摘要
本文主要介绍了北京中冶华润科技发展有限公司研发的ZDRH系列智能润滑系统的发展及应用，重点介绍了该系统的智能特性。该系统主要分为主控制单元、执行机构、流量检测机构和上位机。其中主控制单元采用性能可靠的西门子S7-200（300）PLC，完全适应复杂的工业控制环境，执行机构包括电动高压润滑泵、电磁阀等，检测机构为流量传感器，检测润滑脂的流动，上位机软件为自主开发的润滑系统专用监控软件或通用西门子WINCC组态软件，实时监测润滑泵启停、电磁阀开闭、流量反馈信号以及记录润滑点上一次的供油状态，并且可在上位机上进行系统启停，参数编辑，和手动操作等。
关键词：中冶华润、智能润滑、ZDRH、润滑泵、西门子PLC
1 引言
随着机械、电子技术的发展，工业控制技术不断进步，创新的机电设备把人们从简单重复的劳动中解放出来，提高了生产效率，降低了人工成本。
最早的润滑方式为手加、油杯等方式，此类方式对于润滑点数少，加油周期长的小型设备尚可采用，对点数较多，需油量大的场合不适用。
后来发展为集中润滑，主要有单递进式润滑、双线及多线润滑系统，此种润滑系统占据市场多年，至今仍旧有不少在使用，这三种润滑系统均存在以下理论上不能解决的问题。
单线递进式润滑系统
原理：是只有一根主管线，通常由一个柱塞泵将润滑脂注入到主管线中，并通过单线递进式分配器将润滑脂一级一级的送到下一级分配器最后到各个润滑点，只要有一个润滑点不出油，所有的递进式分配器都不出油，系统压力便会升高，到报警上限时系统报故障停止运行。一级原理系统有以下几点弊端：
▷维护效率地，也就是系统原理直接影响系统的安全性，一旦单个润滑点不出油，系统所有点都不再出油，如果想查找故障需要一个一个的润滑点进行排查，知道找到具体润滑点位为止，检修起来相当费时。
▷供油半径小，由于单线是一级一级的分配，这些对支管道要求不能超过2米，过长直接影响润滑的质量，系统只适合若干个润滑点的距离较近的场所。
双线润滑系统
原理：双线式集中润滑系统主要由润滑泵、换向阀、压差开关、双向分配器，电控箱和两条供油管道组成，润滑泵输出的润滑脂，经换向阀交替由两条供油管道输送到双线分配器，经过双线分配器定量地分配到各润滑点。供油管道内的压力达到分配器所需要的动作压力，分配器进行动作，而分配器动作完成又使油管内压力继续上升，当供油管道各次压力都使分配器完成动作（系统完成一次给油运行）后，系统压力升到换向阀换向压力，换向阀换向进行二次给油。依据原理系统有以下几点弊端：
▷ 系统由两个管道交替供油，靠压差进行换向打开油路，作为半流体润滑管道中压降是不得不考虑的，初端和末端压降太大，容易造成近端远端出油不均。
▷润滑点是否出油都靠油针指示每个点工作一次就要逐个到现场检查，使用人员只要稍有不认真可能就漏过了检查。
▷供油量只有通过调节油针长短进行调节，对不同供油制度的润滑点很难满足。
多线润滑系统
原理：以多点泵为核心，各出口后可接不同的润滑点，各出口油量可调节，润滑泵工作时各点按照调节的油量出油。
▷多点泵故障时，所有润滑泵都不再供油
▷单个润滑点堵塞是，可能会导致多点润滑泵损坏
▷无法满足多种润滑制度的供油需求
综合上述集中系统，世界重工业及重型设备都期待着一种新型干油润滑系统的出现，总结各种润滑系统的优劣，结合目前世界的先进自动控制技术及传感器技术，研发出新一代的智能干油集中润滑系统。
2 智能润滑系统工作原理
由北京中冶华润科技发展有限公司自主研发的先进的智能润滑系统的工作原理如下图。
润滑脂通过电动高压润滑泵被压送到主管道内，到达现场的电磁给油器集成，电磁给油器集成通过控制电磁阀的开闭对现场的润滑点进行供油，所有的润滑泵，储脂罐，给油器集成等都通过控制柜进行控制，上位机监控系统和实时监测润滑泵启停、主管道压力、润滑泵油位等信息，并记录各个润滑点的供油状态。
2.1 系统各部分功能
2.1.1 控制柜
控制柜是整个系统的大脑，控制各个执行机构，并接收现场的流量反馈信号进行润滑点供油状态的判断。主要由PLC、人机交互设备、交流接触器电机保护器、中间继电器、编码器等电气元件组成。PLC选用西门子S7-200（300）系列PLC，其他电气元件也均选用性能可靠地进口品牌，保障系统稳定可靠运行。人机交互设备通常为触摸屏，屏上显示系统的信息，也可在屏上进行操作、参数设置等。
2.1.2 润滑泵
润滑泵是润滑系统的心脏，负责将润滑脂压送至主管道内，保证主管道在供油过程中保持在一定的压力范围。润滑泵通常有两台，一用一备。一般选用柱塞泵，可保证主管道压力稳定在40MPa以下，流量在400ml/min，也可选用气动泵，可保证主管道压力在30Mpa以下，流量在700---800ml/min。
