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世界一流的钢铁基地是如何通过润滑管理节能增效的?

2019-04-26    中国润滑油信息网  

  钢铁行业作为国民经济支柱产业,经过改革开放40年的发展,发生了翻天覆地的变化。40多年来,为了追赶世界先进水平,中国钢铁行业的工作者从学习模仿到自主创新,改变了中国钢材严重依赖进口的局面,为实现高质量发展,铺陈了一条康庄大道。作为国内钢铁行业龙头企业,宝钢多年来一直通过技术创新和管理变革提升生产效率,降低能耗和排放,在保持行业竞争力的同时,也给行业树立了标杆。

  随着中国经济朝着高质量发展转型,有专家指出,钢铁企业需要向技术高效化、管理精益化、结构清洁低碳化、资源循环化和实施标准化的方向前进。在此背景下,在“提升效率”方面已经十分完善的宝钢,逐步将目光聚焦到了一些精细化领域,比如润滑管理。

  钢铁企业采用自动化连续性的生产模式,设备的稳定可靠工作极为重要,像宝钢这样的大型钢铁企业生产规模较大、产线机组众多、工况各有不同,而复杂恶劣的工况条件对设备提出苛刻的润滑要求,特别是现代化钢铁设备结构紧凑、精度高、价格贵,良好的润滑管理不仅能够帮助延长设备寿命、减少故障次数及异常停机时间、降低生产维护及备件费用,还能帮助降低能耗和废油排放,优化资源利用。

  延长“高空换油”周期,安全环保还节能

  宝钢硅钢厂里有56台冷却水塔,由于其风机减速箱位于19米高的平台,油品取样比较困难,无法进行周期检测,一直以来宝钢只能根据经验制定换油周期,每7000小时就要更换一次减速箱油。然而风机减速箱的特殊结构和位置,使得每次换油必须以人工方式“高空作业”,操作相当不便,还非常耗时,更有潜在的安全风险。频繁的换油需求和高昂的换油成本,让宝钢困扰不已。为此宝钢找到了埃克森美孚,寻求专业的润滑解决方案。

  经埃克森美孚工程师现场检查,发现宝钢原先在减速箱轴承上使用的矿物油抗氧化性能较差,时间一长齿轮上容易形成油泥沉积,因而导致换油周期短。同时,由于矿物油牵引系数较高,会导致风机减速箱能耗较高。经过工程计算,埃克森美孚推荐客户使用美孚SHC™ 629合成润滑油替代原先的矿物油,以满足风机减速箱轴承长寿命运行和节能降耗的需求。

美孚SHC™合成油与矿物油抗氧化性测试对比图

  与普通矿物油相比,美孚SHC™ 629合成润滑油在设备保护、油品寿命及无故障操作等方面表现杰出,进而帮助提高生产力。作为一款性能卓越的齿轮与轴承润滑油,美孚SHC™ 629合成润滑油具备优越的抗高温及抗氧化性能,能有效减少油泥沉积;即使在应用于负荷极重的齿轮和受高剪切作用的轴承时,仍能承受机械剪切力的作用,而黏度则几乎没有降低,因此能够在实际工作温度下,满足冷却水塔风机减速箱中的两种低速轴轴承的润滑需求,使“高空换油”作业问题得到了极大的改善,换油周期从原来的7,000小时延长至28,000小时1,显著减少了换油次数和工程师换油时的安全隐患。

  不仅如此,由于分子内摩擦力比矿物油小了很多,美孚SHC™ 629合成润滑油还给工厂带来了显著的节能效果,大幅降低了风机减速箱的能耗。通过现场控制变量条件下的对比能耗测试,发现使用美孚SHC™629合成润滑油,较原先使用的ISO VG 150矿物油节约电耗达0.9%2,一年下来56台冷却水塔可降低能耗约306兆瓦时(MWh),每年减少228吨二氧化碳排放,加上延长换油周期带来的效益,仅仅是这56台冷却水塔就可每年为宝钢节省超过21万元的维护成本3,每年减少废油排放约2,1004

  选择合适的润滑油品,“电老虎”进一步节能减排!

