油气润滑系统在石化行业机泵群组中的应用.pdf

第 5期 总 第 1 9 2期 2 0 1 5年 1 O月 机 ． 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL E NGI NEE RI NG ＆ AUTOMATI ON No． 5 0c t ． 文章编 号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 5 0 5 0 2 0 1 0 2 油气润滑系统在石化行业机泵群组 中的应用 马运龙 ，杨茂 勇 ，张颖蔚 1 ． 太重煤机有限公 司，山西 太原0 3 0 0 3 2 ；2 ．上海通 用东岳 汽车有限公司 ，山东 烟 台 2 6 4 0 0 6 摘 要 论述 了油气润滑系统在石化行业机泵群组 中的应用 ，并重点介绍 了一个 油气润滑系统的构成 、技术参 数、元件功能和工作原理 。 关键 词 油气 润滑 系统 ；油雾润滑；防爆；机泵群组 中图分类号 T H3 1 1 THI 1 7 ． 2 文献标识码 B 0 引言 在用于石化行业炼油生产的常减压生产装置 中， 机泵群设备所 占比重较大且是关键设 备， 其 中大部分 是离心泵 。离心泵大部分采用滚动 轴承， 滚动轴 承的 元件之间并非都是纯滚动 ， 如果润滑不 良， 元件很容易 胶合而使轴承失效 ， 所 以轴承需要一直处于油膜 的涂 覆状态之中。以前无论使用润滑脂润滑还是润滑油油 池 飞溅 润 滑 ， 都无法 解 决轴 承欠 油 和过油 润 滑 的问题 。 这些润滑油在一个换油周期内循环使用 ， 不 能从根本 上保证润滑油质量 ， 水 和污物是润滑油质量下 降的重 要 因素。2 0世纪末 ， 国内的石化行业 陆续引进油雾润 滑装置来对机泵群 的轴承进行 弥漫性油雾润滑 ， 虽然 起 到 了一定 的润滑 效 果 ， 但 是 随 着 科 技 的迅 速 发 展 和 社会环保意识的逐步增强， 油雾润滑 已远远不能适应 社会发展的需要 ， 因此提高石化炼 油行业 中机泵群 的 润滑效率、 润滑的可靠性和润滑的环保性 已是石化行 业 目前急需解决的难题 。我们通过对机泵群所处的工 作环境 、 机泵的内部结构 、 油气润滑与油雾润滑的工作 原理及相互区别和各 自的特点进行 了详细的研 究， 认 为对石化行业机泵群组使用油气润滑可以对润滑点轴 承做到精确 、 清洁的润滑 ， 还可以对轴承进行冷却并阻 止外界脏物 、 水等进入轴承 ， 起到轴承密封作用 ， 同时 压缩空气还 能将摩擦 副产 生的热经排气 口排 出。所 以 ， 使用油气润滑是石化行业发展的必然趋势。 1 油气 润 滑 系统 的 构 成 、 技 术 参 数 、 元件 功 能 和 工 作 原理 1 ． 1 系统 构成及 主 要技 术参 数 油气 润 滑系统 的构成及 原 理 见 图 1 。油 气 润 滑 系 统主要技术参数见表 1 。 1 ． 2各元 件 的功 能 油箱用于贮存润滑液 ， 通过地脚螺栓 固定并进行 二次灌浆。在油箱上装有防爆 液位计 、 液位液温计 和 空气滤清器 ， 防爆液位计设置高液位 、 低液位 、 超低液 位 3个电信号 ， 低液位时发出信号提示需补充润滑油 ， 高液位时提示完成润滑油 的补充 ， 超低液位发出故 障 报警信号同时气动泵停止工作 ； 液位液温计用于直接 观测油箱液位的高低 ； 空气滤清器用来对进 、 出油箱的 空气进行过滤， 也可以作为加油 口进行加油 。 I ～油箱 ； 2 一吸油过滤器 ； 3 一防爆液位计 ； 4 一液位液温计 ； 5 一防爆 电控装置 ； 6 一防爆两位五通换 向气阀 ； 7 一气动泵 ； 8 ～单 向阀} 9 一气源调节装置 ； 1 0 一防爆两位两通换向气阀 ； l 1 一防爆压力控制器 ； 1 2 一带防爆压差发讯器的油过滤器 ； 1 3 一带本安型接近开关计数的递进分配器 ； 1 4 一油气混合器 ； 1 5 一油气分配器 图 1 油气润滑 系统构成及 原理图 气动油泵是一种依靠压缩空气驱动气缸再带动柱 塞压油的油泵， 最高供气气压为 0 。 5 MP a ， 最高油压为 1 2 ． 