TYZX高黏度自动净油系统在宁钢1780mm热轧线的应用

TYZX高黏度自动净油系统在宁钢1780mm热轧线的应用

李正福, 黄效师

(宁波钢铁有限公司投资管理部, 浙江宁波315807)

摘  要: 针对热轧厂1 780mm油膜轴承润滑系统润滑油含水量高( 5% ~ 10% ), 难以分离,以及油中气泡、杂质含量大等问题, 采用TYZX高黏度自动净油系统对一用一备的两个65 m³油箱的净油系统进行了改造, 实现了自动控制、水分检测、油温控制、过滤、油水自动分离等功能, 提高了润滑油油品的清洁度, 延长了润滑油的使用寿命, 为油膜轴承及润滑系统的安全、稳定运行提供了良好条件, 为企业带来了明显的经济效益。

关键词: 高黏度自动净油系统; 热轧; 油膜轴承

App lica tion of TYZX H igh Viscosity Autom a tic O il Pur ifier System

on N ingbo Steel 1780mm H ot R olling L ine

LI Zhengfu andH UANG Xiaosh i

( Investm en t& M ana gement Department, Ningbo Iron& Steel Co. , L td. ,

Ningbo 315807, Zhejiang, China)

Abstract: For the 1 780mm oil film bearing lubrication system, as its lubrication oil conta ins 5% - 10% water, it is difficult to separate water from oi.l Besides, there are some other prob lems,such as oil bubbles and impurities. The TYZY h igh viscosity automatic oil pur ifier system is used to mod ify the oil purifierwith two 65m³ tanks( one is being used and the other for backup) to achieve the au tomatic contro,l water testing, oil temperature contro,l filtration, oil automatic separation and soon. It improved lubricating oil. sclean liness and extended its life span. It provided good conditions for safety and stable operation of the oil film bearing and lubrication system. It also brought sign ificant economic benefits for the company.

Keywords: high viscosity automatic oil purifier system; hot rolling; oil film bearing

0 概述

据对国内轧钢现状的不完全统计, 油膜轴承的非正常性磨损80% 以上都是由于油膜轴承润滑油或油膜轴承润滑系统的故障或使用不当造成, 特别是与润滑油内固体颗粒污染、水分以及油的变质有关。如何通过改进润滑维护技术来提高设备的运行可靠性, 降低设备的维修成本以及降低油品的损耗和延长油品的寿命, 这是对润滑设备的全新认知和对润滑剂的预防控制技术的创新。

目前, 国内科研单位以及用户单位都在想方设法改善油膜轴承密封结构, 防止进水。但进水部位的油膜轴承, 尤其是精轧轧机的油膜轴承, 由于其是动密封状态, 而且轧制过程中出现的堆钢事故也容易造成油膜轴承密封圈的密封性能下降, 在生产过程中很难防范。水进入油膜轴承油,使某些添加剂水解而失效, 并可能形成紊流, 破坏正常运转下的流体润滑, 引起非正常磨损, 易锈蚀设备, 使油乳化而恶化分水性、抗氧化性和抗泡沫性。

冷却水混入润滑系统, 将对生产带来严重破坏。通常润滑系统含水率不得高于0. 5% , 含水量超标, 将导致润滑油黏度变化, 水与润滑油中抗磨剂、抗氧化剂相互作用加速油液的变质, 基础油劣化过程加速, 油品分水性能降低等。含有游离水和酸类物质并不断劣化的润滑油在系统内循环, 会腐蚀系统内各元件, 特别是腐蚀轴承等传动部件, 被腐蚀的轴承极易产生疲劳剥落、磨损和胶合等故障; 油膜轴承孔径磨损导致其形状不规则,破坏油楔生成条件, 最终导致轴套、衬套、轴承等的锈蚀, 直至油膜轴承的烧损, 更为严重的是一个机架的烧损可能导致系统污染, 引起别的机架联锁反应。

TYZX高黏度自动净油系统在宝钢集团宁波钢铁轧钢厂精轧3号润滑站成功投入使用, 系统解决了高黏度润滑油的在线检测、自动过滤、水油分离等一系列高难度技术, 解决了高黏度润滑油因生产过程中进水而影响油品质量、对运转设备造成隐患的难题, 并在72 h内成功地将65 m³罐装680号高黏度油膜轴承油由初始含水量8% 左右降到1% 以下, 不但减少了设备故障, 而且取得了明显的经济效益。

