油气润滑应用引言：百米重轨生产重要设备之一重轨精整线矫后台架移钢链条，在实际生产中重轨精整线矫后台架移钢链条运行的稳定性对钢轨质量影响较大。原加油方式采用人工加油，加油时量不均匀，链条润滑的有效性降低，容易出现欠润滑或过润滑，还增加材料消耗和增加生产成本；重轨精整线矫后台架较高，采用人工加油，安全事故可能性大；油损耗量大，因油溢出严重污染环境等。针对现场实际情况，通过对比分析，技术改革小组确定采用油气润滑系统技术，解决了传统润滑方式诸多缺点，具有极低耗油量和零排放的优点。

       该系统由流量分配器、油气混合器和电控装置等核心元件构成：流量分配器和油气混合器能够合理分配各润滑点油气用量，保证最佳润滑效果和油耗的经济性，电控装置能够实现实时监控并进行故障自诊断，确保设备安全，油气润滑可广泛应用于各领域[2]。对该设备进行技术改进后，系统运行近一年来，效果良好，安全、可靠、环保，大大延长了链条的实用寿命，减少了材料消耗，大幅降低生产成本，具有较好的经济效益和社会效益。 

1 百米重轨精整设备润滑系统介绍

1.1 百米重轨生产线精整设备概况

       某轧钢厂作为我国主要的百米重轨生产基地，为了满足当今铁路运输高速化的发展要求，科技人员不断对重轨进行技术攻关，向世界钢轨生产的最高水平看齐甚至超越，紧紧围绕重轨高纯净度、高尺寸精度、高平直度和高表面质量的“四高”要求，对重轨在生产过程中冶炼、连铸、轧制及精整全流程工序进行技术改造。该厂安装完成了从德国西马克公司引进的七机架万能轧机生产线，目前生产设备的装备水平达到了世界先进水平。移钢链条是百米重轨的重要设备，其润滑对象为矫后台架链条，润滑情况如下：入口侧升降链和移钢链各 27 条，每根链条润滑点数为 2 个（共计 108 个润滑点），要求润滑量每个行程约0.1 mL，每条链的润滑量为（27～270）mL/h（可调）。这样，2 条链的总润滑量为（54～540）mL/h。润滑标准参考国家相关标准。

1.2 目前常用工业设备润滑简介

机械设备的润滑可以最大限度减少摩擦阻力、降低机械磨损，节省动力能源和延长机械使用寿命，发挥机械的最高效率。

       通常采用的润滑方式有油脂润滑、稀油润滑和油雾润滑。润滑油脂在摩擦点受外力作用而产生改变，表现出明显的非牛顿性流体的触变性。它有一定的屈服值，黏度随剪切速度而变化，速度越高阻力越小，速度越低阻力越大，适用于长期不换润滑剂的摩擦部位润滑，摩擦部位的温度和速度变化范围很大的机械设备润滑，以及用在某些机械设备的封存、防腐、防锈等。润滑脂比所有基础油的耐负荷能力强，但缺点是加油换油比较麻烦，运转初期搅拌动力损失大、易发热，因流动性差而传热和冷却性能差，且易于使摩擦点升温，一旦落入杂质则难于分离从而增加磨损，由于过大的剪切力或热易致网架结构破坏，以致软化和流失[3]。

稀油润滑系统通常用在高速旋转的机械设备上，比如在轴承上，稀油润滑比油脂润滑效果好，用途更广一些，特别是对高速及高温轴承更为有利。但不如油脂润滑简便，而且节能效果不如油脂。稀油润滑对设备的降温效果好，但其密闭性差，易泄漏，对环境影响大[4]。因为压力控制的原因，油雾润滑系统对管道的要求较高，油路、油量、油液的黏度都难以把握和控制。特别是在压力为（0.004～0.006）MPa 时，基本达不到润滑效果，可靠性差。另外，油雾润滑对环境污染较大[5]。

       综合上所述，油脂润滑、稀油润滑和油雾润滑都存在一定缺陷，所以研究设计了一种新的润滑方式，即油气润滑技术。

1.3 新一代油气润滑技术

1.3.1 油气润滑原理

其原理是：由润滑剂和压缩空气混合成为油气混合体，将油气混合体作为机械传动摩擦的润滑物，润滑磨擦面的过程。此润滑方式的管道内壁四周的润滑油颗粒较大，并很好地粘附在管道内内壁上，油滴随着空气的快速流动而被吹散变薄波浪形的油膜被导入润滑点，从而实对机械设备的润滑[6]。

