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摘 要：随着生产线投用时间的增长和产量的不断提高，拉矫机润滑系统温控不良的问题逐渐的突出起来。本文分析了拉矫机润滑系统温控不良的问题以及温控部件的机能，阐述了拉矫机润滑站冷却系统故障的检查方法、冷却系统部件的选择及冷却系统定量控制的具体方法，解决了冷却系统存在的问题，实现了对邮箱温度的精确控制，提高了系统的稳定性，简化了冷却系统故障的检查和排除步骤。
关键词：拉矫机 冷却系统 定量控制 优化改造
0、引言
邯钢冷轧厂酸轧线投产于2005年，拉矫机为酸轧线的关键设备之一，主要用于带钢酸洗前的板带破磷。拉矫机前后有两组张力辊为拉矫机提供张力，负载较大。这两组张力的减速机使用的是集中润滑系统，由一个润滑站供给四个润滑点，分别为拉矫机前2#张力辊1#辊、2#辊和拉矫机后3#张力辊1#辊、2#辊。
11年7月份时，现场多次出现拉矫机齿轮润滑高温、压力、流量报警，严重影响现场生产。投产后该冷却系统一直是问题不断，11年尤其的严重。经过认真分析，结合现场实际生产情况，对拉矫机润滑冷却系统做了相关的优化改造。图1为该系统图。
1、系统问题分析
润滑系统的最佳油温为42℃ -47℃，油温高会造成油的氧化变质，缩短油的使用寿命，同时还能加速密封元件的老化。当使用温度超过55℃，每增加9℃，油品使用寿命缩短一半。润滑系统一般设有加热器和冷却器，油温低时启动加热器，油温高时开启冷却器。该系统在自动运行情况下，加热由一块机械温控表（温控开关）控制，冷却则使用自力式温控开关。
润滑系统使用的冷却器有板式冷却器、管式冷却器、风冷式冷却器等，拉矫机齿轮润滑站采用的是管式冷却器。
1.1、润滑系统热量的平衡
系统工作时，除齿轮箱发热传递给润滑油，泵的功率损失、油液流经阀或管路的功率损失全部转化为热量，使油温升高。系统的散热渠道主要是油箱表面和管路表面，当系统产生的热量大于散出的热量时，油温就会升高，这就需要增加冷却器来降低油温，使润滑油在合理的温度范围内工作
液压系统热量的平衡计算：
冬季酸轧线在正常生产情况下，拉矫机齿轮润滑站发热功率和散热功率基本平衡，不需要投入冷却器，车间温度10 ℃时，油箱油温基本维持在50℃左右。
P发热=P散热=（K1Al+K2A2）（T-T0）
P发热——发热功率
P散热——散热功率
K1——油箱散热系数，只同冷却方式有关。
A1——油箱的散热面积
K2——管路散热系数，只同风速有关。
A2——管道的散热面积
T——油箱油温
T0——环境温度
P发热=P散热=（K1Al+K2A2）（T-T0）
无论冬季还是夏季P发热基本不变，（K1Al+K2A2）是一常数，要使上面的公式成立，则（T-T0）保持不变，则
T冬-T0冬= T夏-T0夏
T夏= T冬-T0冬+ T0夏=50-10+50=90℃
也就是说夏季只有当油箱油温达到90℃时，发热功率才能与散热功率平衡，但这一温度超过了润滑油的正常使用温度范围，所以必须使用冷却器降温。已设置了冷却器，但油温仍然高。
1.2、系统检查
1.2.1、检查冷却器工作情况：
检查水过滤器，拆开冷却水回水管，检查回水流量，流量没有明显减小。冷却器水管、铜管没有堵塞。
1.2.2、检查齿轮箱工作情况：
检查齿轮箱工作振动及异响情况，并无异常。
1.2.3、检查温控阀门工作情况：
关闭冷却水回水，调整预紧弹簧，对感温探头用热水加热，人为将自力式温控阀打开，检查冷却水流出情况，发现了问题。阀芯的开闭出现了问题，不能完全打开。
2、优化改造措施
2.1、自力式温控阀的工作原理分析
图2为拉矫机原装自力式温控阀，自力式温度控制阀的测量装置从过程介质中获得所需能量并释放足够的力以推动阀杆。该阀主要式通过1和5所示的波纹管利用吸附原理控制阀口的开合。控制精度和稳定性依据干扰（如，入口压力和流量）而定。且可通过旋钮调整2所示弹簧的压力，从而调整油箱温度，也就是阀体打开温度。通过阀的结构及工作原理，我们不难看出该阀的主要问题在于由于阀芯的开度由波纹管控制，阀芯开度受限，控温过程相对较长、控温不准确，无法适应现场的生产节奏。再者由于该阀的的机能问题，随着使用时间的增长，波纹管开关阀芯的能力也逐渐的衰减，造成冷却速度慢，且不易观察阀芯的开度位置，造成故障不易尽早被检查发现，也成了我想要将其改造的一个重要原因。
