卷煙機潤滑油系統(tǒng)中央冷卻改造

韓偉中， 甘尤， 姜興勃

（深圳卷煙廠，廣東 深圳518109）

1 引 言

卷包設(shè)備由兩大部分組成——卷接機和包裝機，在實際生產(chǎn)過程中兩部分均存在漏油現(xiàn)象。主要原因是煙機在高速運轉(zhuǎn)過程中，系統(tǒng)各傳動部分的潤滑油在密閉空間內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生大量熱量，油箱內(nèi)潤滑油的最高溫度可達(dá)到65℃～70℃。油溫長時間過高，極易導(dǎo)致橡膠密封件的老化和零部件的加劇磨損，從而產(chǎn)生潤滑油的跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象，嚴(yán)重時會污染煙支，甚至造成設(shè)備的不正常運轉(zhuǎn)、使用壽命減少、環(huán)境污染等。為了解決油溫高的問題，部分煙廠在每臺卷包機上增加一臺制冷機，該制冷機采用冰箱的制冷及循環(huán)原理，將主油箱的潤滑油輸入冷卻箱中降溫，然后再輸送到設(shè)備的潤滑部位。每臺制冷機上都需配備壓縮機，耗能多；體積大約1.5m3，占用空間大，且價格昂貴，每臺需60 萬元。也有部分煙廠采用小型風(fēng)冷裝置，該風(fēng)冷裝置利用設(shè)備閥島的正壓風(fēng)對潤滑油進(jìn)行降溫，由于正壓風(fēng)流量小，能交換吸收的熱量有限，降溫效果不理想，經(jīng)測試最大降溫5℃，不能從根本上解決問題。能否發(fā)現(xiàn)新的安全、合理、高效率、性價比高的換熱方式成為相關(guān)技術(shù)人員的主要研究方向之一。

2 改造方案分析

利用制冷機和風(fēng)冷裝置對潤滑油進(jìn)行降溫，已有煙廠進(jìn)行了試用，綜合效果并不理想。我們結(jié)合本廠的實際情況，分析了各方面的因素，決定利用中央空調(diào)的冷卻系統(tǒng)來對卷煙機組潤滑油進(jìn)行冷卻降溫。該設(shè)計思路主要考慮以下幾方面的問題：

（1）本廠的中央空調(diào)機組有800 冷噸的4 組，400 冷噸的2 組，正常運行時800 冷噸機組2 組和400 冷噸1組即可保證正常生產(chǎn)，且有30%富裕能量。該設(shè)計中充分利用此富余能量來達(dá)到冷卻要求，無需增加新的能耗。

（2）車間現(xiàn)有9 組ZJ112 卷煙機組，每臺機組上配有一個冷卻壓縮機來對煙槍部位降溫冷卻，采用該設(shè)計后，可去掉此壓縮機，直接將冷卻水通入煙槍底座中而達(dá)到降溫的目的，減少了壓縮機的能量消耗。

（3）車間中原有一部分輸水管道，主要用來對原有的MK9-5 卷煙機組降溫，MK9-5 卷煙機組淘汰后，管路閑置，此次可再次利用。

（4）根據(jù)設(shè)計原理初步估算約需投資190 萬元，若利用制冷機冷卻，需投資900 萬元，投資成本大大減小。

綜合以上因素，我們決定利用中央空調(diào)的冷卻系統(tǒng)來對卷煙機組潤滑油進(jìn)行冷卻改造。

3 原理分析

中央空調(diào)中的水分為冷卻水（30℃～35℃）和冷凍水（7℃），由于冷卻水的水溫較高且水溫不穩(wěn)定，若直接用冷卻水作介質(zhì)進(jìn)行冷卻降溫，降溫效果不夠穩(wěn)定，而且卷煙機煙槍部位的溫度也達(dá)不到規(guī)定溫度（40℃）；若采用冷凍水，由于水溫較低，輸送管路上會結(jié)露產(chǎn)生水滴，對保溫層的要求會更高，保溫比較復(fù)雜，而且長距離輸水，空調(diào)的壓力會受一定的影響。因此設(shè)計了二級換熱冷卻的方案，采用冷凍水（7℃）對冷卻水（30℃～35℃）進(jìn)行降溫，使后者達(dá)到20℃，稱為一級冷卻，然后將20℃的冷卻水輸送到機臺，對潤滑油和煙槍進(jìn)行降溫，稱為二級冷卻（原理見圖1）。

