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氣體壓縮機的潤滑特點

1、概述

    氣體壓縮機是把機械能轉換為氣體壓力能的一種動力裝置,常用于風動工具提供氣體動力,在石油化工、鉆采、冶金等行業也常用于壓送氧、氫、氨、天然氣、焦爐煤氣、惰性氣體等介質。

    按排氣壓力不同壓縮機可分為低壓壓縮機—排氣壓力小于1.0MPa;中壓壓縮機—排氣壓力1.0-10MPa;高壓壓縮機—排氣壓力10-100MPa;超高壓壓縮機—排氣壓力大于100MPa等等。低壓壓縮機為單級式,中壓、高壓和超高壓壓縮機為多級式,最多機數可達8級,目前國外已制成壓力達343MPa聚乙烯用的超高壓壓縮機。按壓縮介質的不同,一般壓縮機還可稱之為:空氣壓縮機、氧氣壓縮機、氮氣壓縮機、氫氣壓縮機等等。

    壓縮機的結構工作原理大致可分類如下:

    碳氫化合物氣體中,石油裂解氣和石油廢氣的主要成分為氫、甲烷、丁烷、乙烯、丙烯等;焦爐煤氣和城市煤氣的主要成分為氫、甲烷、一氧化碳、二氧化碳及氮等;天然氣的主要成分為甲烷。碳氫化合物氣體可以作為單一成分氣體被制取和壓送,也可作為混合成分的氣體被制取和壓送。
    
    2、氣體壓縮機的潤滑方式及特點

    在壓縮機中潤滑不僅可降低機器的摩擦和磨損,同時還可起到密封、冷卻和降低運轉噪聲的作用,良好的潤滑條件是壓縮機長期可靠工作的重要保證。但對某些類型的壓縮機如羅茨式壓縮機,因轉子相互間和轉子與殼體間可經常保持一定間隙而無滑動接觸,故可無油潤滑;小型干式的螺桿式和滑片式壓縮機也可在無潤滑的條件下工作;在極低溫度下(-20—-50度或更低)工作或壓縮高純度的氣體的活塞式壓縮機,為防止潤滑介質冷凝或潤滑液混入到壓送氣體中去也可采用無油潤滑方式,但這時活塞和活塞桿或采用迷宮式的密封結構,或采用石墨或聚四氟乙烯等抗磨材料制造的活塞環或密封填料。本節將重點說明“油”潤滑壓縮機的潤滑方式。

    氣體壓縮機的潤滑部位原則上可分為兩類,其一為油與壓縮氣體直接接觸的內部零件,如往復式壓縮機的氣缸、活塞、活塞環、活塞桿、排氣閥、密封填料等;回轉式壓縮機的氣腔、轉子(旋轉體)、排氣閥等。其二為油不與壓縮氣體接觸的外部傳動機構,如往復式壓縮機曲軸箱中零件、曲柄銷、曲柄軸承、連桿滑塊、滑道、十字頭;回轉式和速度式壓縮機的軸承、增速齒輪等。無油型氣體壓縮機則要考慮當氣體泄漏時對外部潤滑系統的影響。

    通常對大、中容量、多級、帶十字頭傳動的中、高壓壓縮機,以上所說的內部零件和外部零件的潤滑均為相互分開的獨立系統,可分別采用各自所要求的潤滑介質或潤滑油。外部零件潤滑為油泵壓力供油強制循環式潤滑系統。該系統不僅可單獨調節和分配各潤滑點的供油量,并因設有獨立的油泵、油箱、冷卻器和過濾器等,可使潤滑油液得到充分冷卻和過濾,從而可長時間保持油液的清潔和相對恒定的油溫。內部零件的潤滑則采用多頭注油器將壓力油強制注入到氣缸及活塞桿的填料密封處。

    注油器實際上是一個小型柱塞泵,通常它的吸(壓)油柱塞是通過機械如壓縮機曲軸上的凸輪帶動,因此當壓縮機停止工作時,注油器也將隨之停止供油。注油器可直接從油池中吸油,并把油壓向潤滑點,它的供油量是間歇性的,通過調節柱塞的工作行程,可方便地調節注油器每次的供油量。注油器可以單獨使用,也可將幾個注油器組合在一起集中供油。

    采用注油器強制給油時,應注意氣缸上的給油接頭的位置,它應置于活塞在死點位置靠近缸頭的第一道活塞環和第二道活塞環之間,這樣不僅在全行程上潤滑比較充分,而且對密封有利。

    氣缸內部潤滑所需要的油量可大致按以下公式計算:
Q=120 kDLN
式中 Q——潤滑油量(g/h);
D——氣缸直徑(m);
L——氣缸行程(m);
N——曲軸轉速,(r/min);
k——單位潤滑表面積的耗油量(克/平方米),對臥式氣缸,可取k=0.025,對立式氣缸,可取k=0.02。

    計算出的Q值僅為潤滑油量的大致數值,實際油量可按壓縮機的運行情況(如噪聲大小,發熱狀況、磨損程度等)及采用潤滑介質的類型、工作溫度、冷凝液混入的多少等予以適當調正,并以停機檢查氣缸內部和氣閥被濕潤的程度適當為宜。

    對多級活塞式壓縮機,通常只需最初的一級或二級氣缸施以潤滑。如多級氣缸每級都設有中間冷卻器和油氣分離器吸收氣體中所含的油分時,則每級氣缸都需單獨潤滑,但后級氣缸所需的潤滑油量要比初級氣缸小得多。