1 轧机油膜轴承的润滑原理和润滑特点

1. 1 润滑原理

油膜轴承是利用流体的动压润滑原理, 即靠轴与轴承元件的相对运动, 借助于润滑油的黏性和油在轴承副中的楔形间隙形成的流体动压作用, 而形成承载油膜的轴承。承载油膜又称之为压力油膜, 它起到平衡负载、隔离轴颈与轴套, 将金属间的固体摩擦转化为液体内部的分子摩擦,将摩擦磨损降至最低限度, 因而能在最大范围内满足承载压力、抗冲击力、变换速度、轧制精度、结构尺寸与使用寿命等要求。

将轧制压力、轧制速度、轴承间隙和润滑油黏度四要素相匹配, 形成不间断的稳定承载油膜, 实现液体动压润滑, 以满足轧机在不同运转状态下的摩擦与润滑。所以油膜轴承润滑, 常以下面三种形式表现:

( 1)起动或停机时, 尽管轴与轴承间有润滑油, 但由于运动速度等于零或趋近于零, 流体动压润滑尚未形成或逐渐消失, 轴与轴承必然直接接触, 此时处于边界润滑甚至是半干摩擦状态。

( 2)轧机操作中, 由于产生振动或进水过多或供油不足或油质有问题都可能产生混合润滑。

( 3)轧机运转正常平稳时, 呈流体润滑。

因此, 油膜轴承的润滑特点是上述三种情况交替存在的混合润滑, 要确保系统安全可靠运行,必须要保证润滑油的质量。

1. 2 润滑特点

为适应钢铁企业高速、重载、自动化、大型化和高产的需要, 解决轧机油膜轴承的润滑问题, 满足苛刻的工况条件, 对轧机油膜轴承所用的润滑油有了更高的问题。这就要求我们更清楚地掌握润滑系统以及润滑油的运行现状。

轧机油膜轴承的润滑特点, 决定了润滑油必须满足其使用性能要求, 方可保障轧机的正常运转和连续生产。因此, 在实际生产中润滑油需具备以下性能:

(1)优良的黏温性能(高黏度指数), 在轴承温度大幅度变动时仍能实现各个润滑部位的正常润滑。

(2)优越的抗乳化性能(即分水性), 在长期使用中能迅速分离油中水分。

(3)良好的抗磨及挤压性能, 运转时油中混入少量水分时, 仍能形成油膜保持重载和抗磨性能。

(4)良好的氧化安定性、清洗性与过滤性, 使润滑系统油路畅通, 保证润滑正常。

(5)良好的抗磨、防锈、抗泡沫性, 防止润滑系统产生锈蚀, 阻塞油路、造成磨损和供油不足。

2 改造前现场情况

轧机油膜轴承使用寿命的关键是轴承所处的工作环境和润滑状况。油膜轴承所用的润滑油的性能直接关系到轴承的工作稳定性。改造前的现状是依据经验、油箱液位以及根据油的指标进行计划换油, 以F5~ F7使用的65 m³油箱为例, 所需的现场条件有:

( 1)油品。680号高黏度油膜轴承油, 初始含水量8%左右, 初始油温20~ 45e , 少量杂质。

( 2)油箱容量。主机油箱设计容积65 m³; 油箱设计两个, 一用一备, 定期切换, 备用油箱清洗,油液升温沉淀。在高油位运行情况下, 现场依据油与水的比重不同, 自然分层, 从底部放水, 保证油液在油箱内足够长的滞留沉淀时间。

( 3)滤油机额定流量: 200 L /m in。

( 4)滤油机运行方式: 连续、间断运行。

( 5)生产运行时, 在合理的油箱容量前提下,保持油箱合理的油位。经常向油箱添补润滑油,使油箱内油液始终处于合理的运行油位, 对油液脱气、沉淀机杂、分离水分和降低箱内油温均有利。

( 6)定时(期)人工取样, 检测运行中油样, 从油品气味、色度、黏度变化、含水量、分水性能、污染物类别与含量、抗泡沫性等进行检测化验。进入润滑点的油中含水量超过0. 5% 时, 机械磨损急剧增加; 超过1. 5% 时的润滑及设备状况将是非常危险的, 会经常造成设备故障。

( 7)分析比较每次检测记录, 对不良的润滑状态进行预测预报, 制订出改进或防患措施。

( 8)根据在用油品的色度、黏度、水分和污染度等指标变化情况, 按时按质加油和换油(根据检测结果调整换油周期或补充新油)。

( 9)经现场测试, 放出来的是油水混合物, 并且混合物中油占相当一部分比例, 油箱液位下降较快, 需要经常补充润滑油以保证油箱液位, 满足油膜轴承润滑的需要, 造成润滑油大量浪费。

