油气润滑

一． 序言西方工业革命造就了现代工业的雏形。

随着工业技术的飞速发展，制造厂商对提高生产率和降低制造成本的要求越来越高。

因此润滑技术作为有效解决设备磨损故障，延长设备无故障运行时间，大幅度降低设备备品备件消耗量的有效手段，在欧美发达工业国家得以迅速发展。

在二十世纪前叶，先后出现了单线式润滑系统，双线式润滑系统，递进式润滑系统等不同工作原理的干油、稀油集中润滑系统。

涌现出包括德国WOERNER公司等一批专业设计制造润滑元件和研究适应各行各业主机设备特点的润滑系统的专业厂家。

油气润滑最初出现在十九世纪末期，当时正值瓦特发明蒸汽机不久，蒸汽机被迅速应用到各种场合。

但是因为在活塞和缸体之间存在蒸汽等因素，严重影响蒸汽机的使用寿命。

因此有人想到在输入气缸的蒸汽中加入少量润滑油，依靠高速蒸汽将润滑油输送到摩擦表面来改善设备的摩擦状况，事实上取得非常满意的效果。

这就是最早意义上的油气润滑系统。

二十世纪七十年代，国外技术人员在传统的递进式、单线式、双线式润滑系统的基础上改进开发出了油气润滑装置，并将其成功应用到钢铁冶金、造纸和大型压力机行业上。

在这以后，人们做出大量的努力来研究油气润滑装置，并在混合块结构、油路控制、过滤精度等方面取得长足进步，使油气润滑技术成为一项成熟的润滑技术。

由于油气润滑在其原理上的固有优势，已经在冶金行业等诸多领域有逐步取代原有的传统干油和稀油润滑系统的趋势。

二． 油气润滑的原理如上所述，油气润滑是基于利用气流将润滑剂输送到润滑点处的技术。

与以往的油雾润滑所不同的是：油气润滑是利用润滑剂在管路中的“附壁效应”；我们知道润滑剂是有粘度的，当气流以一定的速度在管路中流动时，润滑剂下层附着在管壁上，上层被气流吹动向前输送，因此，滴状润滑剂就会被吹成线状油流向前输送。

经过一段距离的管路输送后，间断供应的润滑剂就会形成连续的油流进入润滑点，对润滑点形成连续润滑。

从油气混合块到润滑点的管路距离最短为500mm，最长可达100米。

油气润滑又被称为“气液两相流体冷却润滑技术”，压缩空气是润滑油的输送载体。

如图7所示，在油气管道中，由于压缩空气的作用，起初，润滑油是以较大的颗粒粘附在管道内壁四周，当压缩空气高速向前流动时，油沿着管壁波浪形地朝着气流方向被输送，油滴逐渐被压缩空气吹散、变小和变得越来越扁平，互相之间的距离也越拉越长，经过约0.5米的管道长度后，原先是间断地粘附在管壁四周的油滴已连成一片，在管壁上形成了一层均匀的连续环状油膜，最后以与压缩空气分离的连续精细油流喷射到润滑点。

在油气管道中，油和气的流动速度是不同的，油是沿着管壁流动的，它的流动速度约为2-5cm/s，而气是在管道中间流动的，它的流动速度可达50-80m/s。

由于油和气的流动速度大相径庭，所以，油和气不是融合在一起的，从油气管道出来的油和气是分离的，这也是为什么油气润滑不会污染环境的原因。

润滑油如能以缓慢的、均匀的、微量的连续油流到达润滑点，这是最为理想的润滑方式，也能达到最佳的润滑效果，稀油润滑和干油润滑都无法实玑这样的润滑方式。

油雾润滑虽然在这方面迈出了正确的一步，但由于它对使用的润滑油的粘度有限制，如油的粘度太高则必须对油进行加热，然而加热过的油会使空气温度升高。

少量的油雾还会从轴承座外溢，进入大气，对环境造成污染。

油雾输送的压力低，输送距离不宜过长，而且对管道的走向有一定的要求。

它在轴承座内形成的过压只有油气润滑的十分之一，因此密封效果远没有油气润滑好。

而油气润滑可以使用所有粘度等级的机械油，甚至能使用半流动干油，它不会对环境造成污染，输送距离长，对管道的走向布置没有限制，具有非常良好的冷却降温和密封作用，它在轴承座内形成的0.2-0.3bar的过压足以阻止冷却水和脏物进入轴承座。