5 MP a ， 压缩 比为 1 2 5 ， 泵的供油能力为 6 mL ／ 行 收稿 日期 2 0 1 4 1 2 - 0 9 ；修订 日期 2 0 1 5 0 6 0 9 作者简介 马运龙 1 9 6 6 一 ，男 ，山西运城人 ，工程师 ，本科 ，主要从事机械设计方面的工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 02 机 械 工 程 与自 动 化 2 0 1 5年 第 5期 程， 通过防爆电控装置中的 P L C控制防爆二位五通 电 磁气阀的得电、 断电， 驱动气缸 一气动泵将油箱 中的润 滑油供入系统管路。3台气动泵可 以根据现场润滑点 的总需油量和供油频 率通过 P L C控制各 防爆 二位五 通电磁气阀的通、 断来实现一用两备或两用一备， 用户 可通过电控装置的操作面板来根据现场情况任意设定。 表 1油气 润滑系统 技术参数 参数 数值 公称压力 MP a 1 O 气动泵每行程排量 mL 6 油箱容积 m0 0 ． 5 每个润滑点耗气量 L ／ mi n 2 5 每个润滑点耗油量 mL ／ mi n 0 ． 0 6 压缩空气压力 MP a O ． 4 ～0 ． 6 空压 ；油压压缩比 1 2 5 工作介质黏度 mm ／ s ≤6 8 0 工 作周期 次／ h 9 0 l 过滤精度 m 1 O 防爆气动操作盘 由气源调节 装置 、 防爆两位两通 电磁换 向气 阀 、 防爆 压 力 控 制器 等 组 成 。防爆 两 位 两 通 电磁 换 向气 阀用来 控制 气路 的通 断 。防爆 压力 控制 器用来检查供给泵站及系统的压缩空气 的气压 ， 当气 压低于设定压力时 ， 在 电气控制装置上发出“ 气压低” 报警信号。 防爆二位五通电磁气 阀是通过控制压缩空气气路 的通断来控制气动泵的启动 、 停止 ， 并配有消音器 ， 用 以消除高频噪声。 带 防爆 压差 发讯 器 的油过 滤器 是用 来 去除进 入 系 统润滑油内混入的杂质 ， 当压差超过一定值时发 出信 号 ， 提 示应 立 即清洗 或更 换滤 芯 。 递进分配器上装有本安型接近开关 ， 当递进分配 器动作时通过 P L C计量动作次数 。 经过分配后的润滑油进入油气混合器， 同时一定压 力、 流量的清洁压缩空气也输入到油气混合器中， 润滑 油由油气混合器的油分配器均匀地分为若干部分供出。 油气分配器的作用是将混合器供 出的润滑油均匀 地 分配 到各 润滑 点 中 。 1 ． 3 系统 工作 原理 本油气润滑系统符合爆炸性环境用电气设备标准 GB 3 8 3 6 ． 1 2 O 1 0的要求 。 油气润滑系统的工作原理如下 利用气动泵将润 滑油从油箱输入到带本安型接近开关计数的递进分配 器 中进 行分 配 ， 分配后 的润滑 油和 具有一 定 压力 、 流量 的清洁压缩空气 同时进入油气混合器， 润滑油和压缩 空气在油气混合器中进行充分混合后被油分配器均匀 地分为若干部分， 然后在不间断压缩空气的带动下送 到润滑点附近的油气分 配器 ， 油气分配器将再次分配 好的油气送到摩擦副 ， 形成油膜 ， 从而起到润滑作用 。 同时不间断的压缩空气还可在轴承座内部形成“ 正压” 并将摩擦副运转过程中产生的大量热量带走 。 当系统工作时， 打开空气阀门， 接通 电源 ， 防爆两 位两 通气 阀打开 ， 调节 气源 调节 装置 ， 调整 空气 压力 到 所需值 ， 压缩空气一部分通过防爆二 位五通 电磁气 阀 控制气动泵工作 ， 另一部分压缩空气通过管路进入油 气混合器中， 同时通过压力开关检测系统气压 ， 如过低 则输 出故障报警信号。 油气润滑泵站是按照“ 供油一 间隔一供油” 的方式 周期性地 向润滑点供油， 泵的工作次数和 间隔时间可 通过 调整 防爆 电控 装 置 控 制 面 板 上 的 参 数 值 进 行 调 节 。防爆 电控 装置 上设 有“ 手动” 、 “ 自动” 转 换 开关 ， 用 于系统的调试和 自动供油 ， P L C能向主控制室提供运 行信号、 故障信号 、 运行控制 的接点 ， 间隔时间和供油 次数 可 调 。 2油气 润滑 与油 雾润 滑 的区别 2 ． 