2.2、温控阀的选用
阀体的选用相对简单，无非是一个冷却水的普通电磁阀。我们选用了比较稳定的诺冠常闭式膜片阀，型号为8234500 8401，该阀具有成本很低，使用寿命长，故障易判断等优点，从备件管理角度来讲，不增价备件的种类，减少备件库存。
2.3、温度控制处理方案
温度控制是个难题，本来我计划是增加一块模拟量温度控制表，但是这种表稳定性稍差且成本较高。我想到了该站的加热控制系统，该系统使用的是一块机械式开关量控制表（如图3所示），工作稳定，易发生微量的零点移位，但可以通过1-2个月的校表完全可以避免。如果能够将冷却水的开关和这个温控系统关联那就比较完美。
在有三个温控点的情况下，我们通过一个夏天和一个冬天的观察，最终做出了这样的设定：在high-high的超温报警下，在冷却系统正常的情况下，最多30分钟温度能够下降至超温报警温度以下，若不能，则认为系统故障，40分钟时停车；在heater on低温加热器启动的情况下，加热器正常工作时，最多50分钟温度能够上升至低温加热器启动温度以上，若不能，则认为系统故障60分钟时停车。完美解决控制点不够用的问题。
3、优化改造评价
通过改造，实现了对邮箱温度的精确控制，提高了系统的稳定性，简化了冷却系统故障的检查和排除步骤，但是不难看出原有的自力式温控阀不仅能够利用波纹管1实现通过油箱的温度控制冷却水的流量，而且还能够利用波纹管2控制当阀芯关闭时冷却器中冷却水的温度，进而保证油泵出口供油管路油液的温度。而改为电磁控制阀后，设置调整电磁阀开启合关闭温度的时候，也要考虑到油泵出口供油管路油液的温度，保证润滑点的油温达到使用要求。
参考文献：
[1]赵腾云.装载机行星式变速箱工作性能分析[D].吉林大学，2011
[2]张桂文.机械设备预防性维护的重要性[J].科技创新导报，2011，（19）：53，55
[3]陈苗青.齿轮传动的失效分析及改善措施[J].制造业自动化，2011，（04）：19-21
[4]何晓瑛.NB/SH/T 0586—2010《工业闭式齿轮油换油指标》标准推介[J].石油商技，2011，（01）：72-76
[5]何晓瑛.工业闭式齿轮油换油指标应用研究[J].润滑油，2011，（01）：35-43
作者简介：
苏尧，男，学士，助理工程师，从事轧钢设备维护。
关键词：拉矫机 冷却系统 定量控制 优化改造
0、引言
邯钢冷轧厂酸轧线投产于2005年，拉矫机为酸轧线的关键设备之一，主要用于带钢酸洗前的板带破磷。拉矫机前后有两组张力辊为拉矫机提供张力，负载较大。这两组张力的减速机使用的是集中润滑系统，由一个润滑站供给四个润滑点，分别为拉矫机前2#张力辊1#辊、2#辊和拉矫机后3#张力辊1#辊、2#辊。
11年7月份时，现场多次出现拉矫机齿轮润滑高温、压力、流量报警，严重影响现场生产。投产后该冷却系统一直是问题不断，11年尤其的严重。经过认真分析，结合现场实际生产情况，对拉矫机润滑冷却系统做了相关的优化改造。图1为该系统图。
1、系统问题分析
润滑系统的最佳油温为42℃ -47℃，油温高会造成油的氧化变质，缩短油的使用寿命，同时还能加速密封元件的老化。当使用温度超过55℃，每增加9℃，油品使用寿命缩短一半。润滑系统一般设有加热器和冷却器，油温低时启动加热器，油温高时开启冷却器。该系统在自动运行情况下，加热由一块机械温控表（温控开关）控制，冷却则使用自力式温控开关。
润滑系统使用的冷却器有板式冷却器、管式冷却器、风冷式冷却器等，拉矫机齿轮润滑站采用的是管式冷却器。
1.1、润滑系统热量的平衡
系统工作时，除齿轮箱发热传递给润滑油，泵的功率损失、油液流经阀或管路的功率损失全部转化为热量，使油温升高。系统的散热渠道主要是油箱表面和管路表面，当系统产生的热量大于散出的热量时，油温就会升高，这就需要增加冷却器来降低油温，使润滑油在合理的温度范围内工作
液压系统热量的平衡计算：
冬季酸轧线在正常生产情况下，拉矫机齿轮润滑站发热功率和散热功率基本平衡，不需要投入冷却器，车间温度10 ℃时，油箱油温基本维持在50℃左右。
P发热=P散热=（K1Al+K2A2）（T-T0）
P发热——发热功率
P散热——散热功率
