2023-11-21
在往復(fù)式壓縮機(jī)領(lǐng)域，氣體在壓縮機(jī)氣缸內(nèi)被壓縮，為了減小活塞環(huán)和氣缸工作表面的摩擦功和磨損，帶走摩擦面上的部分熱量以及改善活塞環(huán)的密封能力，氣缸通常需要潤(rùn)滑[1]。能夠及時(shí)的把潤(rùn)滑油排放出去，防止氣缸內(nèi)部由于聚集過(guò)多的潤(rùn)滑油，避免出現(xiàn)液擊事故，這就需要潤(rùn)滑油收集裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1 常規(guī)單作用鍛件氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)的特點(diǎn)
常規(guī)單作用鍛件氣缸的潤(rùn)滑以及潤(rùn)滑油收集通常是由單作用鍛件氣缸、注油器、注油管線、平衡管線以及平衡段冷卻器組成[1]。
潤(rùn)滑系統(tǒng)主要經(jīng)過(guò)以下流程：當(dāng)氣體進(jìn)入到氣缸，潤(rùn)滑油通過(guò)注油器沿著注油管線注入到氣缸內(nèi)徑的上部，并靠油的重力和活塞環(huán)把潤(rùn)滑油分布到整個(gè)工作表面。由于單作用氣缸有一側(cè)工作腔沒(méi)有氣閥，注入的潤(rùn)滑油需要依靠平衡段管線排出氣缸。在單作用氣缸工作時(shí)，活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，就會(huì)造成不壓縮做功一側(cè)工作腔中的氣體在平衡段內(nèi)產(chǎn)生往復(fù)的氣流運(yùn)動(dòng)，在氣缸外部的平衡段管線上需要設(shè)置冷卻器來(lái)冷卻摩擦熱，降低氣體溫度。
這種潤(rùn)滑系統(tǒng)的缺點(diǎn)是平衡段管線口徑過(guò)大（與氣缸進(jìn)氣口尺寸相當(dāng)）；平衡管線上需要設(shè)置冷卻器進(jìn)行冷卻；由于氣缸需要設(shè)置對(duì)外的平衡段接口，會(huì)導(dǎo)致氣缸尺寸放大加長(zhǎng)；外部設(shè)置的平衡管線以及冷卻器占地面積大，同時(shí)管路存在振動(dòng)的隱患。
2 改進(jìn)單作用鍛件氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)的特點(diǎn)
通過(guò)對(duì)現(xiàn)有常規(guī)單作用鍛件氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，本文提供一種往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有氣缸結(jié)構(gòu)以及流程配置上的問(wèn)題。
改進(jìn)后的單作用鍛件氣缸的潤(rùn)滑以及潤(rùn)滑油收集主要是由單作用鍛件氣缸、注油器、注油管線、集油管線以及集油罐組成。
改進(jìn)的氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)，包括設(shè)置在氣缸軸側(cè)與進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣閥，與排氣口連通的排氣閥；在氣缸蓋側(cè)上方的與進(jìn)氣口連通的平衡腔通道和氣缸蓋側(cè)下方的與放油口連通的集油室；還包括設(shè)置在氣缸上部的注油口，注油口與注油器連接；氣缸下部的放油口與集油罐連接；集油罐包括進(jìn)油口、位于底部的排液口和位于頂部的排氣口。氣缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖以及潤(rùn)滑系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1（略）。
改進(jìn)的氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)，在實(shí)施中首先是潤(rùn)滑油通過(guò)注油器注入到氣缸上的注油口，通過(guò)在氣缸上側(cè)預(yù)留的注油口向氣缸內(nèi)注油，并靠油的重力和活塞環(huán)把潤(rùn)滑油分布到整個(gè)工作表面?；钊趩巫饔玫臍飧變?nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將氣缸內(nèi)部分為兩個(gè)工作腔室，氣缸軸側(cè)為工作腔，氣缸蓋側(cè)為平衡腔。工作腔內(nèi)裝有進(jìn)排氣閥，平衡腔下部設(shè)置有集油室。工作腔和平衡腔內(nèi)的氣體，均依靠氣缸水套進(jìn)行冷卻。在工作腔的潤(rùn)滑油通過(guò)排氣閥，從氣缸的排氣口排出。在平衡腔內(nèi)的潤(rùn)滑油被收集在集油室內(nèi)，進(jìn)一步通過(guò)放油口排入到集油罐中，集油罐中的油通過(guò)位于底部的排液口定期排出，潤(rùn)滑油中混入的氣體則通過(guò)位于集油罐頂部的排氣口排出。注油器至氣缸注油口，氣缸出油口到集油罐間的管線都采用奧氏體不銹鋼材料[2]。