1 润滑 的环保 性 在油雾润滑中， 油 已成雾状并与压缩 空气融合在 一 起， 油和气在管道中的输送速度是一致的 ， 仅以不大 于 5 m／ s 的速度被输送 ， 而且雾化的油雾 在进入润滑 点时 即使经 过 凝 缩 也 会 有 3 O ～5 0 的 润 滑 剂 通 过 排 气进 入外 界空 气 中成 为 可 吸 入 油雾 ， 对 人 体肺 部 极 其有害并造成环境污染 ， 尤其在要求严格的防爆场合 ， 弥漫在空气 中的油雾会成为极其危险的易燃介质， 所 以油雾润滑在西方工业国家中早已严禁使用。 在油气润滑系统中， 连续流动的压缩空气在管道中 间以 5 0 m ／ s 8 0 m／ s的速度 高速运动 ， 而润 滑油仅 以 2 c m／ s 5 c m／ s 的速 度螺旋 状 地缓慢 地 向前 移动 。当到 达油气出口时， 油膜变得越来越薄且连成一片， 最后 以 极 其精细 的油滴 流源 源不 断 地 喷射 到润 滑 点 。油 和气 不会融合 ， 从油气管道出来的油气是分离的， 非常环保。 2 ． 2 润 滑 时的耗 油量 下面 的经验公式是 由著名轴 承制造商 S KF提供 的 ， 用于计算滚动轴承采用润滑油时的耗油量。当采 用油 气润 滑 时 ， 耗 油量 Q mL ／ h 为 Q一0 ． 0 0 0 0 3 D B ． 其中 D为轴承外径 ， mm； B为轴承列宽 ， mr a 。 当采 用 油雾润 滑 时 ， 耗 油量 Q mI ／ h 为 Q一0 ． 0 0 0 5DB ． 根据 上述 公式 ， 油气 的耗 油 量 差 不 多是 油雾 耗 油 量的 1 ／ 1 0 ， 是非常低 的。且油雾润滑时还会有 3 O ～ 5 O 的油雾 要排放 到 空气 中 ， 不 仅对 环境 造成 污染 ， 而 且对润滑油造成极大的浪费。 由于一台油雾润滑站单位时间内产生的油雾量有 限， 因此一台油雾润滑站所润滑的润滑点数有限 ， 而且 加热温度 、 环境温度 以及气压 的变化和波动均会使给 油量受 到 影响 ， 不能 实现 定时 定量 给油 ， 对 给油量 的调 节能力也极其有限 。而采用油气润滑时不仅润滑剂会 1 0 0 被利用 ， 并且 由于油和气可 以在 进入润滑点前 0 ． 5 m 分 离 ， 因此 只 要 选 用合 适 流量 的润 滑 泵 采 用 间 歇性的方式多次少量供油 ， 而且气量足够 ， 即使上千个 润滑点采用一台 1 2 0 mL ／ mi n的润滑泵都可充分满足 要求 。采用油气润滑后压缩空气 的消耗量平均也仅为 每个 润 滑点 1 ． 5 Nm。 ／ h ， 非 常廉 价 。 2 ． 3对管路 的要 求 油雾润滑对管路要求较高， 主油雾管的内径大于 西 5 O mm， 输送管路也要有一定的倾斜度 ， 否则极易形 成“ 油袋现象” ， 而且要求管路一定要保温， 输送油雾距 离也只能在 6 0 m 以内。油气润滑中没有对油管路的 要 求 ， 油 气 管 的 内径 可 在 2 mm～ 1 8 mm 中 选 择 。 对 管道 的布 置也 没有 限制 ， 油气 可 向下 或 克 服 重 力 向 上输送 ， 即使中间管道有弯折或呈盘状及有 中间连接 接头均不会影响到油气的正常输送 。借助于压缩空气 的作 用形成 的油气可 以输 送 1 0 0 m 的距离 。 下转 第 2 0 4页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 4 机 械 工 程 与 自 动 化 2 o i 5年 第 5期 其中 t 为暖机装置开启时间。经计算得 △ T一3 2 ． 1 4℃。 按公式对没有安装本加热器 、 安装本加热器 、 提前 启动本加热器情况下 的暖机过程分别进行理论计算 ， 并 绘制 出温 度变 化 曲线 ， 如 图 4 所 示 。 1 董 2 提 前 启 动 加 憝羹 霉事 装 置 ． 。 ， ～ ～ ．5一 ， 嚷 孕 孳 龟 、 没有 加 热 装 置 “一 ． ． ． 时同／ ra i n 图 4 计算得 到的发动机 暖机过 程温 度变化曲线 在环 境温 度为 0℃时 ， 对 本环 保 节 能 型 发 动机 暖 机装置进行性能试验， 试验检测 的数据与理论计算结 果基本吻合 实测的暖机初始 的 1 rai n左右水温上升 速度相对快些 。