第 ２３ 卷 第 ４ 期 ２０１４ 年 ４ 月
中 国 矿 业
ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ
Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．４ Ａｐｒ． ２０１４
ห้องสมุดไป่ตู้
矿山大型机械设备智能集中润滑系统设计
李 建 ，李建中，杨文龙，赵志刚
（赣州有色冶金研究所，江西 赣州 ３４１０００）
摘 要：机 械 设 备 的 润 滑 问 题 是 机 械 使 用 过 程 中 面 临 的 首 要 问 题 ，针 对 传 统 的 集 中 润 滑 系 统 系 统 臃 肿、油脂供给量凭借经验、温度报警等工况监测装置独立等缺点，通过对硬件、软件、给油周期和工业 应用 ＰＣ 机与 ＰＬＣ 通信执行组态操作进行设计，研制出一种集中智能润滑控制系 统。 此 集 中 润 滑 供 油 系 统采用分布式结构，由上位控制机 ＰＬＣ、下位执 行 单 片 机 及 供 油 系 统 组 成， 上 下 位 机 采 用 ＲＳ－４８５ 总 线 通信。主要供油系统设计分为给油器、喷射装置和泵站三部分。上位机实时显示润滑温度和时间，下位 机反馈温度和单独控制给油。此系统最终实现了智能加油、上位组态、编程控制、和报警等功能，在矿 山大型机械设备给油方面可取代劳动效率低下的人工加油作业，同时提高机械设备使用效率，具有一定 社会效益。 关 键 词 ：智 能 集 中 润 滑 系 统 ； 大 型 机 械 设 备 ； 矿 山 ；ＰＬＣ； 集 中 控 制 ； 给 油 中 图 分 类 号 ：ＴＨ１２２ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１００４－４０５１（２０１４）０４－０１３７－０４
本 集 中 润 滑 供 油 系 统 分 为 三 个 部 分 ：给 油 器 、喷 射阀装置和泵站。下文为各部分的工作原理。 ２．１ 给 油 器
给油器包 括 电 磁 铁、左 右 端 盖、阀 体、阀 芯、柱 塞 、磁 铁 、弹 簧 、霍 尔 接 近 开 关 、温 度 传 感 器 各 一 个 ，４ 个给油器集成到一个板上作为一套。
Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｍｉｎｅ
ＬＩ Ｊｉａｎ，ＬＩ Ｊｉａｎ－ｚｈｏｎｇ，ＹＡＮＧ Ｗｅｎ－ｌｏｎｇ，ＺＨＡＯ Ｚｈｉ－ｇａｎｇ （Ｇａｎｚｈｏｕ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｇａｎｚｈｏｕ ３４１０００，Ｃｈｉｎａ）
润滑设备的机械 部 分 基 本 上 没 有 变 化。 这 样，原 有 集中润滑系统 的 一 些 缺 点 得 不 到 根 治。［３］如 传 统 润 滑 系 统 臃 肿 ，可 靠 性 低 ；传 统 润 滑 系 统 的 油 脂 供 给 量 很多时候是凭借人 的 感 觉 和 经 验 来 分 配，而 不 是 按 需 分 配 ；经 常 造 成 润 滑 过 量 和 润 滑 不 足 ；传 统 润 滑 系 统油位指示、报警、保 护 及 工 况 监 测 装 置，大 多 是 独 立的、分散的，需要 依 靠 人 工 巡 检；传 统 润 滑 系 统 只 能工作在正常的工 作 条 件 下，随 着 速 度、温 度、工 况 改 变 后 ，应 变 能 力 变 差 。 传 统 润 滑 系 统 更 新 换 代 慢 ， 不能适应日新月异的机械设备的发展等。［４－５］当 润 滑 点不足以构成脂润 滑 系 统，而 人 工 加 油 又 有 一 定 困 难时，本智能润滑系 统 可 以 降 低 润 滑 设 备 的 成 本 且 能集中解决以上问题。 ２ 供 油 系 统 机 械 结 构 与 工 作 原 理
图 １ 给 油 器 电 磁 铁 断 电 状 态
图 ２ 给 油 器 电 磁 铁 通 电 状 态
第４期
李 建，等：矿山大型机械设备智能集中润滑系统设计
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图１、图２所示为单个给油器的 原 理 图，图 １ 所 示 为 电 磁 铁 断 电 状 态 的 给 油 器 内 部 结 构 ，此 时 ，润 滑 脂从进油口进入，沿 着 虚 线 及 箭 头 方 向 进 入 柱 塞 腔 Ａ 腔，推动柱 塞 向 右 移 动，同 时 把 Ｂ 腔 的 油 沿 着 虚 线 及 箭 头 方 向 压 到 润 滑 点 ，直 到 柱 塞 紧 邻 右 端 盖 ，柱 塞 停 止 移 动 ，润 滑 脂 停 止 流 动 ，柱 塞 端 部 磁 铁 到 达 霍 尔接近开关的检测 范 围，霍 尔 接 近 开 关 输 出 此 时 的 开关量。图２ 所 示 为 电 磁 铁 通 电 状 态 时 的 内 部 结 构，此时，润滑脂从 进 油 口 进 入，沿 着 虚 线 及 箭 头 方 向进入柱塞 腔 Ｂ 腔，推 动 柱 塞 向 左 移 动，同 时 把 Ａ 腔的油沿着虚线及 箭 头 方 向 压 到 润 滑 点，直 到 柱 塞 紧邻左端盖，柱塞 停 止 移 动，润 滑 脂 停 止 流 动，柱 塞 端部磁铁远离并超 出 霍 尔 接 近 开 关 的 检 测 范 围，霍 尔接近开关 输 出 此 时 的 开 关 量，通 电 后，电 磁 铁 断 电 ，又 回 到 图 １ 的 状 态 ，此 时 柱 塞 重 新 回 到 接 近 开 关 一次，接近 开 关 恢 复 初 始 时 的 高 或 低 电 平 状 态，到 此，一次给油完成，如 果 一 次 通 电 断 电，接 近 开 关 输 出 电 平 没 有 变 化 ，说 明 柱 塞 没 有 往 复 移 动 ，即 没 有 完 成 压 油 任 务 ，说 明 出 油 口 堵 塞 （油 脂 系 统 经 常 堵 ），输 出报警信号并提示故障原因。 ２．２ 喷 射 阀 装 置
