氧氣斜吹轉(zhuǎn)爐自動潤滑系統(tǒng)的故障排查及優(yōu)化

張 龍

（河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司，河南三門峽 472000）

0 引言

氧氣斜吹轉(zhuǎn)爐是一種非常靈活的冶煉裝置，對適用該工藝的不同物料都可以進行冶煉和處理，生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品。此冶煉裝置在銅冶煉生產(chǎn)流程中用于貴金屬精煉，被歸類為重點A類設(shè)備。該設(shè)備的運轉(zhuǎn)部位大多位于高溫密閉并有煙氣沖刷的環(huán)境中，科學(xué)規(guī)范地周期性定量潤滑對設(shè)備正常運行至關(guān)重要。自動潤滑系統(tǒng)的正常運行能夠確保氧氣斜吹轉(zhuǎn)爐各回轉(zhuǎn)部位的高效工作，消除人工加油的安全風(fēng)險，提升成套冶煉裝置的智能化水平。

1 氧氣斜吹轉(zhuǎn)爐自動潤滑系統(tǒng)的原理及潤滑條件

1.1 自動潤滑系統(tǒng)原理

氧氣斜吹轉(zhuǎn)爐自動潤滑系統(tǒng)由電動給油泵、儲油罐、自動潤滑泵、電磁換向閥、油路塊、電控柜及管路附件等組成。潤滑油路采用1 個電磁換向閥控制1 個潤滑點的方式，共有30 個電磁換向閥、28 條潤滑油路，其中2 個電磁換向閥為備用，裝置原理如圖1 所示。自動潤滑系統(tǒng)分為手動狀態(tài)和自動狀態(tài)。

圖1 自動潤滑系統(tǒng)原理

（1）手動狀態(tài)工作方式。把面板轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動位置，分別按動電控箱面板上的帶燈按鈕，自動潤滑泵開始工作，對應(yīng)的電磁換向閥得電打開供油回路，當(dāng)再次按動此按鈕時，對應(yīng)的給油電磁閥失電關(guān)閉供油回路，單點的打油期間由開合按鈕的時間間隔確定。28 個潤滑點的供油原理相同。

（2）自動狀態(tài)工作方式。把面板轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動位置，1 號電磁換向閥得電打開1 號供油回路開始供油，當(dāng)供油時間達單點設(shè)定值時，1 號電磁換向閥失電關(guān)閉，隨后2 號電磁換向閥得電打開供油回路開始供油，當(dāng)供油時間達設(shè)定值時，2 號電磁換向閥失電關(guān)閉。以此類推，當(dāng)30 號電磁換向閥工作完成后，系統(tǒng)停止。隨后自動潤滑系統(tǒng)按照人工設(shè)定的間隔時間開始計時，當(dāng)計時達設(shè)定值時，1 號電磁閥重新得電打開供油回路開始供油，開始下一個循環(huán)的供油工作。用戶可以根據(jù)爐體各潤滑點的潤滑需求，修改供油點的單點供油時長，靈活調(diào)整供油回路的供油量。當(dāng)供油時間設(shè)置為0 時，程序直接跳過該工作點，跳轉(zhuǎn)到下一個工作點。

（3）供油點故障監(jiān)控。位于電控柜的人機界面顯示有故障清單，包括潤滑泵故障、低油位、出油點堵塞三類。當(dāng)某個供油點電磁換向閥得電打開供油回路時，正常情況下因打開供油回路，供油壓力應(yīng)下降，如果因供油點堵塞等情況不能正常供油時，供油壓力將持續(xù)上升，當(dāng)壓力上升到控制器的設(shè)定值40 MPa 時，系統(tǒng)將發(fā)出供油點堵塞故障信號，并跳過此供油點，打開下一個供油點。

（4）儲油罐補油：當(dāng)儲油罐油位低時，電動給油泵自動啟動，將桶裝潤滑脂補充到儲油罐內(nèi)，儲油罐達預(yù)設(shè)液位時電動給油泵自動停止工作。桶裝潤滑脂根據(jù)潤滑脂消耗情況人工定期更換。