與常規(guī)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)相比，改進(jìn)后的潤(rùn)滑系統(tǒng)的有益效果是：
（1）氣缸外不再設(shè)置平衡管線，使工藝流程更加緊湊、簡(jiǎn)潔，節(jié)省壓縮機(jī)的占地空間，使用戶能夠更加合理的配置壓縮機(jī)廠房?jī)?nèi)的空間；
（2）氣缸外不再設(shè)置平衡管線，氣缸平衡腔內(nèi)的氣體，依靠氣缸水套進(jìn)行冷卻，無(wú)形中省略了原有管道上的換熱器，節(jié)省了冷卻水的消耗以及冷卻水管線的配置，使用戶的前期投入和后期的運(yùn)行成本大大降低；
（3）氣缸外不再設(shè)置平衡管線，設(shè)計(jì)方無(wú)需再對(duì)這部分管道和換熱器進(jìn)行模型建立，聲學(xué)模擬和管路約束力分析。規(guī)避了平衡管線由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，造成的管線脈動(dòng)振動(dòng)問(wèn)題；
（4）氣缸外不再設(shè)置平衡段管線，增加了氣缸附近的檢修空間，更加有利于維修工人對(duì)氣缸部分的巡檢、維修，方便操作；
（5）注入到氣缸內(nèi)的潤(rùn)滑油不再全部混合到工藝介質(zhì)中，而是大部分通過(guò)排油口進(jìn)入到集油罐中收集，降低了工藝介質(zhì)中的油含量；
（6）氣缸上不再設(shè)置平衡段接口，可以使氣缸的外形尺寸大大縮小，結(jié)構(gòu)也更加簡(jiǎn)單。既可以節(jié)省材料，降低成本，又可以方便加工，縮短氣缸的制造時(shí)間；
（7）氣缸內(nèi)集油室中潤(rùn)滑油采用集油罐收集，利用集油罐底部的排液口集中排放。夾帶的工藝氣，可以通過(guò)集油罐上部設(shè)置的放空口排放到火炬。這樣做安全、環(huán)保。
3 結(jié)語(yǔ)
氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)直接關(guān)系到整個(gè)壓縮機(jī)裝置運(yùn)行的安全可靠性。通過(guò)在壓縮機(jī)內(nèi)部設(shè)置油、氣排放通道，大大減小了平衡腔的體積，同時(shí)省去了在外部設(shè)置的與平衡腔相連接的平衡管線以及冷卻裝置，進(jìn)而減小了壓縮機(jī)的振動(dòng)，節(jié)省了制造成本、運(yùn)行成本和占地面積，同時(shí)防止了液擊等不利于壓縮機(jī)運(yùn)行的因素的發(fā)生。既保證了機(jī)組的使用性能又增加了安全性。
綜上所述，本文在常規(guī)單作用鍛件氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并完善了潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)置，進(jìn)而建立了新型的氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)。有助于全面提升壓縮機(jī)裝置的可靠運(yùn)行，切實(shí)提升了設(shè)備的運(yùn)行效益，該改造優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)窈髩嚎s機(jī)的設(shè)計(jì)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 郁永章，姜培正，孫嗣瑩.壓縮機(jī)工程手冊(cè)[M].中國(guó)石化出版社，2011.
[2] API 618：2007，石油、化學(xué)和氣體工業(yè)設(shè)施用往復(fù)壓縮機(jī)[Z].
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