喬順平，趙春禾

(1.寶鋼工程技術(shù)集團有限公司，上海 201900;2.上海西重所重型機械成套有限公司，上海 201900)

0 前言

在冷軋帶鋼工程重卷檢查機組中，為了防止帶鋼生銹需要配置涂油機，將非導(dǎo)電的流體均勻的涂到金屬帶鋼上，達(dá)到防腐、潤滑的目的。常用的涂油機類型是臥式靜電涂油機，只利用靜電使涂油材料涂到帶材上，避免了使用空氣或者流體壓力引起的過量涂敷問題。靜電涂油機能精確的、均勻的把涂層材料涂到水平運動的鋼板表面上，而且?guī)т摰纳舷卤砻孢€可通過單獨自動調(diào)節(jié)功能獲得不同的涂油量需求。設(shè)置的防銹油液霧化裝置可加速油液顆粒化的過程，從而降低高壓電源工作電壓。霧化室本體的每個門上設(shè)有機械的安全聯(lián)鎖裝置，可以停止高壓發(fā)生器。

靜電涂油機不用時，通過拖鏈和輪子可便捷地將其移動到離線位置。

1 靜電涂油機的組成和參數(shù)

靜電涂油機由涂油室(C型框架)、涂油刀梁、供油及加熱系統(tǒng)、高壓發(fā)生裝置、電控系統(tǒng)等部分組成，如圖1所示。

圖1 靜電涂油機簡圖(從操作側(cè)方向看)Fig.1 Side view of static electricity greasing machine

1.1 涂油室

采取C型框架，箱體用10 mm的厚鋼板制成，其底部傾斜，便于將剩余的油流入箱體底部集流槽里，回油靠重力流入回油箱。

在涂油室的兩端都安裝了門，并安裝機械的安全聯(lián)鎖裝置和安全視窗，門打開時高壓自動斷電。安全連鎖裝置確保涂油機在運行中無法打開涂油機的門，維護(hù)涂油分開進(jìn)行，同樣，涂油機處在維護(hù)的時候，也無法操作涂油機來涂油。C型框架結(jié)構(gòu)設(shè)計可以實現(xiàn)涂油機在維護(hù)或者長時間不使用時，不用剪斷鋼板就可方便的將涂油機移到離線位置。當(dāng)帶材在有張力作用時，滑行軌道也可以使涂油機滑移到離線位置。

1.2 涂油刀梁

涂油室內(nèi)有上下兩根結(jié)構(gòu)獨特的高強鋁合金刀梁，分別設(shè)置在帶鋼的上部和下部，涂油刀梁的高度(刀梁和帶鋼之間的距離)、角度(刀梁對帶鋼的傾斜角度)可進(jìn)行調(diào)節(jié)，使涂油刀梁和帶鋼之間達(dá)到最佳的霧化距離。刀梁安裝在帶滑動齒輪的支架上，在傳動側(cè)，可便捷地將涂油刀梁抽到機體外面進(jìn)行更換和維修。

為了確保在不斷開高壓電纜和流體管道工況條件下進(jìn)行刀梁抽出作業(yè)的安全性，在機體上專設(shè)了一個放電棒，抽出刀梁前放電棒自動接觸刀梁做到完全放電，從而避免了對人體的傷害。

涂油室內(nèi)上下均設(shè)有絕緣材料導(dǎo)板臺，可有效保護(hù)上、下刀梁，并可進(jìn)行失張時穿帶。

為了保證帶鋼表面的涂油質(zhì)量，上刀梁下方還設(shè)置一個氣動接油槽，當(dāng)主線停止時，接油槽接住上刀梁上的殘留油料，當(dāng)主線啟動時，接油槽則自動收回。

刀梁內(nèi)部設(shè)有加熱裝置，用熱循環(huán)油加熱刀梁，目的是將霧化前的防銹油加熱。加熱刀梁采用嵌入式方式，在涂油刀梁內(nèi)部鉆細(xì)小的管道使熱交換油能做封閉的循環(huán)，刀梁視同換熱器，熱循環(huán)油被加熱并輸入到刀梁的內(nèi)部，被加熱的流體將溫度均勻分布在刀梁表面，維持欲噴涂的油品溫度保持在最佳狀態(tài)，霧化效果好，可確保靜電涂油機對穿過的帶鋼提供均勻的涂層。

1.3 供油及加熱系統(tǒng)

