軸承溫度檢測與智能潤滑系統(tǒng)在小麥加工中的應(yīng)用

黃金源，賴世椿，劉子立，詹育生，劉 銳

（廣州市嶺南穗糧谷物股份有限公司，廣州 511466）

小麥加工行業(yè)工藝流程長、設(shè)備繁多，設(shè)備傳動方式多種多樣， 部分設(shè)備還攜帶超過100 kW 傳動電機。主要的設(shè)備有高壓風機、磨粉機、高方篩、刮板機、提升機、打麥機、磨粉機、混合機、檢查篩、羅茨風機及其它設(shè)備和電機， 而且小麥粉加工廠為充分發(fā)揮生產(chǎn)持續(xù)連貫和良好的經(jīng)濟效益常采用24 h 不停機生產(chǎn)， 因此保障設(shè)備傳動部件的良好運行才能保障設(shè)備良好的工藝性能， 從而保障產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，因此設(shè)備計劃性維護、保養(yǎng)更加需要做好科學(xué)的安排。 據(jù)統(tǒng)計，有接近7%的旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備故障是由于滾動軸承故障而引發(fā)的，而在機械設(shè)備總故障中，由于滾動軸承故障所引發(fā)的比例更是達到30%[1]。機械設(shè)備因滾動軸承故障而導(dǎo)致的非計劃停機、減負荷運行、更換設(shè)備或者是備件等，都將會對面粉企業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生很大影響。 如能科學(xué)合理對設(shè)備進行維護保養(yǎng)，充分發(fā)揮設(shè)備應(yīng)有的工藝性能，就能保證生產(chǎn)的穩(wěn)定、高效運行，同時能為企業(yè)帶來良好的生產(chǎn)效率和經(jīng)營效益。

旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備滾動軸承發(fā)生故障的主要原因是：設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中軸承溫度過高。軸承溫度過高是轉(zhuǎn)動設(shè)備常見及危害較大的故障， 可導(dǎo)致軸承的使用壽命減少，造成軸承密封體破裂，潤滑脂被風干，最終導(dǎo)致設(shè)備故障， 在一些特定的區(qū)域甚至會引發(fā)粉塵爆炸，嚴重影響企業(yè)的正常運行生產(chǎn)。本文從企業(yè)的實際運行情況分析并結(jié)合各行業(yè)的經(jīng)驗教訓(xùn)，提出了一套適用于小麥加工行業(yè)的基于PLC 控制的軸承溫度檢測和智能潤滑系統(tǒng)的設(shè)計方案， 以期解決設(shè)備軸承故障影響企業(yè)正常運行生產(chǎn)問題。

1 軸承溫度過高的原因分析

導(dǎo)致軸承溫度過高的常見原因有以下幾點：

（1）潤滑的原因：①軸承潤滑脂注入太多，由于潤滑脂的傳熱效率不高，致使軸承散熱不良；②軸承缺油。供油不足或供油中斷導(dǎo)致干摩擦發(fā)熱，不及時發(fā)現(xiàn)處理會使軸承燒損；③油品變質(zhì)。 未定期換油、油進水乳化或密封不良進入粉塵均導(dǎo)致油品變質(zhì)；④油品牌型號不對，不同油品互相混用。

（2）機械振動的原因：①聯(lián)軸器同心度較差引起振動； ②旋轉(zhuǎn)部件動平衡不好或安裝找正不好引起振動或負荷不均勻； ③軸承底座剛度不足引起的振動；④螺栓松動引起的振動。

（3）裝配原因：①軸承間隙過?。ㄈ缒ポ佪S承），滾動體與內(nèi)外圈產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力； ②軸承外圈壓得過緊使其變形造成摩擦力矩過大； ③軸承安裝歪斜；④軸承周圍零部件互相摩擦發(fā)熱甚至冒煙；⑤三角帶裝配過緊，軸承定向負荷過重（如磨輥、高方篩等）。

（4）環(huán)境因素：室內(nèi)空間狹小不通風、夏季炎熱高溫。

（5）操作原因：因片面追求產(chǎn)量，加大負荷，使軸承超負荷運行。

（6）軸承失效：軸承內(nèi)外圈出現(xiàn)裂紋，保持架磨損過度，游隙超過極限磨損限度，滾動體打橫等出現(xiàn)了嚴重的缺陷。

針對以上原因的解決辦法是： ①適量添加潤滑油脂，日常運行補油，軸承腔注其1/3～2/3 為宜；②采用合格優(yōu)質(zhì)的潤滑脂； ③針對不同的設(shè)備和使用條件采用合適的軸承間隙；④加強日常巡檢。

