提高螺旋縫焊管機組成型輥使用壽命的措施

畢秀鋒，陳亮

（中國石化集團石油工程機械公司沙市鋼管廠，湖北荊州434001）

提高螺旋縫焊管機組成型輥使用壽命的措施

畢秀鋒，陳亮

（中國石化集團石油工程機械公司沙市鋼管廠，湖北荊州434001）

分析了螺旋縫焊管成型過程中造成1～3號成型輥使用壽命最短的原因——與潤滑不良關(guān)系極為密切。針對這一原因，提出增加一套帶控制回路的集中潤滑系統(tǒng)對成型輥進行定時、定量潤滑，是提高其使用壽命的關(guān)鍵。此套集中潤滑系統(tǒng)不需人工操作，全程自動控制，能實現(xiàn)自動定時開啟、定量加油。采取該措施后，1～3號成型輥的使用壽命提高了1倍以上。

螺旋縫焊管；成型輥；使用壽命；集中潤滑系統(tǒng)；自動控制

在螺旋縫焊管埋弧焊生產(chǎn)中，帶鋼進入成型器，依次與1～8號成型輥接觸，其中，1～3號成型輥起彎板成型作用，其余各輥用于保持焊管的直徑和圓度。1～3號成型輥所受力最大，使用壽命也最短，更換頻率最高；當(dāng)其損壞時，不僅無法保證成型質(zhì)量，而且還會擦傷焊管的內(nèi)外表面，必須及時更換，致使螺旋縫焊管的成型生產(chǎn)成本一直居高不下［1-3］。在中國石化集團石油工程機械公司沙市鋼管廠（簡稱沙市鋼管廠）螺旋縫焊管分廠，以生產(chǎn)中直徑、中壁厚的Φ813 mm×11.1 mm螺旋縫埋弧焊管為例，據(jù)統(tǒng)計，平均月生產(chǎn)鋼管8 000 t，損耗1～3號成型輥約20個，此項生產(chǎn)成本超過10 000元。本文將從分析1～3號成型輥易損壞原因著手，探討提高其使用壽命的措施。

1 1～3號成型輥易損壞原因分析

沙市鋼管廠螺旋縫焊管機組成型輥損壞情況如圖1所示，螺旋縫焊管成型原理如圖2所示，成型輥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

從圖1可看出：軸承內(nèi)部灰塵顆粒很少，但是缺油“干磨”的情況很嚴(yán)重，亟待解決潤滑問題。

由成型輥的結(jié)構(gòu)（圖3）與工作環(huán)境可以發(fā)現(xiàn)：成型輥使用壽命與潤滑、密封、輥座受力變形等幾個因素有很大關(guān)系，其中，與潤滑的關(guān)系最為密切。目前成型輥軸承在安裝前采用二硫化鉬鋰基脂潤滑，但安裝后無潤滑措施，軸承在高溫環(huán)境中易出現(xiàn)“干磨”現(xiàn)象而致使軸承損壞失效（圖1），所以在使用過程中必須要定期加油潤滑［4-8］。

圖1 螺旋縫焊管機組成型輥損壞情況

圖2 螺旋縫焊管成型原理示意

2 提高成型輥使用壽命的措施

針對成型輥潤滑不良的現(xiàn)象，確定給成型輥加裝帶控制回路的集中潤滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)組成如圖4所示。其工作原理：電動潤滑泵連接干油過濾器，通過三通管和直角管與3個電磁換向閥相連；換向閥連接1～3號成型輥的潤滑油路，油路上有主分配器與子分配器；主分配器帶有控制開關(guān)，經(jīng)過預(yù)定的潤滑次數(shù)或潤滑時間后，控制開關(guān)采集發(fā)射信號反饋給與潤滑泵相連的電控箱；通過電控箱上的西門子PLC作為控制核心完成潤滑泵定時自動開啟，1～3號成型輥依次進行潤滑，全程自動完成，不需人工操作［9］。