1.3.2 油气润滑设备

油气润滑系统主要由润滑油源、让油气混合设备、油量分配设备、气源设备、油气输送管道及油气控制系统等构成[7]。油气润滑的原理是事先设置润滑工作周期，由系统控制设备开启油液泵，将润滑油经过递进式分配器输送到油气混合室与压缩的空气进行混合，然后再输送到各个润滑点，从而实现润滑的功能。

2 油气润滑技术

2.1 油气润滑中的介质

油气润滑可以事先设定供油量，消耗的油量相当低，其消耗的油量仅是 1/100 稀油润滑方式、1/100 的干油润滑方式、1/14的油雾润滑方式。油气润滑消耗的空气是 1.5 m3/h。美国BETHLEHE 公司采用油气润滑后仅节约的润滑剂就达 （118～456）美元/a[8]。

2.2 油气润滑对润滑剂的要求

油气润滑对润滑剂的要求很低，润滑剂的黏度可以到7500 m2/s，油气润滑所用的润滑油是稀油、半流动性的干油等都可以使用，在润滑过程中使用环境非常广泛，对环境要求很低，高寒地区，环境洁净度不高（NA9 级）等环境都可以使用。

2.3 油气润滑对环境的影响

油气润滑是一种精细控制润滑技术，它是根据油气润滑系统的润滑情况，需要多少油就送多少油，得到精确控制，油气润滑耗油量极低，几乎不排放多余的润滑液，所以对环境影响极小。

2.4 采用先进的自动化控制并配备有监控设备

油气润滑采用计算机控制系统，根据系统控制的需要，可以采用单片机控制、逻辑控制板控制或者可编程逻辑控制器控制，同时配备监视系统，监视系统运行状态并对系统的运行故障信息进行显示，便于维检人员及时处理故障，保证生产顺利进行。

2.5 油气润滑安装方便适用广泛

油气润滑是靠空气流动带着润滑剂通过管道达到机械设备需要润滑的润滑点，无论输送管道口径大小、是否弯曲、盘旋、地势的高低，只要管道能铺设到的地方都可以将润滑剂送到润滑点实现润滑，油气润滑系统管道长（1～100）m，传输距离较长，分配器和混合室可以安装在比较远的位置，因此它适用于在高温、高尘、结构紧凑的设备润滑，安装和维护维修方便，压缩空气带着润滑剂持续高速流动，油脂不会滞留在管壁上[9]。

2.6 油气润滑具有防尘和自冷却功能

压缩空气带着润滑剂流动吹向润滑点的过程中本身就起到了冷却的作用，在管道中压缩空气单位流量越大，冷却效果也就越好，润滑点的温度越高，润滑点降温效果越明显，润滑点的温度至少可以降低（10～30）℃，如果轴承采用油气润滑温度可以降低（30～150）℃[10]。

2.7 采用油气润滑降低成本

油气润滑最大特点润滑剂是以缓慢、连续、均匀、微量的油滴喷射到润滑点上，被润滑设备摩擦点使用寿命大幅延长，系统设备停机时间和检修时间大幅减少，从而使设备的生产时间更长，生产效率提高。油气润滑系统自动化控制程度较高，系统检测设备齐全，安装有视频监控系统和检测系统，对整个系统全程监控，便于维检人员维修保养，大大降低了劳动强度和工作量[11]。 

3 重轨精整线矫后台架移钢链条油气润滑系统设计

3.1 油气润滑系统的设计选择

改造之前，重轨精整线矫后台架移钢链条以人工涂刷润滑剂的方式对链条进行润滑。该方式技术落后，维护难度大，链条使用寿命短，材料浪费，污染环境，生产成本高，生产效率低下。基于以上原因，为保证润滑系统的可靠性，提高润滑效率和效果采用自动油气润滑系统，压缩空气带着润滑剂通过管道为重轨精整线矫后台架移钢进口链条和移钢链条（共计 54 根链条）提供润滑，进行技术改造和项目研发设计。

3.2 油气润滑技术系统设计

油气润滑技术是一种气液两相流体，由于附壁效应，将油气均匀分配或者按照一定比例分配是一项难于完成的技术问题，这也是油气润滑技术系统设计最关键问题———油和油气的分配。实际设计时，采用能克服附壁效应和重力影响的无运动部件的分配器———递进式分配器[12]，即可通过若干个支流出口将油泵输送的润滑剂均匀地送到各个润滑点，从而很好地解决了这一技术难题。

3.3 油气润滑技术设计

润滑位置仍为矫后台架链条，润滑点分布等信息见表 2。这样，该部位的总润滑点数仍为 108 个，总润滑量仍为（54～540）mL/h（可调），润滑标准参考国家相关标准。