实测 的发动机暖机过程温度变化情 况 如 图 5所示 。 2 0 提 前 启 加 热壤 冥有 力 煎 装置 ． 。 ， 一 ⋯ ．5／ - ， 每 4 2 ’ 没有加热装置 l2 一． 。 ． 由图 5实车试验 的温度变化曲线 可知 使用该 暖 机装置可使发动 机暖机时 间由原 来的 4 mi n缩短 为 2 ． 5 rai n ， 暖机 过程缩 短 了 3 7 ． 5 ％ ， 如 果 提前 3 rai n触 发该 装 置 可 以 使 发 动 机 暖 机 时 间 进 一 步 缩 短 至 1 ． 5 rai n ， 暖机 过程 缩短 了 6 2 ． 5 ， 明显 可 以达 到节 能 减排的效果 。 3 环 保 节能型 发动 机暖 机装 置设 计 的创新 点 环保节能型发动机暖机装置设计的创新点如下 1 利用蓄电池或发电机的部分电能转换成热能 提供给发动机 ， 加快 了发动机的暖机过程， 提高了发动 机的工作效率 ， 达到了节能减排效果 ， 特别是为汽车发 动机在冬天快速暖机提供 了新的思路。 2 将加热器的电热管安 装在小循环水管 内部 ， 使得其加热效率高 、 占用空间小。 3 采用结构简单的接入式安装的方法使得装 置 安装使用方便 、 结构简单 、 制造成本低 、 易于拆装 、 易于 实现 产业 化 。 参考文献 [ 1 3 张杰． 简述发 动机冷 却 系统设计 及散 热量 的计 算[ J ] ． 装 备制造技术 ， 2 0 0 4 6 2 1 2 4 ． [ 2 ] 徐 兆 坤． 汽 车发 动机 原理 [ M] ． 北 京 清 华大 学 出版 社 ， 201 0． [ 3 ] 成 晓北 ， 潘立 ， 鞠洪 玲． 现代 车用发 动机 冷却 系统研 究进 展r J ] ． 车 用发动机， 2 0 0 8 2 1 7 3 1 7 6 ． 时 间／ rai n 图 5 实车试 验的发动机暖机过程温度变化 曲线 De s i g n 0 f An En g i ne Pr o t e c t i o n De v i c e f o r Env i r o n m e nt Pr o t e c t i o n a n d Ene r g y S a v i n g HE Ku n H u a ng g a n g Po l y t e c hn i c Co l l e g e ，H u a n g g a n g 4 3 8 0 02，Ch i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o d e a l wi t h t h e p r o b l e ms ，s u c h a s t h e l o n g wa r mi n g - u p p r o c e s s f o r t h e a u t o mo t i v e e n g i n e t o r e a c h t h e n o r ma l o p e r a t i n g t e mp e r a t u r e i n wi n t e r i n i d l i n g s p e e d r u n n i n g ，wh i c h p r o d u c e s mo r e p o l l u t a n t s a n d c o n s u me s mo r e f u e l ，we h a v e d e v e l o p e d a s e t o f s i mp l e e n g i n e h e a t i n g d e v i c e ，wh i c h i s o f t h e f e a t u r e s o f e n v i r o n me n t p r o t e c t i o n a n d s a v i n g e n e r g y ． Ke y wo r d se nv i r o nme nt p r o t e c t i on；e n e r g y s a vi ng；e n gi ne；he a t i ng d e vi c e 上接 第 2 0 2页 2 ． 