冷精轧机组工艺润滑节能改造_颜君.pdf

设备管理与维修2023 2（上）监测分析统计，将采集到的数据信号通过不同方式展示，该软件系统包括数据实时监测、趋势分析、历史报表、报警日志、参数设置等展示功能，现场及后台人员可通过监测数据趋势、历史报告、报警情况来对监测设备进行检修。软件主要功能界面如图 4 所示。（1）实时监测。油液监测界面主要由 3 部分组成：设备监控模块、实时数据显示模块和实时曲线显示模块，系统主界面如图 4a）所示。（2）趋势分析。左侧导航栏选择趋势分析切换到趋势分析界面。趋势分析包括黏度、水分、温度、介电常数、磨损等级指标选项的曲线查询，油品趋势分析如图 4b）所示：当日曲线：显示当天的数据曲线趋势情况；3 日曲线：显示最近 3 天的数据曲线趋势情况；月曲线：显示本月的数据曲线趋势情况。（3）数据查询。在数据查询中可以查询油液中的黏度、水分、磨损等多个参数的历史报表数据，查询结果将会以表格形式显示在界面中；点击查询方式旁边的按钮完成查询操作；当日报表：可以查询当天的历史报表；当月报表：可以查询当月的历史报表；3 月报表：可以查询前 3 个月的历史报表；报表导出：将当前查询的结果导出为 csv 文件，位置为/sd/report.csv 可以拔下 SD卡进行读取，也可以使用 tftp 读取一体屏的导出结果。油品报表查询如图 4c）所示。数据量较大时，查询操作可能需要一些时间，点击查询后需要稍做等待。除此之外，此外也可以直接将 SD 卡中的数据库复制出来，读取数据库中的历史数据。（4）报警日志。报警日志分为实时报警和历史报警两大部分，如果当前有报警信息，实时报警将会实时显示当前系统指标产生的报警的详细信息。报警复位：取消报警指示灯的报警状态。查询所有报警：会在历史报警栏显示所有报警信息。报警日志界面如图 4d）所示。（5）参数设置。报警值的设置一般由出厂调试时设置，后续不能随意改动；泵驱动器：为驱动泵转动的驱动器型号，在出厂前的调试中已经设置完成，一般不能随意改动；泵速度调节：可以手动调整泵的启停和速度，一般用于调试试验；报警模块：可以手动开关报警灯，一般用于测试报警灯是否能正常工作。参数设置界面如图 4e）所示。4结束语项目研究开发的“基于润滑磨损多参数的油液在线监测系统”，能够完成对设备在用油的水分、黏度、污染度、磨损等多信息的集成检测，可以对系统的油液指标参数、状态信息进行展示与处理，对设备润滑磨损状态进行诊断。并创新性的结合油液自动净化模块，在检测到油液的指标超过设置的正常值时，能够启动该装置对油液进行自动净化，并重点解决在用油气泡与负压的影响。该项目的成功实践可及时发现设备润滑与磨损安全故障隐患，指导设备的润滑管理和视情维修，规避重大事故的产生，从而降低维修成本，为企业带来客观的经济效益与实际应用价值。参考文献1冯伟，陈闽杰，贺石中.油液在线监测传感器技术 J.润滑与密封，2012（1）：37.2石新发，刘东风，孙云岭.油液监测多源信息融合模型构建方法研究 J.武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2018，42（2）：89-92.3李秋秋，冯伟，赵畅畅，等.油液分析在螺杆式空压机润滑故障诊断中的应用 J.润滑与密封，2016，41（4）：137-140.4周州，张婷婷，於迪，等.在线润滑监测系统在水泥行业的应用 J.中国水泥，2022（4）：101-103.编辑毕来金0引言随着近年来国家对绿色节能可持续发展的重视，更提出了双碳政策，有色金属加工行业原本就属于高能耗产业，原有设备大都不能满足时下的国情及相关法规和政策。因此，在原有设备不影响其生产能力的情况下，提出有针对性的节能改造项目，达到举一反三目的，使关键性设备的能耗更低，进而降低生产成本，使产品在市场上更具竞争力。1设备概况此次改造针对某 1550 冷精轧机组，该设备由中色科技股份有限公司设计制造，于 2012 年投产。