    3、潤滑劑的選擇

    1)潤滑劑類型的選擇
  
    在氧氣壓縮機里,氧氣會使礦物性潤滑油劇烈氧化而引起壓縮機燃燒和爆炸,因此避免采用油潤滑,或者采用無油潤滑的方式,或者采用水型乳化液或蒸餾水添加質量分數6-8%的工業甘油進行潤滑;在氯氣壓縮機里,烴基潤滑油可與氯氣化合生成氯化氫,對金屬(鑄鐵和鋼)具有強烈的腐蝕作用,因此一般均采用無油潤滑或固體(石墨)潤滑。對于壓縮高純氣體的乙烯壓縮機等為防止潤滑油混入氣體中去影響產品的質量和性能,通常也不采用礦物油潤滑,而多用醫用白油或液態石蠟潤滑等等。只是在一般空氣、惰性氣體、烴類(碳氫化合物)氣體、氮、氫等類氣體壓縮機中,大量廣泛采用了礦物油潤滑。

    壓縮機壓送不同氣體時潤滑劑選用參考“油脂選用”的壓縮機油選用部分。
  
    2)潤滑油粘度的選擇

    在多級的空氣壓縮機中,前一級氣缸輸出的壓縮氣體通常經冷卻后恢復到略高于進氣時的溫度被送入下一級氣缸,因氣體已被壓縮故相對濕度較高,當超過飽和點時,氣體中的水分將可能凝結,該水分具有洗凈作用,可使氣缸表面失去潤滑油;其次在烴類氣體壓縮機中,它不僅可溶解在潤滑油中降低了油的粘度,而且凝結的液態烴也同水分一樣對鋼壁具有洗滌作用,因此對于多級、高壓,排氣溫度較高的烴類氣體壓縮機和空氣濕度較大的空氣壓縮機易選用粘度較高的油品,粘度較高的油品對金屬的附著性好,并對密封有利。

    如中低壓烴類氣體和空氣壓縮機宜用L-DAA100的壓縮機油,高壓多級宜L-DAA150壓縮機油。噴油回轉式壓縮機選用的粘度情況也與此類似,壓力較低時選用100℃運動粘度為5mm2/s的N32回轉式壓縮機油,壓力較高時選用100℃運動粘度為11-14mm2/s的N100回轉式壓縮機油。

    其次為防止凝結的液態烴和空氣中的水分對潤滑油的洗凈作用,可采用質量分數為3-5%的動物性油(如豬油或牛油)與礦物油相混合的潤滑油,動物性油與金屬的附著力強,容易抵抗“水洗”,阻止潤滑油的流失。
  
    3)油品的代用

    在采用油潤滑的往復式回轉容積式壓縮機中除用相應牌號的壓縮機油外,還可采用防銹抗氧的汽輪機油、航空潤滑油、汽缸油等作為代用油品,但這些代用油品的性能不應低于相應的壓縮機油的質量指標,或應滿足具體條件下的使用要求。當氣體壓縮機采用油潤滑時,外部零件和內部零件的潤滑可用同一牌號的潤滑油,也可采用不同牌號的潤滑油,但不論內部零件采用何種類型的潤滑介質,而外部傳動零件的潤滑都應采用礦物性的潤滑油。

    4、氣體壓縮機潤滑系統的使用及維護

    氣體壓縮機中最常見的故障是活塞與活塞環、轉子部件、滑動支承處的異常磨損和膠合,十字頭滑塊的咬合,及異常發熱等。這些故障都直接或間接地與潤滑系統和潤滑裝置的使用維護不當有關。作為使用維護人員除了應學習掌握有關的潤滑系統及其裝置的組成原理、性能結構、使用要求等一般知識外,還應在實踐中不斷總結積累經驗,加強日常使用維護工作,以保證壓縮機及其潤滑系統經常保持良好的運行狀態。在日常點檢和定期維修中應注意以下各點:
 
    (1)注意保持潤滑油液的清潔:臟油或變質的潤滑油會引起加速零件磨損的惡性循環,對強制循環式的潤滑系統應注意及時更換和清洗發生堵塞的濾油器中的濾芯;應避免油箱或油池中的油液暴露在空氣中,以防止灰塵和污物等混入油中,對無壓的油箱和油池一般可采用空氣濾清器使其與大氣溝通;中、大修時應從油中取樣化驗其成分,如達到或超過換油指標,應全部或部分更換和補充新油。通常每3個月至半年(或工作2000-4000小時)可更換一次新油。
 
    (2)應定期檢查:應定期檢查氣缸、氣閥、及排氣管道等處是否積聚有固體的炭粒和膠泥,一經發現應及時清除,否則可能引起氣缸的燃燒爆炸、加大排氣阻力,造成異常發熱。
 
    (3)應注意壓縮機的工作狀態:應注意觀察壓縮機的工作狀態,定期檢查氣缸氣閥的潤滑磨損狀況,適時調整潤滑油量,防止出現潤滑油量過大和潤滑油量不足的情況。對強制循環系統,潤滑壓力指示過低或明顯下降,往往使潤滑油量不足,此時應及時停機維修,必要時應更換備品和備件。
 
    (4)應注意保持潤滑系統中的油溫:油箱或油池中的油液的正常溫度以40-50℃為宜,油溫過高,油液的粘度降低,油易氧化變質,油溫過低,粘度增高,流動性差,兩者都會引起潤滑不足的狀況。油溫除可從溫度表(計)得到直接地觀測指標外,從氣缸冷循環水或油冷卻器的冷卻水溫也可得到間接的反應,冷卻水溫過高和過低都將影響潤滑油的工作溫度及潤滑油的粘度。


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