4 对温度的要 求 采用油雾润滑， 启动主机前必须先启动油雾润滑， 此时因为要先启动油雾润滑装置的油加热、 气加热 ， 所 以要准备足量的时间 ， 尤其在 比较寒冷 的地区 。采用 油气润 滑 ， 启 动 主机 前只 需确 认压缩 空 气是 否到 位 ， 然 后启动润滑泵供油即可 ， 无需准备时间 。 2 ． 5其他 方 面 对 于 高速旋 转 的轴 承 ， 在 轴 承外 围会 形 成 高 速旋 转 的空气涡流 ， 即形成“ 气套” 现象 。油气到达高速旋 转 的轴承时气压有 3 0 k P a 8 0 k P a ， 可以强有力地穿 透这层“ 气套” ， 将润滑油带入轴承内部进行有效润滑 ， 并可使轴承座 内保持正压和带走大量热量 ， 使轴承维 持低温运行。而采用油雾润滑时对于高速旋转的轴承 其相对较低的气压 4 k P a 6 k P a 不足以穿透这层气套。 油雾润滑对高黏度 的油 的雾化率极低 ， 对重载场 合 的适应性差 。而油气润滑几乎不受 油的黏度 的限 制， 绝大多数的油品都可采用 。 3 结束语 采用油气润滑会极大地提高石化炼油行业机泵群 的润滑效率、 润滑的可靠性和润滑的环保性 ， 从而保证 机泵的正常运行 ， 提高炼油生产率 。 参考文献 [ 1 ] 机械工业部南 阳 防爆 电气 研究 所 ， 煤炭 工业 部煤 炭科学 研 究总院抚顺分院． GB 3 8 3 6 ． 卜一 2 0 1 0爆 炸性气 体环境用 电气设 备[ s ] ． 北京 中国标 准出版社 ， 2 0 1 1 1 - 2 9 ． [ 2 ] 成大先． 机械设计手册[ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 8 ． Ap pl i c a t i o n 0 f oi l - a i r Lu b r i c a t i o n S y s t e m i n Pe t r o c he m i c a i I n du s t r y Pu m p Gr o u p M A Yu n - l on g ，YANG M a o - y o ng ，ZHANG Yi n g - we i 1 ． Ta i y u a n TZ Coa l M a c h i ne r y Co ．， Lt d． ， Ta i y u a n 0 3 0 0 3 2，Ch i n a；2 ． S h a n g h a i G M Do n gy u e M o t o r s Co ．， Lt d．，Ya n t a i 2 6 4 0 0 6，Ch i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r ma i n l y i n t r o d u c e d t h e a p p l i c a t i o n o f o i l a i r l u b r i c a t i o n s y s t e m s i n p e t r o c h e mi c a l i n d u s t r y p u mp g r o u p，a n d p u t e mp ha s i s on t he c ompo s i t i o n，t e c hn i c a l pa r a me t e r s ，e l e me nt f un c t i ons a nd wor ki ng p r i nc i pl e o f a n o i l - a i r l ub r i c a t i o n s y s t e m． Ke y wo r d s o i l a i r l u b r i c a t i o n s y s t e m ；o i l - mi s t l u b r i c a t i o n；e x p l o s i o n - p r o o f ；p u m p g r o u p 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m