1.2 潤滑點及潤滑條件

氧氣斜吹轉(zhuǎn)爐的主要運動方式為傾轉(zhuǎn)運動和回轉(zhuǎn)運行?；剞D(zhuǎn)運動是爐體的主要運動，爐體以固定的傾動角度根據(jù)不同的工藝階段以0.5～15 r/min 的速度旋轉(zhuǎn)，爐體支撐圈落在4 個回轉(zhuǎn)輪上，爐體的軸向力落在2 個軸向托輪上，回轉(zhuǎn)輪及軸向拖輪落在傾動框架上。爐體通過底部液壓馬達驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，扭矩的傳遞是通過鼓形齒聯(lián)軸器實現(xiàn)的，鼓形齒聯(lián)軸器將扭矩通過連接軸上的端面鍵傳遞至爐體。傾動運動是爐體的輔助運動，爐體傾動框架座落在4 套爐體傾動拖輪上，爐子的傾轉(zhuǎn)速度在0～1 r/min之間。爐體外部布置有環(huán)保煙罩，將爐體與外部環(huán)境隔離。

回轉(zhuǎn)運動中共有4 個回轉(zhuǎn)輪和2 個軸向拖輪，每個回轉(zhuǎn)輪設(shè)有3 個潤滑點位，每個拖輪有2 個潤滑點位；底部液壓傳動軸承處有2 個潤滑點位；軸向方向布置2 套軸向壓輥，各有1 個潤滑點位。傾轉(zhuǎn)運動中，4 個傾動拖輪各有2 個潤滑點位。整個爐體共有28 個自動潤滑點位（圖2）。

圖2 爐體28 個潤滑點位

自動潤滑系統(tǒng)根據(jù)氧氣斜吹轉(zhuǎn)爐單個潤滑點所需的潤滑脂量及加油周期實現(xiàn)“點對點”打油。潤滑管道能夠隨著潤滑點的位置變化而變化，泵站至潤滑點的管道采用銅管和非金屬材料的專用油管組成。其中非金屬材料專用油管主要用于環(huán)保煙罩內(nèi)部的活動部位，在長期高溫環(huán)境下不易變形、內(nèi)壁不出現(xiàn)銹蝕脫皮等現(xiàn)象。油管外壁設(shè)置保溫隔熱層，確保油管內(nèi)部潤滑脂在-20～120 ℃的溫度范圍內(nèi)不出現(xiàn)凝固、碳化結(jié)焦等現(xiàn)象。泵站至潤滑點的管路根據(jù)爐體運轉(zhuǎn)及檢修需要靈活布置。

1.3 潤滑脂的選擇

本裝置潤滑脂主要選用0 號二硫化鉬鋰基潤滑脂。該潤滑脂極壓抗磨性好，含二硫化鉬微粉，可有效降低機械摩擦部位的磨損，可在-20～120℃的溫度范圍內(nèi)使用，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、石化、電力等企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備軸承、聯(lián)軸節(jié)、齒輪等部位的潤滑，具有優(yōu)良的抗氧化性能，保證較長的換脂周期、降低摩擦副的摩擦因數(shù)、減少摩擦阻力，具有良好的機械安定性能和防銹性，能夠延長設(shè)備使用壽命，并防止運轉(zhuǎn)過程中的銹蝕。

2 故障原因分析

氧氣斜吹轉(zhuǎn)爐潤滑部位的點位多且分散，處于高溫、粉塵條件下的相對密閉的環(huán)保煙罩內(nèi)，工作在不同生產(chǎn)條件下的不同位置，日常生產(chǎn)過程中檢查困難，每次徹底檢查只能在為期3 個月的爐殼更換期間進行?？茖W(xué)規(guī)范地周期性定量潤滑至關(guān)重要，自動潤滑系統(tǒng)的正常運行能夠確保各回轉(zhuǎn)部位的高效工作確保工藝流程穩(wěn)定。在近年的運行中，潤滑失效的情況時有發(fā)生，主要原因有以下6 個方面。