  类似的状况也发生在空压机上。由于对压缩空气需求量非常大,主要用于气动传动、干燥、金属切割、设备冷却、处理火焰及工厂仪表吹扫等各个环节,空压机在宝钢的应用十分广泛,设立了多个空压站,耗电量占比非常高。宝钢通过优化空压机组本体的设计和选型、改进压缩空气系统管网的运行和管理、以及先进生产工艺的应用,已经实现了主要生产区域内的压缩空气系统能源利用效率的提高,有效降低了空压机组的生产成本。从细节处比如润滑油的升级入手,实实在在帮助宝钢实现了空压机系统的节能降耗。

  以螺杆式空压机为例,其润滑方式可分为喷油润滑和无油润滑,喷油式的主要润滑部件是螺杆和轴承,而无油式的主要润滑部件为同步齿轮和轴承。无论是螺杆还是同步齿轮,摩擦副间都以滑动摩擦为主,与矿物油相比,合成润滑油能够更加有效地降低部件表面的摩擦,因而产生显著的节能效果。而另一种离心式空压机在使用合成润滑油时,也能够更加有效地降低齿轮啮合时的表面摩擦,因而节能效果显著。

  除此以外,由于具备更优越的抗氧化性能,合成润滑油的高温表现更优于矿物油,能有效帮助减少积碳的形成,避免润滑故障和非计划停机,帮助延长换油周期。

  宝钢冷轧厂2#彩涂线空压站的4台螺杆式空压机,原先采用的专用矿物油因抗氧化性能较差,高温时容易产生积碳,且易于挥发,采购成本高昂。埃克森美孚工程师现场检查后,推荐使用美孚SHC™ 626合成润滑油以改善空压机的润滑现状。经现场对比测试,使用美孚SHC™ 626合成润滑油替代ISO VG 68专用矿物油,可节约电耗约5.7%5。根据保守估算,仅这4台空压机使用美孚SHC™ 626合成润滑油,每年可为宝钢节省能耗约376兆瓦时(MWh),减少超过293吨二氧化碳的排放,节约27万多元人民币6,这其中还不包括因使用合成油而避免的非正常停机损失和空压机维护成本等。

  而对宝钢硅钢部压缩器站的9台离心式空压机,埃克森美孚工程师则推荐使用美孚SHC™ 624合成润滑油替代ISO VG 32矿物油,不仅帮助有效解决了轴承润滑不良的问题,还为宝钢带来了每年67万千瓦时(KWh)的能耗节省,由此每年可减少二氧化碳排放约560仅在节能和润滑油采购方面就能为公司每年节省超过44万元人民币7

  优化油品库存管理,也是有效的减排措施

  为了满足生产需要,宝钢集团有大量的润滑油品库存。然而由于市场变化原因,美孚威格力™533和美孚威格力™546有大量的库存不能及时投入使用,这不仅占用了库存空间,而且也是一种资金的浪费。

  经美孚®优释达®现场工程服务调研,并在计算的基础上提出润滑油调和方案,建议将现有大量库存的美孚威格力™533和美孚威格力™546按一定比例进行现场油品混合,将混合油作为美孚威格力™537的替代产品,用于宝钢下属第一钢铁厂热轧车间的一条初轧生产线和七条精轧生产线。调和方案综合考虑调和后油品的黏度和主要理化指标及黏度控制极限问题,将原先黏度为ISOVG220和ISOVG460的两款润滑油混合成ISO VG 320黏度的调和油,并兼顾环境因素调整调和方式,建议可使用加热装置将原储油罐的油品加热到40摄氏度以上,同时在调和前期、中期和后期提供定期油品分析及维护建议,并提供现场快速黏度测试和相应润滑管理与设备维护的培训,以保证整个操作过程的油品调和效果和投入使用后续的运行维护。