圖1 空調(diào)水冷卻裝置管路控制原理圖

在一級冷卻中，冷凍水的流量由電動閥控制，通過溫度傳感器測得冷卻水的數(shù)值，并傳送信號給電動閥，電動閥調(diào)節(jié)冷凍水的流量，冷凍水的最高需求量約為單臺800 冷噸機組的10%，不影響中央空調(diào)的正常工作。冷凍水和冷卻水的熱交換在專門設(shè)制的一級換熱器中完成。

在二級冷卻中，冷卻水的動力由變頻循環(huán)泵提供，根據(jù)設(shè)備開機數(shù)量的多少和油溫高低實現(xiàn)冷卻水流量的自動控制，潤滑油和冷卻水在專門設(shè)制的二級換熱器中完成熱交換。

在原理圖中設(shè)置了壓差變送器和溫度傳感器，實現(xiàn)對變頻循環(huán)泵的控制，循環(huán)泵兩臺，一備一用，電動閥采用三聯(lián)蝶閥組合，所有這些設(shè)計都是為了便于維修，保證出現(xiàn)故障時不影響設(shè)備的正常運行。

4 方案改進(jìn)

參照圖1 所示的控制原理，我們進(jìn)行了安裝試驗，試運行半個月，效果良好，完全能達(dá)到使用要求，但使用中發(fā)現(xiàn)因為冷卻水的水質(zhì)不好，容易引起管路堵塞，造成流量不足，引起元件（如壓差變送器、可控硅、模塊等）損壞，而且管路中的過濾器又需經(jīng)常清理，費工費時。發(fā)現(xiàn)這些問題之后，我們又重新進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，不用中央空調(diào)水塔中的冷卻水作介質(zhì)，增加了一套補水系統(tǒng)，采用封閉式水循環(huán)，用作冷卻介質(zhì)的循環(huán)水不與外界接觸，不會臟化，與潤滑油熱交換后，帶走熱量，經(jīng)過一級冷卻系統(tǒng)降溫后再進(jìn)入二級冷卻系統(tǒng)，如此循環(huán)往復(fù)，如圖2。

圖2 優(yōu)化后的空調(diào)水冷卻裝置管路控制原理圖

與初始設(shè)計相比，此次改進(jìn)有以下優(yōu)點：（1）杜絕了雜物引起的管路堵塞、執(zhí)行元件損壞失靈的問題；（2）采用軟水循環(huán)冷卻，無水垢生成；（3）散熱效率高，損耗小，占用中央空調(diào)的功率小，運行成本低，符合環(huán)保節(jié)能的要求。

5 測試結(jié)果

參照圖2 完成安裝，運行期間測試的各處數(shù)據(jù)如表1、表2 所示。煙槍底座冷卻前溫度為65℃～70℃，冷卻后溫度為40℃～42℃。

表1 一級冷卻系統(tǒng)

表2 二級冷卻系統(tǒng)

從以上數(shù)據(jù)可看出，輸送到設(shè)備潤滑點的潤滑油溫度已降低了20℃，達(dá)到了潤滑油的最佳使用溫度，且煙槍的溫度也達(dá)到了最適宜溫度。

6 結(jié) 語

基于國家標(biāo)準(zhǔn)《潤滑油油溫工藝要求》（GB/T786.1-1993），以保障生產(chǎn)、節(jié)省能源、增加可靠度等要求作為指導(dǎo)思路，建立了煙機潤滑系統(tǒng)中央冷卻的設(shè)計模型。本設(shè)計通過二級換熱方式，利用封閉水循環(huán)進(jìn)行煙機潤滑油系統(tǒng)中央冷卻改造，充分利用了中央空調(diào)的多余能量，不用再增加能耗，且不占用空間，投資相對較低。通過將近1 年的運行，效果良好，未出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，有效地解決了煙機潤滑油系統(tǒng)油溫冷卻的問題，此設(shè)計可推廣應(yīng)用到多數(shù)卷煙廠。

［1］ 劉學(xué)來.熱工學(xué)理論基礎(chǔ)［M］.北京：中國電力出版社，2004.

［2］ 關(guān)子杰.潤滑油應(yīng)用技術(shù)問答［M］.北京：中國石化出版社，2012.

［3］ 汪德濤.潤滑技術(shù)手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1998.