離心式分離機(jī)在潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)

馬明生

摘 要：本文件系統(tǒng)全面地介紹了應(yīng)用離心式分離機(jī)的技術(shù)原理，結(jié)構(gòu)特征和使用注意事項(xiàng).分離機(jī)系統(tǒng)為保障壓縮機(jī)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而提升流程裝置的可靠性有著重要的應(yīng)用價(jià)值.正確理解和配置分離機(jī)系統(tǒng)，有利于提高壓縮機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)成套水平和整體工作效能，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)于提升出口產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，拓展國(guó)際市場(chǎng)空間具有重要意義.

本文件可用于規(guī)范設(shè)計(jì)指南和技術(shù)培訓(xùn)文件，也可用于指導(dǎo)用戶采購(gòu).

關(guān)鍵詞：油系統(tǒng) 離心式分油機(jī) 原理 應(yīng)用

1 技術(shù)原理

本文件所引用的商標(biāo)和型號(hào)等產(chǎn)品信息的相關(guān)權(quán)利全部為原技術(shù)專利商或制造商所有，任何被提及的技術(shù)和產(chǎn)品細(xì)節(jié)均為公開渠道消息獲得.

本文件不分析化學(xué)合成油作為潤(rùn)滑油系統(tǒng)工作介質(zhì)時(shí)的技術(shù)細(xì)節(jié).

離心式分離機(jī)用途極為廣泛，本文件只介紹在離心式壓縮機(jī)油系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用.

離心式壓縮機(jī)作為氣體增壓機(jī)械應(yīng)用廣泛，隨著其產(chǎn)品大型化和通用范圍廣泛.對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行提出了更高的要求，對(duì)軸承潤(rùn)滑油的要求亦不斷提高.

離心式分離機(jī)（Purifier）作為一種油品延壽設(shè)備，能夠增強(qiáng)和維持潤(rùn)滑油品質(zhì)（部分品牌潤(rùn)滑油初始充裝前的技術(shù)參數(shù)不能滿足壓縮機(jī)使用要求，必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理使其達(dá)到安全使用要求），直接關(guān)系到機(jī)組運(yùn)行的平穩(wěn)可靠和安全.

分離機(jī)是一種離心式沉淀設(shè)備，作用是將待分離油中的雜質(zhì)顆粒和水分分離，基本原理是利用碟片之間的微小間隙和分離機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的離心力將雜質(zhì)顆粒和水分等密度較大的成分分離出去.

SJ-G型分離機(jī)模塊（MKK）剖視圖

在分離機(jī)中被處理的油品是被分散的物質(zhì)，即兩項(xiàng)甚至是多相（當(dāng)溫度較高時(shí)）混合物，其中的一相是液態(tài)連續(xù)相，其他分散相是固體或液體.各相之間不能互相溶解.各相之間有比重差.工作液體中固相物質(zhì)的體積濃度小于25%.被分離的顆粒和液滴不能小于0.1μm（這是離心分離機(jī)的分離極限，也是其他形式分離機(jī)尤其是多重親水過(guò)濾結(jié)構(gòu)難以企及的數(shù)量級(jí)）.這些因素是離心分離的技術(shù)基礎(chǔ)條件.

分離機(jī)的核心工作模塊是分層堆疊碟片，因此也稱為碟片式分離機(jī) （Laminated Centrifuge）.

離心分離是強(qiáng)制沉降的過(guò)程，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程遵守斯托克斯定律（Stokes Law），具體參見參考文獻(xiàn)1.

碟片結(jié)構(gòu)縮短了沉降的路徑，并增加了沉降面積，堆疊的碟片保證了分離界面是一個(gè)圓柱體，這樣就在給定的空間里實(shí)現(xiàn)了最高的分離效率.

分離機(jī)正常工作轉(zhuǎn)速可達(dá)10000～12000rpm，在轉(zhuǎn)鼓筒內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)的碟片組可達(dá)5000～7000的重力因數(shù)（離心加速度與重力加速度比值），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效分離.分離機(jī)能夠去除3μm直徑的金屬微粒，金屬污染物的，分離脫離效率大于95%，對(duì)于游離水的分離脫離效率也能達(dá)到99.9%.

經(jīng)過(guò)分離處理的輕組分潤(rùn)滑油被轉(zhuǎn)鼓集成的向心泵（Centripetal Pump）排出，排放壓力一般大于0.5barg，被輸送回油箱，完成一次循環(huán).被分離出的重組分被強(qiáng)制沉降在搜集腔底部.

分離機(jī)采用三相異步交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)同步皮帶或蝸桿副傳送驅(qū)動(dòng)分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)，吸入側(cè)一般壓力較低，內(nèi)置吸入泵或外配置獨(dú)立的吸入泵組，吸入泵的工作流量應(yīng)與分油機(jī)的工作流量相匹配.

作為一種高速回轉(zhuǎn)機(jī)械，結(jié)構(gòu)緊湊，離心式分離機(jī)用途極為廣泛，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)往復(fù)摩擦部件，運(yùn)行平穩(wěn)，單元設(shè)備較少，系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單，使運(yùn)行有很高的可靠性，服役壽命持久.這也是所有高速回轉(zhuǎn)機(jī)械的普適優(yōu)勢(shì).

限于篇幅，分離機(jī)結(jié)構(gòu)和各個(gè)部件的功能和名稱見具體的產(chǎn)品目錄.