轧机主要参数如下：轧机类型，四辊不可逆液压压下轧机；轧机规格，310 mm/800 mm1550 mm；最高轧制速度，1100 m/min；轧制能力，将厚度 1.5 mm（软料）及 1 mm（硬料），宽 9001400 mm 的纯铝及铝合金料卷轧至厚度 0.04 mm；工艺润滑介质，煤油基润滑冷精轧机组工艺润滑节能改造颜君（上海华峰铝业股份有限公司，上海201500）摘要：介绍 1550 冷精轧机工艺润滑原理和节能改造方案，对有色金属加工企业的实施节能降耗措施提供参考作用。关键词：冷轧机；工艺润滑；节能中图分类号：TG333.7文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.02.50126设备管理与维修2023 2（上）介质，供油量 3000 L/min。2工艺润滑系统原理及组成工艺润滑系统用来供给轧辊的润滑和冷却，是冷轧机组的重要组成部分。该系统除了用于轧辊和带材轧制的润滑、冷却外，还用来控制轧辊辊形，与弯辊系统配合达到改善带材表面质量和板型的目的。系统组成包括：工艺润滑冷却泵站，喷嘴梁系统，精密板式过滤机，冷却器。2.1工艺润滑冷却泵站工艺润滑冷却泵站主要配置在工艺油间，其内配有污油箱、净油箱、回油箱、过滤泵、供油泵、回油泵、冷却器、加热器及温度、压力、液位等检测仪表。（1）工艺流程：从轧机集油槽收集的污油经回油管回流至回油箱内，回油箱液位到达液位计设定位置时启动回油泵将污油打到污油箱，再由污油箱过滤泵供给板式过滤机进行过滤，经过滤的净油流向净油箱，再由供油泵通过给油管路送给轧机，供油管路上设有冷却器，用以控制油液温度，后经喷嘴梁上的喷嘴喷射至轧辊表面达到润滑和冷却的作用。（2）油箱的液位控制：各油箱均装有浮球液位计，检测需控制的液位以达到控制回油泵、供油泵、过滤泵启动停止的目的。所有控制液位点都有信号供轧机操作人员观测。（3）系统压力控制：系统中设有笼式压力调节阀及管路压力检测元件。根据这些检测元件来控制所需管路压力的大小。（4）系统连锁保护：整个系统在 PLC 控制下工作，所有泵、加热器、电磁阀都有联锁保护。（5）主要技术参数：净油供油压力，0.20.4 MPa；喷嘴处压力，喷嘴处压力可调 0.4 MPa；供油温度，3550 （5 ）。（6）油箱技术参数：净油箱容积，25 m3；污油箱容积，25 m3；回油箱容积，20 m3。（7）过滤器技术参数：板式过滤机的精度5 m。（8）回油泵（离心泵）技术参数：电机功率，55 kW；流量，4000 L/min；扬程，40 m；一供一备；电机转速，2900 r/min。（9）净油泵（离心泵）技术参数：电机功率，75 kW；流量，3000 L/min；扬程，80 m；一供一备；电机转速，2900 r/min。（10）过滤泵（离心泵）技术参数：电机功率，75 kW；流量，3600 L/min；扬程，55 m；一供一备；电机转速，2900 r/min。2.2喷嘴梁系统喷嘴梁系统为轧辊提供工艺润滑、冷却，同时可以控制轧辊辊形，为分段冷却：支承辊分为 3 段，工作辊喷嘴可单独控制，组合成若干种典型的喷射模式，其控制模式可以储存在控制系统中以备工作时选用，并可根据具体情况进行快速反馈和修正，用触摸屏进行直观显示和便捷操作。与弯辊系统配合达到改善带材表面质量和控制板形的目的。2.3精密板式过滤机精密板式过滤机，用于轧机轧制过程中工艺润滑冷却液的过滤。它是保证工艺润滑冷却液达到足够的过滤精度，从而使轧制出来的产品表面质量满足技术要求的关键设备。精密板式过滤机由自动程序控制：预沉积正常过滤（二次沉积）自动报警（当需要换纸时）。用于正常过滤，直到换纸。换纸过程由 PLC 程序进行控制，当过滤箱脏污时，连接在过滤箱进油口的电节点压力表（设置 0.4 MPa）发出信号，这时候轧机主操作台和过滤机的控制柜上显示过滤箱脏污信号，说明需要换纸，当操作手确认轧机停车后，按下“换纸按钮”。换纸流程为：吹扫上腔吹扫下腔再次吹扫，形成滤饼提升过滤箱启动运纸电机走纸走纸电机停止压紧。