpa；再考虑主管溢流阀5溢流顺序要晚于变频泵组本身的溢流阀和跟踪油膜轴承最大供油压力不超过0.85Mpa，故设定0.9Mpa，变频泵组2本身的溢流阀考虑滤芯堵塞用泵压力等于系统压力加上两级过滤器压差，由于两级过滤器综合压差报警值为0.3Mpa，则变频泵组的溢流阀溢流值=0.85+0.3=1.15Mpa。同时在油泵组出油管安装测压表以1.1Mpa做预警提示。常态下变频泵组中的其中一个变频泵以n%的转速进行固定频率的运行。由于模块轧机在咬钢状态下和空载下油膜轴承的动态油流总和Q总和最佳状态下的油流总和Q需不完全一致，同时冷却器冷却时或者油温低时油膜轴承的动态油流总和Q总也会存在波动。如果油流压力波动不大变频泵组继续保持以n%的转速稳定运行，动态油流总和Q总波动有压力罐来平衡。当油膜轴承油流总和Q大于油膜轴承运行最佳状态下的油流总和Q需也就是油站的供油量Q供时，压力罐润滑油补充，压力罐液位下降，当液位低于压力罐低液位时，其中一个变频泵则以n+5%的转速进行运行，压力罐液位未下降至低液位，泵速则继续保持n%的转速；当泵速则以n+5%的转速运行，如果压力罐仍然在低液位，则泵提速至以n+10%，并预警对系统进行检查；如果压力罐并非低液位也并非工作液位，则泵提速至n+5%；如果压力罐处于工作液位，则泵恢复至n%的转速。如果一小时内其中一个变频泵的转速一直在来回调整无法稳定转速进行运行，则要考虑系统是否异常、压力罐是否出现漏气、油温波动大等进行排查，如果排查无缺陷则为转速设定值n%和调整值5%设定不合理，需重新优化。

对于模块轧机因检修、停产等原因停油站后，再次启动油膜轴承供油时，油泵组启动时，特别当管道、设备、环境温度都处于冷态时油流会慢就动态油流总和Q总变小，Q总＜Q供=油站的供油量Q供时系统容易出现供油压力、过高，压力罐液位过高的现象，模块轧机的油膜轴承供油需要变频泵变频控制启动：其中一个变频泵以满频（100%转速）启动运行，以压力罐工作液位为目标将变频泵进入变频控制，在压力罐工作液位后：变频泵以85%-100%转速恒压控制确保油膜轴承供油压力7.25bar为目标值；100S后油膜轴承供油压力（7.2-7.25bar）将泵以（转速n%）运行，油膜轴承供油压力：油膜轴承供油压力低于7.0bar则泵以n+5%转速运行；油膜轴承供油压力7.0-8.5bar则泵以n%转速运行；油膜轴承供油压力高于8.5bar则泵速降为n-10%转速运行,并100S后油膜轴承供油压力仍高于8.5bar，则泵速继续降速n-20%并预警排查故障。

同时对于停产停油站的情况下，模块轧机油膜轴承供油系统需要提前跑油，利用油温对管道和设备进行预热，在油站系统稳定后才允许开启模块轧机。

本油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法通过并联两个油箱1，一用一备，再用变频泵组2为油膜轴承供油，工频泵组3为其他润滑点的轴承供油，避免其供油的波动对油膜轴承供油的影响，实现油站供油量供需平衡；油膜轴承供油经过两极过滤，保证油膜轴承对油品清洁度有较高的要求，油膜轴承冷却控制装置的特殊设计，保证较小的油温波动；在油膜轴承供油口之前增加压力罐15，既实现了稳压供油，又可以在油泵组异常跳闸后为应急供油；再结合控制参数的优化，可有效确保对油膜轴承供油油流的大而精准、稳定控制保证机组运行期间油膜轴承的油膜层的稳定继而确保模块轧机的稳定。

Claims (6)

1.一种油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法，包括使用一种供油系统对油膜轴承润滑油进行精确控制；所述供油系统包括油箱通过管道连接的油泵组，油膜轴承供油口和其他轴承供油口，其特征在于：所述油箱有两个并相互并联，所述油泵组包括两个并联的变频泵组成的用于供油膜轴承的变频泵组和两个并联的工频泵组成的用于为油膜轴承外的润滑点润滑的工频泵组，所述变频泵组和所述工频泵组串联，所述油泵组并联在两个所述油箱之间；

所述变频泵组依次串联两级过滤器、油膜轴承冷却控制装置、压力罐和油膜轴承供油口，所述工频泵组连接一级过滤器后连接所述其他轴承供油口；

所述油膜轴承冷却控制装置包括进水管并联多根支管后连接冷却器，所述冷却器的出水管上设有气动控制调节阀，所述冷却器的进油管连接所述两级过滤器，第一根所述支管上连接有手动调节阀，其他所述支管上连接电磁阀；

控制过程包括以下步骤：

寻求到油膜轴承运行最佳状态下的油流总和=油站的供油量，算出变频泵组的稳态下的正常转速；同时设定溢流压力值；

常态下其中一个变频泵以正常转速运行；当油膜轴承油流总和大于油膜轴承运行最佳状态下的油流总和时，压力罐润滑油补充液位下降，当液位低于压力罐低液位时，泵速则增至正常转速+5%，压力罐液位未下降至低液位，泵速则继续保持正常转速；当其泵速以正常转速+5%运行，如果压力罐仍然在低液位，则泵提速至正常转速+10%；如果压力罐并非低液位也并非工作液位，则泵速为正常转速+5%；如果压力罐处于工作液位，则泵恢复至正常转速的转速；

如果一小时内其中一个变频泵的转速一直在来回调整无法稳定转速进行运行，则考虑系统出现故障；

对于故障检修后，油泵组再次启动时，其中一个变频泵以满频运行，以压力罐工作液位为目标将变频泵进入变频控制。

2.根据权利要求1所述的油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法，其特征在于：所述压力罐的进气管经过空气过滤器后分两路，一路经过手动球阀后通过出口气动蝶阀和出油管连接,另一路依次连接进气电磁阀、调节阀、并联增压阀后连接所述压力罐上方进气口，所述压力罐的进油管连接所述油膜轴承冷却控制装置的冷却器的出油管，所述压力罐的出油管的末端连接所述油膜轴承供油口后连接所述油箱。

3.根据权利要求2所述的油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法，其特征在于：所述压力罐设有液位开关，所述压力罐顶部的回油管上设有压力罐溢流阀。

4.根据权利要求1至3任一项所述的油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法，其特征在于：所述两级过滤器包括两个过滤器组串联。

5.根据权利要求3所述的油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法，其特征在于：两个所述油箱之间串联有滤油机。

6.根据权利要求4所述的油膜轴承润滑油流精确控制的供油方法，其特征在于：所述变频泵组连接主管溢流阀后连接所述两级过滤器，所述工频泵组连接主管溢流阀后连接所述一级过滤器。