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润滑油系统的设计及功能

周全 黄晓晨 启中华 邹忠旭
摘要：本文主要论述离心压缩机润滑油系统的设计方法以及系统各组部件的功能
关键词：润滑油系统设计功能
中图分类号： U473 文献标识码： A 文章编号：
一、绪论
压缩机在工业生产中有着很重要的地位，随着国民经济的发展，其应用范围也越来越广泛，现在压缩机已经广泛的应用在石油化工﹑冶金﹑空分、电力、矿山﹑轻纺以及隧道等各个领域，
随着工业设备生产能力的不断提高，压缩机无论在流量、压比、转速等方面都在随之上升，一套稳定、有效的润滑系统在压缩机机组中就显得越来越重要。
二、系统的设计
润滑油系统为压缩机组的重要辅助部分，所以其设计的出发点就是：确保压缩机无论是在正常或事故状态下都能使其得到良好的润滑，并保证轴承、齿轮等各个润滑点的正常工作状态及最大限度的延长其使用寿命。因此其设计的基本参数主要为各个润滑点（如：压缩机的支撑轴承、推力轴承，电机的轴承，变速箱轴承及齿轮啮合等）的用油量及润滑油压力。
在知道了油量及油压参数后，就要结合压缩机的工作状况：是否为连续运转、检修周期、环境条件、共用工程条件等；另外还要考虑要求的安全程度来决定油系统的配置、调节控制方式及材料的选择等具体的设计原则。一般来讲，以上的各项条件在用户订货时就已协商确定过了。对于未确定的细节可以按照双方协商确定的国际标准、国家标准或制造厂标准执行。在以上各个方面确定以后就可以进行具体设计了。下面以我厂为四川空分设备（集团）有限责任公司设计、制造的2MCL454+3MCL406离心氧压缩机组配套油系统的设计为例进行说明。
首先，得到压缩机各个润滑点的用油量及油压要求如下：
根据与用户（买方）签定的技术协议即设计准则，该油站执行由美国石油协会发布的API614标准。因此根据此标准的规定可按以下步骤进行设计计算：
经过以上的计算（该计算利用EXCEL完成），基本完成了主要的计算选型：如油箱容量确定、油泵选择、油冷却器热负荷、油过滤器选择以及高位油箱的容积确定.
计算完成后，可根据与用户确定的P&I图（系统流程图）进行流程布置及图纸绘制工作了。
三、润滑油系统组成
润滑油系统是用来向压缩机、驱动机、变速机以及联轴器提供强制润滑油供油装置。
润滑油系统由润滑油站、高位油箱、中间连接管路以及各种控制阀门和仪表所组成，其中润滑油站由油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、压力调节阀、各种检测仪表以及油管路和阀门等组成。
润滑油站上的所有设备均安装在一个钢结构底盘上，构成一集装式供油系统，用户只需进行外部连接。
1 油箱
油箱的容积符合 API614 标准要求，其维持容量为8分钟的正常流量；工作容量为5分钟的正常流量。
油箱附带如下仪表及附件：
1.1液位计；
1.2液位开关；
1.3温度变送器；
1.4加热器
采用电加热器，其电源为：380V；50HZ；3相，带恒温开关，设定温度为45゜C。
1.5氮气吹扫接头
为了迅速排除油箱内部的烟气，油箱上设置了氮气吹扫接头，在氮气吹扫接头进口处装有孔板，孔板前的氮气压力为：200mmH2O,氮气流量为：10Nm3/日。
1.6油箱排放阀
在油箱倾斜底板的最低端设有排放阀。
2油泵
油系统中设置了两台相同流量及压力的螺杆泵，一主一备，正常工作时只需开动一台油泵，即可满足整个机组所需的全部油量要求。
油泵驱动机均为电动机。
主/备油泵吸油口至油箱之间装有截止阀和泵吸入过滤器，在主/备油泵排油口设有止回阀以防止压力油经空载泵回流；在上述止回阀的下游设有截止阀，维修油泵时应首先关闭油泵进出口的截止阀。
此外，润滑油系统中还设置了低压联锁报警装置，当润滑油总管的油压或调节油压下降到联锁报警整定压力时，联锁报警装置发出报警信号并自动启动备用油泵，当系统油压恢复正常值后，手动停止备用油泵。
注：a.润滑油总管压力整定值为：报警值：0.17MPaG、停机值0.11MPaG