K1——油箱散热系数，只同冷却方式有关。
A1——油箱的散热面积
K2——管路散热系数，只同风速有关。
A2——管道的散热面积
T——油箱油温
T0——环境温度
P发热=P散热=（K1Al+K2A2）（T-T0）
无论冬季还是夏季P发热基本不变，（K1Al+K2A2）是一常数，要使上面的公式成立，则（T-T0）保持不变，则
T冬-T0冬= T夏-T0夏
T夏= T冬-T0冬+ T0夏=50-10+50=90℃
也就是说夏季只有当油箱油温达到90℃时，发热功率才能与散热功率平衡，但这一温度超过了润滑油的正常使用温度范围，所以必须使用冷却器降温。已设置了冷却器，但油温仍然高。
1.2、系统检查
1.2.1、检查冷却器工作情况：
检查水过滤器，拆开冷却水回水管，检查回水流量，流量没有明显减小。冷却器水管、铜管没有堵塞。
1.2.2、检查齿轮箱工作情况：
检查齿轮箱工作振动及异响情况，并无异常。
1.2.3、检查温控阀门工作情况：
关闭冷却水回水，调整预紧弹簧，对感温探头用热水加热，人为将自力式温控阀打开，检查冷却水流出情况，发现了问题。阀芯的开闭出现了问题，不能完全打开。
2、优化改造措施
2.1、自力式温控阀的工作原理分析
图2为拉矫机原装自力式温控阀，自力式温度控制阀的测量装置从过程介质中获得所需能量并释放足够的力以推动阀杆。该阀主要式通过1和5所示的波纹管利用吸附原理控制阀口的开合。控制精度和稳定性依据干扰（如，入口压力和流量）而定。且可通过旋钮调整2所示弹簧的压力，从而调整油箱温度，也就是阀体打开温度。通过阀的结构及工作原理，我们不难看出该阀的主要问题在于由于阀芯的开度由波纹管控制，阀芯开度受限，控温过程相对较长、控温不准确，无法适应现场的生产节奏。再者由于该阀的的机能问题，随着使用时间的增长，波纹管开关阀芯的能力也逐渐的衰减，造成冷却速度慢，且不易观察阀芯的开度位置，造成故障不易尽早被检查发现，也成了我想要将其改造的一个重要原因。
2.2、温控阀的选用
阀体的选用相对简单，无非是一个冷却水的普通电磁阀。我们选用了比较稳定的诺冠常闭式膜片阀，型号为8234500 8401，该阀具有成本很低，使用寿命长，故障易判断等优点，从备件管理角度来讲，不增价备件的种类，减少备件库存。
2.3、温度控制处理方案
温度控制是个难题，本来我计划是增加一块模拟量温度控制表，但是这种表稳定性稍差且成本较高。我想到了该站的加热控制系统，该系统使用的是一块机械式开关量控制表（如图3所示），工作稳定，易发生微量的零点移位，但可以通过1-2个月的校表完全可以避免。如果能够将冷却水的开关和这个温控系统关联那就比较完美。
在有三个温控点的情况下，我们通过一个夏天和一个冬天的观察，最终做出了这样的设定：在high-high的超温报警下，在冷却系统正常的情况下，最多30分钟温度能够下降至超温报警温度以下，若不能，则认为系统故障，40分钟时停车；在heater on低温加热器启动的情况下，加热器正常工作时，最多50分钟温度能够上升至低温加热器启动温度以上，若不能，则认为系统故障60分钟时停车。完美解决控制点不够用的问题。
3、优化改造评价
通过改造，实现了对邮箱温度的精确控制，提高了系统的稳定性，简化了冷却系统故障的检查和排除步骤，但是不难看出原有的自力式温控阀不仅能够利用波纹管1实现通过油箱的温度控制冷却水的流量，而且还能够利用波纹管2控制当阀芯关闭时冷却器中冷却水的温度，进而保证油泵出口供油管路油液的温度。而改为电磁控制阀后，设置调整电磁阀开启合关闭温度的时候，也要考虑到油泵出口供油管路油液的温度，保证润滑点的油温达到使用要求。
参考文献：
[1]赵腾云.装载机行星式变速箱工作性能分析[D].吉林大学，2011
[2]张桂文.机械设备预防性维护的重要性[J].科技创新导报，2011，（19）：53，55
[3]陈苗青.齿轮传动的失效分析及改善措施[J].制造业自动化，2011，（04）：19-21
[4]何晓瑛.NB/SH/T 0586—2010《工业闭式齿轮油换油指标》标准推介[J].石油商技，2011，（01）：72-76
[5]何晓瑛.工业闭式齿轮油换油指标应用研究[J].润滑油，2011，（01）：35-43
作者简介：
苏尧，男，学士，助理工程师，从事轧钢设备维护。