  使用调和润滑油这几条热轧生产线原先均使用美孚威格力™537作为设备润滑油品,每年有很大的使用和消耗量。调和替代方案的有效执行有效帮助宝钢平衡了润滑油库存,使资源得到了更有效合理的利用,实现了更为可持续性的生产,据计算,还可为宝钢带来超过33万元的成本节省8

  全面优化的润滑管理帮助宝钢有效提升设备可靠性,实现更为高效、绿色的生产,更进一步挖掘其可持续性发展潜力。宝山钢铁股份有限公司工程师施华杰先生曾经表示:“我们与埃克森美孚开展了多方面的多年合作,不仅通过美孚®优释达®的多项定制化服务帮助我们简化了设备润滑方案,改善了库存管理,更是通过高性能润滑产品降低了用油成本,帮助节能减排,并提高生产效率。”

 

  [1]美孚合成油Mobil SHC™ 629即使应用于负荷极重的齿轮和受高剪切作用的轴承时,仍能承受机械剪切力的作用,而黏度则几乎没有降低,在工作温度时的黏度大于轴承实际需要的黏度;而实验室测试显示PAO 基础油的寿命可达到矿物基础油的6-8 倍,按照保守4 倍寿命周期换油,应用美孚合成油Mobil SHC™ 629 后,换油周期从7,000 小时延长至28,000 小时。

  [2]在实际工况下,采用统计平均电流的方法,对比统计1#冷却塔风机减速箱使用ISO VG 150 矿物油运行的平均电流和减速箱使用Mobil SHC™ 629 运行的平均电流。经过跟踪对比冷却塔风机减速箱电流值,使用美孚合成油Mobil SHC™ 629 替代矿物油ISO VG 150 后,平均电流值下降0.9%,即节约电耗达0.9%。

  [3]平均电耗节省按56台机器年总电耗计算,平均电价0.72元/千瓦时,当地的二氧化碳(温室气体)与每千瓦时电能生产因子为0.7812公斤/千瓦时,以合成油节能0.9%估算。

  [4]目前年度润滑油更换次数为0.5次/年,使用美孚合成油Mobil SHC™ 629后建议年度润滑油更换次数为0.125次/年,每次换油的系统容量为100升。

  [5]在实际工况下,对冷轧车间2# 彩涂空压站无油螺杆式空压机分别使用ISO VG 68专用矿物油和Mobil SHC™ 626进行润滑时,分别记录空压机稳定运行时的加载/卸载电流,并加以比较。测试结果显示使用美孚合成油Mobil SHC™  626较使用ISO VG 68专用矿物油平均电流值下降5.7%,即可节省电耗约5.7%。

  [6]按冷轧彩涂站4台螺杆式空压机采用美孚合成油Mobil SHC™ 626进行润滑计算年总电耗,平均加载功率244千瓦,平均卸载功率93千瓦,以合成油节能5.7%保守估算,平均电价0.7168元/千瓦时,按电网每提供1千瓦时的电力需要向环境排放0.84千克二氧化碳计算年总排放量。

  [7]选择工况稳定的,具有增速齿轮的空压机分别使用某品牌ISO VG 32号矿物油和Mobil SHC™ 624进行润滑时,分别记录空压机在不同进气阀开度状态下的电流,并加以比较。结果表明不同进气阀开度下,电流有0.83%~1.46%的节能,最终效益测算按照节能比例的平均值1.06% 保守估算,计算硅钢站9台离心式空压机采用美孚合成油Mobil SHC™ 624进行润滑的年总电耗,同时按电网每提供1千瓦时的电力需要向环境排放0.84千克二氧化碳计算年总排放量。

  [8]将库存500桶美孚威格力™ 533和500桶美孚威格力™ 546调和后按一年时间分批投入系统使用,计算这些油品的当前总价值。并假设这批油品按照原先使用方法三年使用完折算的当前价值,进行比较。

来源:中国润滑油信息网

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