圖3 螺旋縫焊管機組成型輥結(jié)構(gòu)示意

2.1 機械方面

在1～3號成型輥輥梁上打孔安裝長底板，將主分配器與4個子分配器通過銅管連接，全部安裝在長底板上。子分配器與潤滑點采取軟膠管連接（膠管采用抗高溫材料），膠管末端連接專用的定制接頭，與輥座壓板上的潤滑油孔相連。此種連接方式可有效避免在平時生產(chǎn)中調(diào)型角度范圍（40°～70°）內(nèi)的相互碰撞。加油孔開在輥座的壓板和軸上，通過壓板和軸，將潤滑油脂帶入軸承，為防止連接面有油脂泄漏，在軸的加油孔上加O型密封圈。整條潤滑油路能保證10～30 MPa供油壓力，因此可保證數(shù)量眾多、分布較廣、遠(yuǎn)距離的潤滑點及時得到潤滑［10］。螺旋縫焊管機組成型輥輥梁安裝潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖4 螺旋縫焊管機組成型輥集中潤滑系統(tǒng)組成示意

圖5 螺旋縫焊管機組成型輥輥梁安裝潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

此套潤滑系統(tǒng)中，機械設(shè)計部分有以下特點：

（1）選用遞進式分配器，型號KM-4-R（35S）、SSV-8/5，出油口按照一定的次序依次出油，必須在上一順序的出油口完成出油后，下一順序的出油口才能進行出油動作。這就可以保證阻力不同的管路中的每個潤滑點都能及時得到有效潤滑。

（2）靠近成型輥的部分采用軟膠管連接，既可以保證在狹小的空間里膠管足夠的彎度，同時有3層材料的膠管可耐高溫（將膠管放入200℃的烘箱中保溫半小時，膠管無明顯變化）、防砸擊。

（3）采用在輥座壓板上開孔的連接方式，可有效避免在平時生產(chǎn)中調(diào)型角度范圍內(nèi)（40°～70°）的相互碰撞。

2.2 電氣控制方面

GDK-01電氣控制箱用于自動控制一套電動干油潤滑系統(tǒng)。電動干油潤滑系統(tǒng)設(shè)有3路供油點，并有手動、電動工作方式切換。在自動工作方式下，設(shè)有一個供油間隔時間，用來預(yù)設(shè)定潤滑周期間隔時間（KT0），其作用是周期性自動啟動潤滑泵潤滑，計時從開始每路依次供油。3路供油都工作完成后再次進入間隔時間，如此循環(huán)工作。

供油監(jiān)控時間的主要作用是間接測出系統(tǒng)運行時發(fā)生的故障，例如潤滑管路破裂、漏油、干油泵技術(shù)性能降低、管路中進入空氣等，其設(shè)定時間稍大于正常情況下完成供油的時間。本系統(tǒng)有3路供油，每路上有一行程開關(guān)用于供油計數(shù)，電控箱設(shè)有3個計數(shù)器（PC1、PC2、PC3）和3個供油監(jiān)控時間繼電器（KT1、KT2、KT3），可設(shè)定每路供油數(shù)量和供油監(jiān)控時間。螺旋縫焊管機組成型輥集中潤滑系統(tǒng)的電氣控制回路如圖6所示。

圖6 螺旋縫焊管機組成型輥集中潤滑系統(tǒng)的電氣控制回路

電氣控制原理：供油間隔時間繼電器得電，經(jīng)過設(shè)定的間隔時間后，潤滑泵電機開始工作，Ⅰ路電磁閥打開，向線Ⅰ管道輸送潤滑脂。當(dāng)此管道上的供油數(shù)量在設(shè)定的供油時間內(nèi)達(dá)到所設(shè)定的次數(shù)時，自動關(guān)閉Ⅰ路電磁閥，同時打開Ⅱ路電磁閥，向線Ⅱ管道輸送潤滑脂。當(dāng)線Ⅱ管道上的供油數(shù)量在設(shè)定的供油時間內(nèi)達(dá)到所設(shè)定的次數(shù)時，自動關(guān)閉Ⅱ路電磁閥，同時打開Ⅲ路電磁閥，向線Ⅲ管道輸送潤滑脂。當(dāng)線Ⅲ管道上的供油數(shù)量在設(shè)定的供油時間內(nèi)達(dá)到所設(shè)定的次數(shù)時，整個系統(tǒng)停止進入循環(huán)間隔時間［11］。