自 上 世 纪 ８０ 年 代 以 来 ，我 国 扩 对 外 交 流 引 进 了 大量国外的大型先 进 设 备，随 机 配 套 的 集 中 润 滑 设 备也由此时进 入。 如 江 西 于 都 某 钨 矿 山 于 ２００２ 年 引入了德国某公司开发的智能多点集中脂润滑系统 控制多路球磨机和 棒 磨 机，该 系 统 能 够 远 程 控 制 各 润 滑 点 的 供 油 量 ，实 时 检 测 各 润 滑 点 的 供 油 状 态 ，如 果出现堵塞，能够 准 确 显 示 故 障 点 并 报 警。 但 当 机 械设备的润滑点 比 较 多 时，该 设 备 则 无 法 应 对。 而 国内随之开发的集中润滑系统都是在原有的集中润 滑 设 备 基 础 上 ，增 加 了 一 部 分 电 气 控 制 设 备 ，原 有 的
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｓｔ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｓｓｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ．Ａｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｓｕｃｈ ａｓ：Ｓｙｓｔｅｍ ｂｌｏａｔｅｄ， Ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｉｎ ｏｉｌ ｓｕｐｐｌｙ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ，ａ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅｓ，ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｏｉｌ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ＰＣ ｗｉｔｈ ＰＬＣ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， ｆｏｒｍｉｎｇ ｂｙ ｈｏｓｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＰＬＣ，Ｕｎｄｅｒ ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｎｄ ｏｉｌ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ．Ｕｐｐｅｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ ｕｓｉｎｇ ＲＳ－４８５ｂｕｓ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆｕｅｌ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｏｉｌ ｆｅｅｄｅｒ，ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｐｕｍｐ ｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ＰＬＣ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｏｆ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ；ｔｈｅ ＰＣ ｆｅｅｄｂａｃｋｓ ｔｈｅ ｄａｔａｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｏｉｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ．Ｔｈｅ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｉｎａｌｌｙ ａｃｔｕａｌｉｚｅｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｏｉｌｉｎｇ， ｈｏｓｔ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｄ ａｌａｒｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｉｔ ｃａｎ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍａｎｕａｌ ｌａｂｏｒ ｒｅｆｕｅｌｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｌｅ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄ ｃａｎ ｍａｋｅ ｓｏｃｉａｌ ｂｅｎｅｆｉｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｈｅａｖｙ ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ；ｍｉｎｅ；ＰＬＣ； ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｏｉｌ ｆｅｅｄ
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中国矿业
第 ２３ 卷
至 停 机 以 至 停 产 。 因 此 ，在 矿 山 大 型 机 械 设 备 上 推 广 一 种 可 靠 、高 效 、灵 活 的 润 滑 技 术 是 十 分 必 要 的 。 传 统 的 集 中 润 滑 系 统 存 在 许 多 的 缺 点 ，比 如 ： 系 统 臃 肿 ，更 新 换 代 慢 ，不 能 适 应 机 械 设 备 的 发 展 ；油 脂 供 给 量 很 多 时 候 是 凭 借 人 的 感 觉 和 经 验 来 分 配 ，而 不 是 按 需 分 配 ，经 常 造 成 润 滑 过 量 和 润 滑 不 足 ；温 度 报 警 等 工 况 监 测 装 置 大 多 是 独 立 的 、 分 散 的 ，需 要 人 工 巡 查 。 针 对 上 述 缺 点 ，设 计 了 一 种 集 中 智 能 润 滑 控 制 系 统 。 ［１－２］ １ 发 展 现 状