3油冷却器
系统中的油冷却器为管壳式换热器，壳程走油，管程走水,进油温度65℃；出油温度≤50℃。清洗或维修时可以将管束抽出。油站上设置了两台油冷却器，一台工作，一台备用，每台油冷却器均能单独满足机组全部油量的冷却要求。两台油冷却器的进出口分别用一台连续流转换阀（即三通切换阀）连接在一起，且在两台油冷却器之间设置了一条旁通管线，在旁通管线中设有截止阀及节流孔板，在油冷却器壳程设有排气管线回油箱，在排气管线中设有截止阀、节流孔板及流量视镜，正常工作时旁通管线中的截止阀及排气管线中的截止阀均处于开启状态，使得备用油冷却器始终充满油，且备用油冷却器与在用油冷却器的油压相同、温度相近，始终处于待命状态，可随时投入使用，并保证了在两台油冷却器切换过程中油压不会降低到启动备用油泵的压力整定值以下。
在机组正常运转时可对其中的一台油冷却器进行清洗或维修。
4 润滑油油过滤器
油系统上设置了两台油过滤器，一台工作，一台备用，每台油过滤器均能单独满足机组全部润滑油的过滤要求。两台油过滤器的进出口用一台连续流转换阀（即六通切换阀）连接在一起，且在两台油过滤器之间设置了一条旁通管线，在旁通管线中设有截止阀及节流孔板，在油过滤器顶部设有排气管线回油箱，在排气管线中设有截止阀、节流孔板及流量视镜，正常工作时旁通管线中的截止阀及排气管线中的截止阀均处于开启状态，使得备用油过滤器始终充满油,并使得备用油过滤器与在用油过滤器的油压相同且温度相近，始终处于待命状态，这样就保证了在两台油过滤器切换过程中油压不会降低到启动备用油泵的压力整定值以下。
在机组正常运转的情况下即可对其中的一台油过滤器进行维修或更换滤芯。
在油过滤器进出口的管道上设有差压变送器，用来显示油过滤器进出口间的压差，当压差达到0.15MPa时，说明油过滤器的滤芯堵塞严重，此时需立即更换滤芯。
5 压力调节阀
润滑油供油总管的油压由二次压力调节阀来调节.油泵出口压力由一次压力调节阀调节，同时将多余油量经该阀排回油箱。
6润滑油系统内部连接管路
润滑系统中各设备之间由管道及阀门连接在一起，在油泵出口的管道中装有止回阀，用来防止油泵打出来的油液经空载泵回流，一次压力调节阀与三台截止阀组成阀组安装在油泵出口至油冷却器进口的并联管路中，一次压力调节阀为阀前调节，用来控制泵出口的油压，多余油液经该阀流回油箱；
在油过滤器下游装有二次压力调节阀，该压力调节阀与三台截止阀组成调节阀组，用来控制润滑油总管的油压，该调节阀组的出口既为润滑油供油口。
油泵出口至油冷却器进口的管路中装有压力表（用来测量泵出口的油压）及温度计（用来测量油冷却器入口的油温）。
油冷却器出口至润滑油油过滤器进口的管路中温度计（用来测量油冷却器出口的油温）。
在油冷却器的壳程设有排气管线回油箱；在该排气管线中设有截止阀、视镜及孔板。
在油过滤器的顶部设有排气管线回油箱；在该排气管线中设有截止阀、视镜及孔板。
油过滤器进出口装有差压变送器（用来测量油过滤器进出油口间的压差）。
7润滑油高位油箱
当油系统出现故障不能正常供油时，压缩机被迫停机，此时由于压缩机转子的转动惯量很大，机组需经过一段时间后才能完全停下来，这段时间机组所需的润滑油由高位油箱来提供。
8 蓄能器
在润滑油供油总管设置蓄能器，保证在油泵切换过程中压力的稳定，以下为蓄能器计算方法：
API614规定备用泵从静止状态加速到工作转速期间（4秒钟），系统供给压力应保持在停机开关设定值之上。蓄能器的数量为：
4×∑Q
n1=----------(个)—按计算值向上圆整为整数。
60×Vx'
式中：Vx'—1个蓄能器的有效使用容积 L
以上论述了润滑油系统的设计及各组部件的主要功能，有不足之处请各位专家指正。
参考文献：
1 《专用的润滑、轴密封和控制油系统》 中文版 (API614标准)
2 《油站设计规范》 沈阳鼓风机厂2005年10月
3 《SNH型三螺杆泵选型手册》天津工业泵厂1998年12月
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

-全文完-