2.4冷却器冷却器使用进口板式冷却器，具备高性能、省空间、省能源、维护简单等许多优点。只需用简单的工具就可以轻易地装拆冷却器，所有的螺栓是滚制的并涂有防腐材料及润滑油。重型六角螺母使装拆更容易，而所有夹紧螺栓都在冷却器的侧面安装。3方案准备回油泵由液位控制间断性启停，过滤泵和净油泵为常开状态，轧机有轧制时间和非轧制时间区分，主要是上卸卷等辅助时间。过滤必须具有连续性，所以过滤泵定频常开不做更改，只针对净油泵在处于非轧制时间进行节能改造。为了获得较真实的能耗数据，采用钳形电流表测量净油泵在不同轧制状态下的电流数据。（1）轧制时间：喷射梁压力 6 bar（0.6 MPa），喷射梁阀门开启 100%，电机运行电流 90 A；喷射梁压力 6 bar（0.6 MPa），喷射梁阀门开启 50%，电机运行电流 85 A。（2）非轧制时间：穿戴准备时间，喷射梁压力6 bar（0.6 MPa），喷射梁阀门关闭，电机运行电流 95 A；其他等待时间，喷射梁压力 0 bar（0 MPa），喷射梁阀门关闭，工艺润滑油通过旁通阀回净油箱，电机运行电流 100 A。从以上数据可以看出，轧制时间以外确实还有大量非轧制时间在损耗电能，而且离心泵本身具有的特性是负载越低电能损耗越大，因此非轧制时间的电能理论上能够节省下来。4改造方案此台冷轧机组工艺润滑为 2 台定量泵配定频电机，工作时通过笼式调节阀与压力传感器进行闭环控制，此类控制方式为旁路节流式调节，浪费了大量的电能与热能（图 1）。因为电机一直处于满频工作状态，从油箱打出的油压一直处于系统额定压力状态，当操作人员设定喷射梁压力后，依靠笼式调节阀根据设定压力改变溢流量从而满足生产人员的需求。图 1改造前的系统原理127设备管理与维修2023 2（上）具体改造方案是：保留原工艺润滑泵组（泵头及电机），只增加 2 台市面主流的变频器来驱动泵组，更改原有的工艺润滑净油泵控制程序。工作时根据轧制状态与非轧制状态来区分泵组的工作状态，在轧制时工艺润滑油投入后根据操作人员设定的喷射梁所需的压力，驱动泵组的变频器与供油管路压力传感器进行 PID 闭环控制（图 2）。此类控制方式为容积式调节，用以替换原先使用的笼式调节阀的阀旁路节流式调节。根据所需的压力自动调整泵组的工况，有效节省电能、减少热能，也减轻了板式换热器工作压力，节省了冷却水的需求量。为了直观展示改造效果，在改造后的工艺润滑柜门上加装智能电能表，并将此电能表的数据将通过 Profinet 的通信方式送至原系统 PLC 主站，并在 HMI 人机界面中单独创建一个能耗监控子画面，方便长期的电能数据统计和分析。容积式调节的优点是：离心泵输出功率与通过油泵液体的流量有关，当采用变频控制调节转速时，不需要通过笼式调节阀旁路调节油压，流量得以减小，功率相应减小；当喷射梁关闭后，采用低频控制电机，使电机输出功率进一步减小；当喷射梁开启后，迅速提高电机转速，保证喷射梁压力在规定范围内。5效益评估改造后根据实际监测，净油泵电机在非轧制状态时电机电流可以由 100 A 降低至 15 A，初步根据该冷精轧机每年运行时间 300 d（按每天 24 h 运行，65 d 电机未运行是根据以往经验折算的换纸时间、维修时间和无计划停机时间），每天非轧制时间按 12 h 计算（根据现有数据统计分析轧制时间和运行准备时间各占 50%），根据 W=3UIh，可节省电能 W2.0105kW h，即 20 万度电能。根据投入的改造成本和效益评估，该冷精轧机组正常运行1 年时间即可回收改造成本，后续将持续产生收益。并且改造后还有其他附带优点：工艺润滑响应更加快速，带材板型更方便控制；压力调整波动更平稳，调整量更小；供油管路冲击更小，设备使用寿命更长。6结束语实体经济企业成本中电力成本通常占比较高，降低该成本在当前具有重要意义，特别是高能耗的有色金属加工行业，节能降耗可从不同方面着手，如改造升级老旧设备、优化生产工艺流程、引入第三方企业出具整体的节能方案等。本文旨在起到抛砖引玉的目的地，同行业有类似工况的设备可以