2 人工巡檢的問題

由于軸承一般位于設(shè)備的內(nèi)部， 生產(chǎn)過程中的日常巡檢根本無法知曉軸承是否正常運行， 也無法檢測到該設(shè)備軸承溫升情況。 除非是設(shè)備的轉(zhuǎn)動部位出現(xiàn)異響、異味等故障才可能被巡查人員發(fā)現(xiàn)，但是這時候已經(jīng)需要將該設(shè)備進行維護， 必定會對正常的生產(chǎn)運行造成一定的影響。 如果通過檢修排查的方法對每一臺設(shè)備進行查驗， 那就會耗費大量的人力物力，并且也不一定能準確地發(fā)現(xiàn)、排除問題。

3 人工加注潤滑脂的問題

目前國內(nèi)面粉企業(yè)對于高方篩、 打麩機、 磨粉機、 羅茨風機等設(shè)備軸承潤滑主要采用人工加注潤滑油脂的方式。 這種方式主要存在以下幾個缺點[2]：①人工單一注油耗時耗力耗油； ②加油時間比較隨意，加油時間不好控制，時間間隔較長或頻繁加油；③加油量不好控制，有時多，有時則加注不足；④油嘴經(jīng)常損壞，需要更換。

4 軸承溫度檢測與智能潤滑系統(tǒng)

4.1 軸承測溫與智能潤滑的優(yōu)點

采用軸承測溫與智能潤滑有以下優(yōu)點： ①通過溫度傳感器可以在線監(jiān)測軸承的溫升變化， 在軸承溫度異常變化或達到溫度限值時可以及時發(fā)現(xiàn)，可以針對性地進行相應(yīng)的檢查或者是潤滑加油； ②智能潤滑油脂自動加注，可以降低人員勞動強度，提高生產(chǎn)效率；可以準確定量注油，確保各潤滑點得到足夠的潤滑油；可以防止加注不同品質(zhì)的油脂，確保油脂的加注正確。

4.2 軸承溫度檢測

在設(shè)備相應(yīng)軸承座的適當位置按螺紋尺寸鉆孔，絞相應(yīng)的內(nèi)螺紋，將測溫傳感器安裝牢固[3]。 如圖1 所示，傳感器的端面接觸到軸承外環(huán)上，引線接在接線盒內(nèi)，避免開機工作時脫落。 類似于高方篩、檢查篩的轉(zhuǎn)動設(shè)備， 可以在轉(zhuǎn)動軸上下軸承座處各安裝一個溫度傳感器。 溫度傳感器實時采集到溫度信息經(jīng)過中繼箱收集匯總， 然后傳遞到車間中控的PLC ，通過PLC 的信息編譯實時在中控操作系統(tǒng)上顯示出來。

圖1 軸承測溫傳感器安裝示意圖

4.3 智能潤滑

智能潤滑由PLC 控制系統(tǒng)、 容量式流量計、壓力傳感器、高壓潤滑泵、加油罐、過濾器、分油器、電磁給油器、管路附件組成[4]。 如圖2 所示，其油路主要采用一個電磁給油器控制一個潤滑點的逐點供油方式， 通過流量計反饋的流量數(shù)值控制每一個點的供油量， 并可以根據(jù)實際需要分為手動加注模式和自動加注模式。

圖2 智能潤滑組件

圖3 軸承測溫與智能潤滑系統(tǒng)控制邏輯

4.4 控制原理

當關(guān)鍵設(shè)備旋轉(zhuǎn)軸承溫度溫升明顯或者是超過設(shè)定的上升值時， 中控操作系統(tǒng)會顯示相應(yīng)的警報信息，提醒管理人員及時處理。車間的相關(guān)管理人員通過觀察該設(shè)備的溫升歷史報表結(jié)合實際現(xiàn)場的檢查， 可以初步判斷出該設(shè)備是硬件故障還是軸承缺油脂，從而進行下一步相應(yīng)的檢修、潤滑工作。 當確認需要進行潤滑工作時， 管理人員可以在中控PLC操作系統(tǒng)中針對單一或多臺設(shè)備設(shè)定相應(yīng)的加油量和加油周期，然后通過PLC 控制對應(yīng)的電磁給油器給相應(yīng)的設(shè)備進行油脂加注[5]。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)小麥加工行業(yè)針對關(guān)鍵設(shè)備旋轉(zhuǎn)軸承的潤滑保養(yǎng)等工作存在著成本高、效率低、浪費人力物力等問題， 這些問題嚴重制約了小麥加工企業(yè)的生產(chǎn)能力，如何保證關(guān)鍵設(shè)備安全運轉(zhuǎn)、生產(chǎn)平穩(wěn)運行成為企業(yè)重點需要考慮和解決的難點。 在小麥加工關(guān)鍵設(shè)備中引入軸承測溫與智能潤滑系統(tǒng)， 可以有效地檢測到關(guān)鍵設(shè)備旋轉(zhuǎn)軸承的運行情況， 解決人工潤滑難控制等多個問題， 為企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)提供了有效保障，從而有效提升生產(chǎn)的穩(wěn)定性并減少損失，為小麥加工行業(yè)帶來更好的經(jīng)濟效益。