（1）潤滑脂在潤滑油路中流動性變差，出現(xiàn)干結(jié)、碳化現(xiàn)象。在冶煉生產(chǎn)中，爐內(nèi)溫度在1200 ℃左右，爐身周邊局部溫度在200 ℃以上。如果油管外壁保溫隔熱層出現(xiàn)破損現(xiàn)象，管內(nèi)二硫化鉬鋰基潤滑脂溫度將急劇升高，熱會導(dǎo)致油從稠化劑中過量流失，并加速油脂的氧化，使得潤滑油路中的潤滑脂流動性變差。

（2）潤滑油管卡扣松脫，管道掉落。爐體在傾動過程中，部分潤滑油管在跟隨運動中受到摩擦及扭轉(zhuǎn)作用，油管卡扣出現(xiàn)松動或拉拽情況，嚴(yán)重時會出現(xiàn)管道掉落。

（3）潤滑點供油量不滿足設(shè)定要求。進入軸承座內(nèi)的潤滑脂在潤滑腔內(nèi)充滿后，多余的潤滑脂會通過軸承座端蓋與軸之間的縫隙排出。潤滑點的供油量與潤滑管道管道長短、單點給油時間、被潤滑的輪座運動狀態(tài)等因素有關(guān)，存在潤滑脂輸送不均勻，沒有按照預(yù)設(shè)供油量供油的情況。

（4）電磁換向閥不工作。電磁換向閥因閥芯內(nèi)部異物卡頓運轉(zhuǎn)不良、電磁線圈損壞或者接線端子松動等原因，都可能造成電磁換向閥不工作。

（5）爐體檢修或油管排查中出現(xiàn)端部接頭安裝錯位、調(diào)試時間長等問題。因集中潤滑泵站距離潤滑點較遠，管道分為銅管和非金屬材料專用油管，油管末端缺少編號，油管排查過程中存在潤滑泵站點位與現(xiàn)場不相符的情況。

（6）油路系統(tǒng)紊亂，出現(xiàn)一個點打油多個點出油現(xiàn)象。在手動調(diào)試期間，當(dāng)手動按動操作面板一個潤滑點時，而其他多個潤滑點出油。油路系統(tǒng)紊亂主要與電磁換向閥的選型及閥座安裝有關(guān)。電磁閥在失電狀態(tài)，供油方向為P 口到A 口，A 口與出油口B 口通過安裝有手動調(diào)節(jié)閥的管道相通。

3 故障排查方法

根據(jù)潤滑系統(tǒng)失效的具體情形及原因，有針對找到正確且適合的方法非常重要。在深入掌握自動潤滑系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，對自動潤滑系統(tǒng)的故障排查及優(yōu)化改進，主要有以下5 個方面。

（1）油管堵塞的排查方法分為直接觀察法和間接觀察法。手動狀態(tài)下點動各潤滑點位，將軸承座對應(yīng)點位接頭拆掉，觀察潤滑脂的流動情況為直接觀察法；若打點后5 s 后沒有出油，可將管路接頭至于水面下，觀察是否有氣泡冒出，為間接觀察法。也可以采取由使用點到泵站依次拆解油路接頭的方法進行排除。直接觀察法雖然直觀，但缺乏實操性，受到高溫的潤滑脂往往堵塞在油管的中間位置。采用間接觀察法，并輔以拆卸油管接頭的思路效果顯著，但排查耗時較長。因爐體檢修空間和時間受限，以上排查方法需要點檢人員穿著通體防護服在高溫條件下進行，存在人員安全風(fēng)險。

（2）交叉點檢法。供油量過少或中斷會造成回轉(zhuǎn)部位的軸承溫度急劇升高，可利用爐體生產(chǎn)間隙，對運轉(zhuǎn)部位進行紅外測溫交叉點檢，若溫升異常，則對該潤滑管路重點排查。

（3）油管標(biāo)記法。在環(huán)保煙罩上設(shè)置磁力快開式點檢觀察門，門沿上焊接門軸并加裝小塊磁鐵，使用時只需變換磁鐵吸附位置，可實現(xiàn)點檢門輕推開啟、門板無扶固定、輕拉關(guān)閉等功能，實現(xiàn)爐體生產(chǎn)過程中的快速排查。潤滑點位末端及中間部位掛裝金屬材料鋼印號碼牌，確保單條管線輸入端、中段及末端都能逐一對應(yīng)，實現(xiàn)潤滑管路對號入座，顯著提高排查效率。