3 系统解决方案

轧机油膜轴承的循环润滑油数量大、质量高,因而费用也极大, 因此从经济角度来说, 油不能轻易报废。但从轧机的使用角度来说, 劣化的油会使轴承烧毁, 造成更大的经济损失。因此对润滑油的自动检测、过滤、控制以及油水分离和净化显得格外重要。

3. 1 系统组成

TYZX200在线监测自动控制真空净油系统为检测、控制、滤油一体化系统, 由现场在线监测单元TYZX- U和全自动真空滤油机TY- 200组成。在进油口和出油口处分别设两个水分监测点, 可以清晰地看到滤油机进出口油中水分含量的数据, 既可以检测滤油机的效果, 也可以了解油箱中的水分含量。

3. 2 功能

3. 2. 1 实时检测

实时检测、记录油中水分含量等参数; 可与抽样化验相结合实现视情维护、不定期换油方式, 降低设备故障率和停机率, 节约换油成本。

3. 2. 2 自动控制

仪器根据用户设定的检测周期, 自动定时在线检测油中水分含量、油温等, 并根据用户设定的报警值自动控制启停滤油机、自动开启或关闭现场在线监测单元报警指示灯。如检测的油中水分含量超标, 则自动启动滤油机, 并开启现场在线监测单元报警指示灯; 待净油后, 检测值低于报警值, 自动控制停止滤油, 并自动关闭现场在线监测单元报警指示灯, 等待下一个运行周期自动检测和控制。

3. 2. 3 油水分离

通过净油系统自动油水分离。滤油机主要包括有加热器、油水分离罐、真空闪蒸装置和两级杂质过滤装置。

3. 3 主要设备特点

3. 3. 1 自动检测系统

采用TY920作为油中水分检测单元, 自主开发的数据采集控制系统按设定的检验周期实时检测净油设备进出油口的油中水分含量, 并对检测的结果综合分析, 将启、停信号输出给自动控制系统。检测数据对油品在线使用和更换提供指导性意见, 使检修有预知性, 减少设备故障率及生产热停时间。

3. 3. 2 进出油特点

针对重载荷设备所用油黏度高, 流动性差的特点, 采用专输送高黏度介质的螺杆泵进行输送,与真空吸入方式配合有效解决了各种高黏度油难以输送进滤油机的问题。

3. 3. 3 过滤系统

( 1)采用多级过滤: 高效脱水系统(采用油水界面仪实现自动排水), 初级过滤器为100 Lm, 采用不锈钢丝滤网, 清洗后可反复使用, 精滤器50Lm, 滤芯通量为额定流量的20 倍, 即使大部分堵塞, 仍能满足滤油流通的需要。

( 2)配置有超压报警停机装置(测量滤芯的污染程度), 以保证滤网不会因超压而损坏, 降低了使用成本, 确保过滤系统安全, 同时提醒操作者清洗滤网。

3. 3. 4 独特的加热系统

( 1)配备有充足的加热功率, 3组共135 kW,采用电加热; 设置有加热保护功能装置; 配置有自动恒温控制装置。

(2 )完全杜绝加热系统无油加热, 加热系统与真空系统、排油系统三位一体联锁, 只有当真空泵、油泵都启动后才能启动加热系统, 避免油温过高损坏设备。

( 3)优化的加热装置设计, 有效地杜绝了滤油过程中有害气体的产生, 形成安全可靠的加热系统, 最优化的管路设计确保无/ 死油区0, 而油温可在10~ 100e 之间任意调节, 恒温加热。同时, 根据气候不同, 设置有自动和手动加热方式供选择。

( 4)采用辐射间接加热技术, 较低的表面热负荷可以保证油在加热过程中不会局部过热。

3. 3. 5 油水分离

分离采用了新型技术材料, 这种材质具有很好的亲油性和疏水性, 当油水混合物通过分离系统时油能通过而水不能通过, 所以在常压下就能有效去除油中50% ~ 70% 的游离水, 剩余的水分再通过专有的复式立体闪蒸, 它相当于平面闪蒸的几倍。TYZX高效型净油系统的脱水速度是普通滤油机脱水速度的几倍, 并且脱水更彻底, 同时也降低了能耗, 实现了真正的环保和节能。