润滑泵带有称重装置或油位检测装置，可将重力转化为模拟量的电信号送入PLC模拟量输入模块，油位检测装置可在油位底或高时送出干接点。
2.1.3 电磁给油器集成
电磁给油器集成是最终的执行机构和检测元件，由电磁阀、流量传感器、信息识别器等部件组成。信息识别器接受PLC远程发送的指令，对电磁阀进行打开或关闭操作，同时，基于霍尔效应的流量传感器检测油位移动信号，并将其送至远程PLC。
2.1.4 加油系统
由于润滑泵本身的储油量有限，且柱塞泵对润滑脂的清洁度要求较高，加油系统显得尤为重要，在进入润滑泵之前经过一层过滤网对润滑脂进行过滤，可大大提高油脂清洁度，延长柱塞使用寿命。加油泵分为两种，普通的为齿轮泵，可直接插在标准油桶中，出油量为200、400L/h,一般只配一台，对主泵加油即可，另外一种是大型储脂罐，容量最大可到5000L以上，配有两个加油泵和罐内搅拌器，加油泵为蜗杆泵，出油量在15L/min，对储脂罐加油采用大型油罐车。灌顶可安装超声波液位计，检测罐内油位。
2.1.4 上位机监控系统
上位机由工控机或普通电脑加上监控软件组成，可监视系统运行信息并进行操作，完成在控制柜HMI上能完成的操作，通讯方式为RS485或以太网，通讯距离在1000米以上。
3智能润滑系统的特点
设备采用SIEMENS S7-200（300）系列PLC作为主控制器，为设备润滑的智能化控制提供了最可靠的解决方案，可网络挂接与上位机计算机进行连接以实时监控，使得润滑状态一目了然；现场给油器集成接受PLC的控制，每点每次给油量大小、给油循环时间的长短均能控制，而且能方便地进行调整；流量传感器检测每个润滑点的供油状态，如有故障进行记录，便于操作人员的维护与维修。操作员可根据设备各点的润滑要求，通过触摸屏或上位机调整润滑点供油参数，以适应润滑点的不同润滑要求。系统运行稳定、可靠，给油（脂）量调整方便，故障点容易查找，维护量小，大大减少人工劳动强度，避免环境污染和油脂浪费，延长设备使用寿命，减少维护量，提高综合效益。
●3.1 控制点数
●控制最大点数为1020点
●每个给油器集成控制4个点
●系统点数可自由增加
●总线型控制，接线简单
●3.1 逐点供油
●按设定程序顺次给油。单位时间内润滑泵只给一点供油,保证每个点的供油时的压力；
●对每一点供油可根据需要1-99次（每次3ml）任意设定油量；
●循环时间可根据需要任意设定；
●逐点供油可与系统设备联锁。
●3.2 逐点检测
●实时检测油在管道内的位移信号，真实反映润滑点的给油状态；
●区别于压力、压差信号。因压力、压差信号可靠性，真实反映润滑点的给油状态。
●3.3 故障智能判断
●可判断每个润滑点、润滑元件故障；
●能判断出故障类型（堵、通、漏、卡、坏）；
●程序内有经多年实践积累的故障类型数据库供实际使用参考。
●3.4 远程监控
●适应、满足现代工厂自动化生产的需要；
●真实反映每个润滑点供油状态、让设备管理人员做到心中有数；
●远程设定、调整每点供油参数；
●能满足当前设备润滑（重要性）的迫切需要。
●3.5 其他
ZDRH系统可在做简单的修改后可用作喷油，将稀油进行雾化，喷射到型齿轮或拖轮的啮合面上，形成油膜，减小摩擦，降低磨损。
4 系统软件设计
由于采用PLC，使得系统的程序的编写更加简单灵活，上位机软件可采用通用的组态软件或专用自主开发的软件，使得系统的维护更加简单。
软件工作流程如下图：
5 现场运行效果
此智能润滑系统已在国内外大型钢厂大型设备上运行，如烧结机、链篦机、
高炉、连铸机等，运行效果良好，大大延长了主体设备的使用寿命，节省了人力，避免了润滑脂的浪费和污染，为客户创造了效益。
6 展望
智能润滑系统在冶金行业的大型重型设备上有了较好的推广和使用，但是首次安装成本较高且对安装人员的技能要求较高，这使得在某些厂家不能得到较好的推广，因此，迫切需要一种成本较低，安装调试简单的一种润滑系统。
冶金行业之外的其他重型设备的润滑仍旧是一个比较大的市场，如开发出一套适用于中小型设备如挖掘机、铲车等工程设备，这些设备需要润滑的点数较少，安装空间有限，且震动较大，北京中冶华润科技发展有限公司已开发出一种小型的润滑泵，容量在6L-40L，完全能够满足需求，已在其中一些设备上运行，效果良好。
7 结束语
本文对设备润滑的发展做了简单的介绍，阐述了不同时期润滑设备的特点，着重介绍了由北京中冶华润科技发展有限公司自主开发的具有世界先进水平的ZDRH系列智能集中润滑系统。
ZDRH智能集中润滑系统的应用能否使客户对润滑点进行标准化的管理，节省了人力和物力，延长了设备使用寿命，从而为客户创造客观的效益。
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