電氣控制上硬件采用西門子PLC作為控制核心，穩(wěn)定可靠。

3 使用效果

本套帶控制回路的集中潤滑系統(tǒng)安裝使用后，完全不需人工操作，可定時自動開啟系統(tǒng)（沙市鋼管廠暫定為3天，即為除停車外的累計生產(chǎn)時間，由西門子PLC自動計時），按照1～3號成型輥的次序依次進行潤滑。該潤滑系統(tǒng)使成型輥的使用壽命得到了有效提高，平均每個成型輥的使用壽命提高了1倍以上。

4 結(jié)論

（1）螺旋縫焊管埋弧焊成型輥使用壽命與潤滑關(guān)系極為密切。對成型輥定時、定量潤滑，是提高其使用壽命的關(guān)鍵。

（2）本套帶控制回路的集中潤滑系統(tǒng)，可周期性自動開啟系統(tǒng)，按照1～3號成型輥的次序依次進行潤滑，對提高成型輥的使用壽命，效果明顯。

［1］鄧陟，王先進，陳鶴崢，等.金屬薄板成型技術(shù)［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，1993.

［2］李章政.彈性力學(xué)［M］.北京：中國電力出版社，2011.

［3］西安重型機械研究所，寶雞石油鋼管廠.大直徑螺旋縫焊管生產(chǎn)資料匯編［M］.西安：西安重型機械研究所，1975.

［4］（蘇）克拉蓋爾基N B.摩擦、磨損與潤滑手冊［M］.李聰，譯.北京：機械工業(yè)出版社，1983.

［5］石油工業(yè)部機械制造局.機械設(shè)備潤滑手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1979.

［6］（日）近森德重.密封件［M］.王全保，譯.北京：機械工業(yè)出版社，1983.

［7］雷華，丁鋒.螺旋焊管成型輥的分析［J］.鋼管，2003，32（4）：36-40.

［8］閆立學(xué)，陳其衛(wèi)，李超，等.監(jiān)控磨損延長螺旋焊管成型機軸承輥使用壽命［J］.焊管，2002，25（3）：55.

［9］李盛.液壓機構(gòu)及其組合［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1992.

［10］（美）烏爾曼.機械設(shè)計過程［M］.魏超和，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［11］哈爾濱工業(yè)大學(xué)電工學(xué)教研室.電工學(xué)［M］.北京：水利電力出版社，1977.

Measures for Enhancing Service Span of Forming Roller of SAWH Plant

BI Xiufeng，CHEN Liang
（Shashi Steel Pipe Plant，Sinopec Engineering Machinery Co.，Jingzhou 434001，China）

Analyzed here in the essay is what got the service spans of Forming Rollers 1～3 mostly shortened.It is revealed that poor lubrication condition is very closely related to the said problem.Addressing the issue，a measure is proposed and taken，i.e.，adding one centralized lubrication system with control loop to realize lubrication of the forming rollers at regular time and with fixed oil quantity，which is so critical for enhancing the service spans of the said rollers.Without any manual operation interference，the added centralized lubrication system is full-automatically controlled，having the functions of automatic opening at pre-set time and automatic feeding with pre-set oil quantity. Thanks to the newly-provided lubrication system，service spans of the foresaid three forming rollers have been doubled.

SAWH pipe；forming roller；service span；centralized lubrication system；automatic control

TG431；TG335.75

B

1001-2311（2014）06-0072-04

2013-09-06；修定日期：2014-07-17）

畢秀鋒（1981-），女，工程師，主要從事焊管生產(chǎn)機械設(shè)計工作。