油气润滑的耗油量非常微小，只有干油润滑的几十分之一，油雾润滑的十分之一，能向润滑点连续输送润滑油，是目前所知的最先进的极微量润滑。

图8是油气润滑系统示意图。

根据被润滑设备的润滑点的型式和数量确定润滑系统每小时的总耗油量和工作制度。

接通电源，经压缩空气处理装置(4)处理过的压缩空气分两路，一路控制气动泵(1)，另一路进入油气混合块(3)。

气动泵按事先设定的工作程序进行工作，把润滑油供送到递进式分配器(2)，润滑油经递进式分配器精确计量和分配后被输送到与气源相连接的油气混合块，并在油气混合块中与压缩空气混合形成油气流从油气出口输出进入油气分配器，经油气分配器分配后以多股极其精细的均匀的连续油气流喷射到润滑点。

整个油气润滑系统的工作由PLC控制装置(5)控制。

图9是供油量Q、轴承温度T和轴承摩擦NR三者之间的关系曲线。

从图中可以看出，当供油量增大到一定程度时，轴承温度呈下降趋势，在这条温度曲线的中部，轴承温度是最高的，因为此时的供油量还没有大到足以降低轴承温度的程度，相反，多余的液体摩擦会产生热量。

随着供油量的增大，轴承摩擦也增大，但是，在这两条曲线的最低点恰恰是供油量非常小的时候。

由此，我们可以明白，为什么油气润滑只需要极其微小的油量就能达到降低轴承温度和减少轴承摩擦的极佳效果。

图7二、集中润滑系统应该具备的基本条件1. 在运动的摩擦副之间形成具有一定承载能力的润滑油膜；2. 降低轴承内部的温度，具有良好的冷却作用；3. 实现小剂量、多次数的润滑方式；4. 防止脏物和冷却水的侵入，具有良好的密封作用。

只有油气润滑能全部满足上述四个基本条件。

三、油气润滑优势● 润滑油可以以小剂量多次数的方式连续输送，使轴承终处于最佳的润滑状态● 即使在速度很低时仍能形成具有一定承载能力的润滑油膜，增加润滑油膜的厚度，具有优良的减摩作用● Jetsplit油气分配器入口的空气流速高，明显改善润滑效果● 压缩空气能使轴承更好地散热，有利于轴承的冷却● 由于轴承内部保持过压，能使轴承座具有良好的密封性能，能阴止脏物和冷却水的侵入● 适用于高温、高速、极低速和重载的工况条件● 油气输送距离长，油气管道的走向可任意布置● 能使用高粘度的机械油甚至半流动干油，不需要对润滑油进行加热● 有非常完善的对油气润滑系统的工作状况进行监控的手段2. 经济优势● 润滑剂的消耗量极其微小● 润滑剂100%被利用● 延长了摩擦副的使用寿命，大大降低了备件消耗和设备运行成本● 减少了冷却水的处理费用● 节能效果明显3. 对环境友好● 不产生油雾、不污染环境，有利于环境保护● 避免了因干油外泄对设备运行环境和冷却水的污染● 避免了对废干油处理这样一个难题油气润滑技术在泰钢1700mm单机冷轧机上的应用随着科学技术的不断发展，轧钢机正向着高速、重载、高强度、高刚度和连轧化的方向迅速发展，对滚动轴承的要求越来越高。

冷热轧机的轴承座会受到冷却水或其它介质如乳化液的侵入从而使轴承的工作面产生锈蚀，成为轴承磨损的主要原因。

当然，轴承座的密封装置的选用也是非常重要的，因此正确的润滑方式和良好的密封是延长轴承寿命的最有效的方法之一，同时还要选择合适的润滑剂来满足轴承及工作条件如负荷、转速、温度等方面的要求。