3. 3. 6 专有的复式立体闪蒸

( 1)新型真空分离技术结合国外先进技术以及国内真空分离技术存在的问题研发而成, 由雾化器、反应器、分离室、聚油箱、抽气室、消泡器、观察窗、液位器等组成。

( 2)配置自动液位控制装置(采用红外线和不锈钢电动传感器双重液位控制), 实现进出油的自动平衡调节, 恒定滤油系统达到人机分离的目的。

( 3)采用复式立体蒸发结构, 从而增大了蒸发面积, 并且延长了净化油液在真空分离系统中的蒸发时间, 大大提高脱水(游离水、微水)、脱气的效率。

3. 3. 7 自动控制系统

( 1)配置智能控制系统。

( 2)油泵与加热器联锁, 保证出油泵在突发性停止工作时, 加热器电源自动切断。

( 3)真空泵与加热器联锁: 保证真空泵启动后有油液进入加热器, 加热器才能启动。

( 4)选用智能显示温控仪, 其特点是可靠性高, 可设定温度上下限, 以避免加热器频繁启动,可延长电器的使用寿命。

( 5)控制面板设计易操作, 按钮设计为总电源开关, 真空泵启动、停止, 油泵启动、停止, 加热启动、停止, 并且各有指示灯显示。

3. 3. 8 真空系统

真空泵选用德国进口的大抽气速率水环真空泵。

3. 3. 9 自动排水功能

配备排水泵1台, 通过液位开关自动控制, 及时将滤出的水排出, 生产使用更加方便。

3. 4 系统主要性能参数

( 1)分析周期: 最小5 min, 由用户设定, 默认为4 h。

( 2)能在线实时监测油品的含水率、杂质粒度数据; 水分测量范围: 0~ 10% 。

( 3)操作简单: 现场彩色液晶触摸屏、触摸操作、汉显提示。

( 4)采用射频导纳原理高精度测量油中水分含量。高精度的定量分析, 检测数据可与实验室检测数据比对。

( 5)全数字式、一体化的现场监测, 高可靠性, 防强电磁干扰。

( 6)被测油温度范围: 10~ 60e ; 油处理后最终静态含水量[ 0. 1% 、含气量[ 0. 1% ; 含杂质粒度[ 20 Lm。

( 7)报警设置: 在给定的权限内允许从上位机更改各点的报警限。当超限时, 能及时发出报警信号和给出当前时刻的报警清单。

( 8)历史数据查看及打印: 可查看、打印近3个月内各测点的历史数据、趋势曲线及报警记录。

4 使用效果分析

轧机油膜轴承使用寿命的关键是轴承所处的工作环境和润滑状况, 油膜轴承所用的润滑油的性能直接关系到轴承的工作稳定性。现状是据经验及计划换油, 以F5 ~ F7使用的65 m³油箱为例, 现场依据油与水的比重不同, 自然分层, 从底部放水, 经现场测试, 放出来的是油水混合物, 并且混合物中油占的比例较大, 油箱液位下降较快,需要经常补充润滑油以保证油箱液位, 满足油膜轴承润滑的需要, 造成润滑油大量浪费。主要效益体现在以下方面:

( 1) 精轧3 号油膜轴承稀油润滑系统2009年3月开始大量进水, 每天平均进水500 kg左右, 至2009年9月新增设净油系统投入之前, 多套油膜轴承被烧坏, 共修复了6 个锥套和6个衬套, 修复花费余200万元。

( 2)由于油液乳化, 造成大量滤芯损坏, 使用寿命大大缩短, 这期间非正常更换滤芯产生费用4万余元。

( 3)期间非正常更换油膜轴承油花费30 余万元。

( 4)期间发生多次设备停产事故, 间接损失至少500余万元。

( 5) 油品寿命至少提高1倍, 两个65 m³油罐, 每年可节约油品价值100万元以上。

( 6) 2009年9月净油系统投入后, 未出现一次油膜轴承烧损事故, 滤芯到目前为止未更换一次, 油膜轴承油也未更换, 延长了润滑油的寿命,而且未出现一次由此产生的设备事故, 产生了巨大的经济效益。

TYZX自动净油系统成功地将680号高黏度油膜轴承油, 由初始含水量8% 左右降到1% 以下, 不但延长了油的使用寿命, 减少了设备故障,保证了油膜轴承正常可靠工作, 而且明显减少了二次加油, 减少了油中水分, 确保润滑油与水的安全分离, 而且该系统还能适时记录润滑油综合质量数据, 及时提示分析润滑油工作情况, 保证油膜轴承安全可靠的运行, 具有明显的经济效益。

5  结束语

TYZX净油系统的成功研制应用, 不但为企业带来了明显的经济效益, 而且解决了国内外轧钢行业多年未解决的难题, 成功地将高黏度油品进行了净化处理, 并具有智能检测、专家诊断和全自动控制系统, 设备应用性能远远超过国际知名品牌, 推动了行业跨台阶的进步, 具有可推广价值。

摘自《宝钢科技》2010年第4期