（4）電磁換向閥的排查。首先排查電磁線圈的接線端是否存在線路故障，然后將閥塊拆卸后手動通閥，手動通閥不動則判定為異物卡頓，需要拆卸閥芯，使用專用清洗劑清洗閥芯后組裝調(diào)試。

（5）油路塊的檢查。油路塊的油道分析為故障處理的關(guān)鍵點，需分辨油路塊的進出口通道。將閥座拆卸后，使用直徑較小的直線導(dǎo)桿及煤油將殘留潤滑脂清洗干凈，利用強光手電照射觀察通道的相關(guān)性，用注射器注油的方法找到油路塊上各孔的位置關(guān)系及導(dǎo)通關(guān)系，包括電磁換向閥對應(yīng)的P、T、A、B 安裝孔。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，其中T 口為封閉孔，油路塊上無通道。電磁換向閥失電時位于左位，對應(yīng)流通方向為P 口到A 口，B 口到T 口，A 口在油路塊上的出口與到B 口的入口通過管道及手動調(diào)節(jié)閥連接，若手動調(diào)節(jié)閥失效，即使電磁閥處于失電的未導(dǎo)通狀態(tài)，只要潤滑泵工作，潤滑油依然可以通過P 口流向A 口，再通過手動調(diào)節(jié)閥流向B 口，上述無效的連通將引發(fā)潤滑點位紊亂。為確保潤滑系統(tǒng)點對點打油，選用合適的絲堵封閉油路塊上A 口對應(yīng)的出油口，簡化油路結(jié)構(gòu)，從根本上消除油路系統(tǒng)紊亂問題。

4 改進措施

通過對自動潤滑系統(tǒng)的原理分析，較好地解決了油路堵塞、出油口紊亂等問題，結(jié)合使用實際情況，提出進一步優(yōu)化及改進措施。

（1）堵塞報警引入DCS 控制系統(tǒng)。對自動潤滑系統(tǒng)控制系統(tǒng)進行改造，增設(shè)通信模塊及聲光報警裝置，將堵塞報警信號引入DCS 控制畫面，系統(tǒng)報警信息能夠被崗位操作人員實時掌握，避免因潤滑不良造成的設(shè)備異常，提升系統(tǒng)的智能化水平。

（2）回轉(zhuǎn)運動部位設(shè)置實時溫度監(jiān)測裝置。在氧氣斜吹轉(zhuǎn)爐回轉(zhuǎn)輪座等部位設(shè)計紅外測溫裝置，處于密閉、高溫環(huán)境下的運轉(zhuǎn)部件的溫度與潤滑狀況相關(guān)聯(lián)，建立溫度與潤滑點的單點供油時長數(shù)據(jù)對應(yīng)表，有針對性地調(diào)整運轉(zhuǎn)部件供油量。

（3）舊潤滑脂的定向排放。自動潤滑系統(tǒng)在工作中，軸承座內(nèi)容積被潤換脂充滿后，高壓油脂會將舊油脂通過軸承座端面擠出，流失的油脂附著在軸承座周邊易粘附灰塵，且遇到明火容易燃燒，需定期清理舊潤滑脂，將潤滑脂的由無序排放變?yōu)橛薪M織清理。

（4）進油口三通的改進設(shè)計。在潤滑油管與軸承座連接處由直通連接改為三通連接，增加的一端可用于安裝流量感應(yīng)器或球閥，便于核實出油量及判斷油管通斷。

（5）電磁換向閥選型。對電磁換向閥進行重新選型，將原系統(tǒng)中的二位四通閥替換為結(jié)構(gòu)更簡單的二位二通閥，閥體故障少、清洗安裝方便。

5 結(jié)束語

分析自動潤滑系統(tǒng)的工作原理，提出針對自動潤滑系統(tǒng)油路堵塞及油路紊亂故障的排查方法，可以快速找出故障點，并根據(jù)故障原因給出有針對的優(yōu)化改進措施，消除故障隱患，對延長設(shè)備壽命、降低工人勞動強度有積極意義。