在这种条件下油雾润滑技术及新发展起来的油气润滑技术成为主要的润滑方式，泰钢冷轧厂1700mm 轧机采用了油气润滑技术对轧辊轴承、转向辊轴承、除油辊轴承进行润滑。

油气润滑采用“气液两相流体”技术，具有润滑效果好、耗油量低、精确计量给油、自动控制以及润滑油的黏度选择范围大等优点。

油气润滑利用压缩空气在管道内的流动，带动润滑油沿管道内壁不断地流动，把油气混合体输送到润滑点，压缩空气以恒定的压力（约 5～6bar）连续不断地供给，而润滑油则是根据各个不同摩擦点的消耗量定量供给。

因此必须使用油泵作为输油的动力源，还要采用步进式给油器分别对各个润滑点供给所需要的油量，对轧辊、偏转辊轴承进行充足润滑，油和气在进入润滑点之前必须先进入油气混合器，在油气混合器里流动的压缩空气把油吹成油滴，附着在管壁上形成油膜，油膜随着气流的方向沿管壁流动，在流动过程中油膜层的厚度逐渐减薄，并不凝聚而间断地供油，间隔时间和每次的供油量都可以根据实际消耗的需要量进行调节。

（工作原理见图一）油气混合体在进入各个摩擦副之前还要进行分配，依据各个摩擦副的需要量均匀地分配供给。

图1 油气润滑工作原理图沿管壁连续流动的油膜到达润滑点后，在摩擦副表面形成油膜，隔绝相互摩擦的表面，使干摩擦状态转变为液体摩擦状态或准液体摩擦状态；流动的压缩空气可以冷却摩擦副，带走热量，阻止润滑油高温碳化。

同时压缩空气使摩擦副腔内形成正压，可避免外部环境中的杂质和腐蚀流体侵入摩擦副，保证摩擦副腔有良好的工作环境，同而保证油液的清洁性。

油气润滑技术在泰钢冷轧厂1700mm冷轧机的应用泰钢现有冷轧机的润滑方式泰钢公司现有四台950mm单机六辊可逆轧机，二台1700mm单机六辊可逆轧机，其中四台950mm轧机采用油雾润滑，1700mm轧机采用油气润滑，这两种装置在950mm轧机、1700mm轧机在设备投产时就已使用。

3.2 润滑对象1700mm单机架冷轧机的工作辊轴承、中间辊轴承、支撑辊轴承、偏转辊轴承、除油辊轴承。

3.3 机组工艺参数泰钢冷轧厂1700mm单机架六辊可逆式冷轧机技术参数：(1) 工作辊直径Φ390-430mm(2) 中间辊直径Φ460-500mm(3) 支撑辊直径Φ1250-1350mm(4) 最大轧制力22000KN(5) 最大弯辊力640KN(6) 最大轧制速度1200m/min1700mm冷轧机油气润滑系统主要技术参数(1) 气动润滑油泵工作气压：0.25-0.7MPa(2) 额定排量：80cu.in/min(3) 压缩比例：50：1(4) 工作压力：0.3-0.5MPa(5) 总耗气量：270m3/h(6) 油箱容量：500L(7) 工作介质：N100～N460冷轧机油气润滑系统的工作原理⑴ 在自动运行情况下，控制系统根据设定的运行参数，定时起动油泵，油泵起动时，对应的泵控制电磁阀导通，油路电磁阀同时导通，润滑油被压送到油分配器，油分配器排出定量的润滑油，然后在油气混合器中合成为油气状态; 当主管路注油量达到设定值后，系统完成一次供油循环，此时油压继续上升，达到最高点（通常为40bar）后，气动泵停止工作,系统完成一次注油循环。

此时PLC 进入等待计时程序，到间隔时间启动下一次的润滑周期。

如果在注油过程中油配器出现故障（不供油），PLC将自动识别故障点的编号并通过操作屏面板显示。

⑵ 在手动运行状态下，系统将连续工作，，对设备进行不间断的供油，同时故障灯会提示报警,直到关闭手动程序为止。

3.6 油气润滑系统与轧机运行的保护设置⑴ 考虑了1700mm轧机大压下、高速度的运行，对于油气润滑的特殊要求，将油气润滑正常运行的信号与轧机启动进行了联锁设置，保证了轧机轴承的正常润滑。