供油系統(tǒng)設(shè)有兩臺高精度計量泵，分別控制帶鋼上下表面的涂油量。每個計量泵根據(jù)輸入的生產(chǎn)線帶鋼速度信號，通過伺服系統(tǒng)驅(qū)動。每個計量泵配備一個伺服馬達(dá)，涂油量控制系統(tǒng)通過數(shù)字伺服驅(qū)動機構(gòu)對計量泵進(jìn)行控制，為刀梁提供定量的油料。系統(tǒng)控制器根據(jù)帶鋼速度和涂層重量的設(shè)置自動調(diào)節(jié)計量泵的速度。

主油箱系統(tǒng)設(shè)置三套不銹鋼油箱，玻璃液位計的高低液位開關(guān)自動為加油泵提供信號。無接觸加熱器對油箱內(nèi)油液進(jìn)行加熱，根據(jù)涂油室需要的合適溫度和粘度進(jìn)行自動溫度控制。

在計量泵的平臺或集油盤上安裝了帶電磁閥的多通閥，可以接受三種不同的油管連接，當(dāng)操作人員選擇改變油品時，不必清理油箱再換上需要涂的新油品，只需在操作面板上切換便可，PLC將自動通過邏輯控制從一種油品切換至另一種油品，同時自動啟動“廢油回收系統(tǒng)”，專處理由此帶來的油品交叉污染問題，當(dāng)“廢油回收系統(tǒng)”工作一段時間后，會自動通過“油返回選擇閥”完成該部分廢油的排放，油箱供油回路如圖2所示。

圖2 油箱供油回路簡圖Fig.2 Diagram of oil supply loops of oil tanks

1.4 高壓發(fā)生裝置

靜電涂油機設(shè)有兩個獨立的固態(tài)高壓靜電發(fā)生裝置，每個固態(tài)高壓靜電發(fā)生裝置可提供最高達(dá)125 kV的電壓。高壓發(fā)生器安裝在涂油機機體上，盡量縮短高壓電纜的長度，使高壓的衰減最小。

1.5 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)由PLC、交流電機控制系統(tǒng)、液位監(jiān)控和顯示系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)等組成。

可變程序控制器PLC作為電控系統(tǒng)的核心，控制整個系統(tǒng)的運行。交流電機控制系統(tǒng)控制供油泵、回油泵及循環(huán)泵的運行。液位監(jiān)控和顯示系統(tǒng)用以監(jiān)控涂油機泵站的油箱液位。操作系統(tǒng)具有自動和手動兩種控制方式及遠(yuǎn)程和機旁兩種操作狀態(tài)。

1.6 涂油機主要技術(shù)參數(shù)

機組速度30～300 m/min

帶鋼速度800～1850 mm

涂敷表面 上、下表面或雙面

涂料 防銹油

涂油量 0.2～3 g/m2連續(xù)可調(diào)

涂油量誤差 ≤±10%。

2 靜電涂油機的工作原理

靜電涂油機的工作是根據(jù)靜電場對電荷的作用原理來實現(xiàn)的。涂油刀梁上接有負(fù)高壓靜電，與作為接地極的帶鋼形成高壓電場，當(dāng)防銹油從涂油刀梁的刀口狹縫中流出時，由于流體不吸收電荷從而立即被破碎并分裂為更小的粒子，即被高壓靜電微?；∮偷伪怀潆?，根據(jù)同性相斥，異性相吸的原理，小油滴如均勻一致的油霧被吸附在有電勢差的接地鋼板上，形成均勻的油膜。靜電涂油機工作原理簡圖如圖3所示。

圖3 靜電涂油機工作原理Fig.3 Working principle of static electricity greasing machine

3 靜電涂油機空涂問題分析及供油系統(tǒng)的優(yōu)化

在靜電涂油機運行中，為了確保任何情況下，刀梁噴油效果是100%的可靠，避免刀梁噴油孔發(fā)生堵塞，有些品牌的靜電涂油機通常會在供油系統(tǒng)中加入一個強制過濾系統(tǒng)，確保油液的清潔度，但由此則帶來一個新的問題，即:靜電涂油機在停機再啟時，系統(tǒng)的強制過濾系統(tǒng)會在“油箱切換閥”上產(chǎn)生一定的壓力，此壓力一般在0.103～0.138 MPa，該壓力一般可通過油箱回油管路上的減壓閥調(diào)節(jié)來解決。但在極端情況下，此壓力也會使油箱的“選擇電磁閥”不能完全打開，致使計量泵不能將油品供到刀梁上，出現(xiàn)機組運行時無油涂到帶鋼上去的現(xiàn)象，造成帶鋼的質(zhì)量異議。