有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，長(zhǎng)期使用離心式分離機(jī)會(huì)將油品中的有效添加劑成分誤分離導(dǎo)致潤(rùn)滑油性能急劇下降，這種觀點(diǎn)缺乏科學(xué)依據(jù)，潤(rùn)滑油添加劑多為化學(xué)合成復(fù)合添加劑（例如鹽類，胺類，磺酸系列， 硫磷酸系列， 烯酐系列等約10類），具有親油的分子結(jié)構(gòu)，采用純物理方法是無(wú)法將其與潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油分離的.也正因?yàn)樘砑觿┑幕瘜W(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，決定了多數(shù)廢棄潤(rùn)滑油不能隨意傾倒.

MAB 103型分離機(jī)模塊（ALFALAVAL），不含外圍冗余和輔助模塊

2.選型原則

根據(jù)用戶使用習(xí)慣和機(jī)組用途需求，離心式分離機(jī)一般分為間歇式工作制和連續(xù)工作制兩種.前者多位撬裝移動(dòng)式，供多機(jī)組主油箱分享使用.后者一般用于公用油系統(tǒng)或重要設(shè)備的油系統(tǒng)，可采用撬裝固定式，也可采用液位聯(lián)鎖信號(hào)內(nèi)反饋驅(qū)動(dòng)的核心模塊，缺點(diǎn)是一次性投資成本偏高，每套主油箱均需單獨(dú)配置一臺(tái)分離機(jī).

分離物排放方式通常為手動(dòng)排渣型，應(yīng)用于苛刻工況的連續(xù)在線作業(yè)的分離機(jī)，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線清洗時(shí)，需要專用的氣源和水源條件，具體要求見制造方需求文件.

分離機(jī)的處理量選取原則，一般為設(shè)計(jì)輸出潤(rùn)滑油量的1%和油箱全部注油量在24小時(shí)之內(nèi)處理完畢所需單位時(shí)間流量二值中取較寬松要求值.

撬裝移動(dòng)式LOP Master型分離機(jī) （GEA Westfalia），含輔助設(shè)備和控制模塊

盲目地選取過(guò)大處理流量的分離機(jī)會(huì)大幅增加投資成本，同時(shí)也沒(méi)有必要，大流量分離機(jī)一般為訂制設(shè)計(jì)，主要用于船舶化工食品等連續(xù)過(guò)程工業(yè)，高速旋轉(zhuǎn)的工作特性決定其底部支座必須有足夠的重量平衡軸向力和離心力，對(duì)安裝空間和固定都有專用要求，更不利于搬運(yùn)和移動(dòng)操作.

離心式分離機(jī)的最高處理量不宜超過(guò)45Litre/min.正常以5～15Litre/min區(qū)間性價(jià)比最佳.

分離機(jī)基本模塊應(yīng)包含轉(zhuǎn)鼓筒部件，機(jī)身部件（內(nèi)置傳動(dòng)系統(tǒng)和排渣搜集系統(tǒng)），驅(qū)動(dòng)電機(jī)，儲(chǔ)水罐和連接導(dǎo)管.

自動(dòng)控制系統(tǒng)，過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)，報(bào)警和顯示系統(tǒng)，交互式操作面板，布線集成到接線箱和一體式輸油管，動(dòng)力電源接線等是選配模塊，可以根據(jù)用戶的要求分模塊供貨.

自動(dòng)化集成程度高的分離機(jī)系統(tǒng)具有很好的可操作性和維護(hù)性，大幅降低了對(duì)操作者的專業(yè)知識(shí)技能要求.

專用工具包是賣方的強(qiáng)制供貨范圍.不同制造商的專用工具不盡相同.

3.注意事項(xiàng)

分離機(jī)不能在超出定義的工作參數(shù)范圍外工作.

離心式分離機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，轉(zhuǎn)子部件在工作時(shí)具有很高的動(dòng)能，使用和拆裝前必須閱讀操作手冊(cè)等技術(shù)文件.絕對(duì)禁止在工作狀態(tài)拆解.

分離機(jī)開機(jī)和關(guān)機(jī)有專用步驟要求.

更換旋轉(zhuǎn)部件后，應(yīng)考慮動(dòng)平衡測(cè)試合格后回裝.

由于分離機(jī)工作時(shí)處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，為降低設(shè)備重心，大量設(shè)備置于底部配重，這時(shí)撬裝盤的腳輪定位結(jié)構(gòu)必須鎖緊制動(dòng).

分離機(jī)正常工作時(shí)是不需要外添加循環(huán)水的，僅需要按照量杯（作為專用工具隨設(shè)備附帶）量取定量純凈水作為水封.

分離機(jī)工作時(shí)距離主油箱距離不宜大于5米.

在分離機(jī)停機(jī)時(shí)將分離出的顆粒整理，取樣分析后妥善處置.

潤(rùn)滑油在低于40℃時(shí)不能投入使用，分離機(jī)只在較小的粘度（例如5～20 mm2/s）和較高的溫度（例如50～75℃）能達(dá)到理想最佳的分離效率.潤(rùn)滑油在低溫時(shí)具有很大的粘度，使用分離機(jī)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)超負(fù)荷甚至發(fā)熱損壞.

電氣儀表設(shè)計(jì)條件應(yīng)遵守買方工程項(xiàng)目文件（Material Requirements）體系的統(tǒng)一要求.

撬裝固定式SJ-G型分離機(jī) （MKK），含沖洗排渣和控制模塊

參考文獻(xiàn)：

[1]< Industrial Separation Processes Fundamentals>.André B. de Haan Hans Bosch. DE GRUYTER

[2].Warren L. McCabe Julian C. Smith Peter Harriott. McGraw Hill.