為了確保帶鋼無空涂，可在計量泵出口處至刀梁之間的油路上增加一個流量檢測開關(guān)，如圖4所示，檢測開關(guān)安裝位置及控制流程簡圖。

圖4 檢測開關(guān)安裝位置及控制流程筒圖Fig.4 Mounted place and control flow of test switch

圖5 流量檢測元件Fig.5 Element for flow detection

為了實現(xiàn)自動監(jiān)測和發(fā)信功能，需將該開關(guān)信號接入涂油機的PLC中，即在涂油機的程序中增加監(jiān)測信號及油品動態(tài)流量檢測功能。當(dāng)計量泵運轉(zhuǎn)而油路中沒有油品流過時，流量監(jiān)測開關(guān)會將監(jiān)測結(jié)果送到PLC系統(tǒng)，系統(tǒng)會立刻發(fā)出無油報警的信號，手動/自動將油箱選擇閥及時打開，確保計量泵獲得需求的油品并送到刀梁上，徹底解決帶鋼的空涂問題，避免異常物流的產(chǎn)生，保證機組生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

3.1 流量檢測開關(guān)元件

新增的流量檢測開關(guān)包含流量檢測元件、流量信號變送器裝置、接線電纜及信號轉(zhuǎn)換元件。

(1)流量檢測元件。如圖5所示，流量檢測元件屬機械元件，該元件本身帶有安裝用的進(jìn)油、出油管路接口，只要將該機械元件直接接到刀梁的供油管路中便可。

(2)流量信號變送器裝置(圖6)。屬雙頭傳感器，作用是產(chǎn)生脈沖輸出信號。

圖6 信號變送器Fig.6 Signal transformer

(3)信號轉(zhuǎn)換元件(圖7)。供電電壓為9-32VDC。

圖7 信號轉(zhuǎn)換元件Fig.7 Signal transition element

(4)電纜走向。流量計的信號轉(zhuǎn)換模塊→端子箱→主電氣控制柜。

3.2 安裝位置及數(shù)量

根據(jù)油箱供油回路簡圖(圖2)和靜電涂油機工作原理(圖3)可知，“油箱選擇閥”打開后，油品經(jīng)過計量泵過濾器分別流向上、下刀梁的計量泵，并且上下刀梁同時涂油，所以，只需在上刀梁的供油管路上安裝1套檢測設(shè)備即可實現(xiàn)系統(tǒng)流量監(jiān)測的目的。

3.3 程序

(1)PLC程序。在PLC控制程序中，增加程序段:當(dāng)油箱選擇閥切換完成，計量泵電機運行5s(可根據(jù)現(xiàn)場施工情況及流量開關(guān)的安裝位置進(jìn)行更改)后，流量檢測開關(guān)開始檢測流量，PLC計算的流量值作為設(shè)定值，與流量檢測開關(guān)的檢測值進(jìn)行比較，如果流量開關(guān)未檢測到油品流量或檢測到的流量與實際設(shè)定的流量相差較大時(如大于20%)，則產(chǎn)生報警信息。

(2)HMI程序。在HMI程序中增加流量報警信息條。

(3)L2程序。增加監(jiān)控程序。

4 結(jié)束語

漏涂或空涂現(xiàn)象在靜電涂油機的使用中出現(xiàn)較為普遍，原因很多，有外部的，也有涂油機本身引起的。本文是針對冷軋重卷線上的靜電涂油機停機再啟動時出現(xiàn)空涂油現(xiàn)象，提出的供油系統(tǒng)優(yōu)化方法，該方法使用效果好，為使用靜電涂油機的用戶提供借鑒和指導(dǎo)。

［1］張偉.寶鋼某熱鍍鋅機組涂油機“漏涂”現(xiàn)象的分析及解決措施［C］，第八屆(2011)中國鋼鐵年會論文集［A］.北京:冶金工業(yè)出版社，2011.

［2］高全杰，王記軍.靜電涂油機中涂油質(zhì)量控制的試驗研究［J］.武漢科技大學(xué)學(xué)報，2007，30(6).

［3］康建峰，王建梅，薛亞文，等.動壓油膜軸承的摩擦性能及表面形貌分析［J］.太原科技大學(xué)學(xué)報，2012(6).

［4］高全杰.靜電涂油機研究開發(fā)［C］，2001年中國鋼鐵年會論文集［A］.北京:冶金工業(yè)出版社，2001.