4M12Q四列M型四級二氧化碳壓縮無油注潤滑改造

朱光榮

摘要：文章通過對4M12Q四列M型四級二氧化碳壓縮機的參數(shù)及無油注潤滑改造進行分析，希望可以為同行業(yè)的相關技術起到拋磚引玉的作用

關鍵詞：4M12Q四列M型四級二氧化碳壓縮；無油注潤滑技術；優(yōu)點；改造；經(jīng)濟效益

1 前言

4M12Q四列M型四級二氧化碳壓縮是我公司重要設備之一，均屬于往復式活塞壓縮機，為了提高往復運動部件的使用壽命及改善氣缸的工作表面，二、三、四級缸中均帶有缸套，材料為球墨鑄鐵QT600-3，在活塞組件、填料組件等相對運動部件表面均通過注油器注入潤滑油，形成油膜，減小磨擦磨損及冷卻磨擦表面，但隨著過多潤滑油進入系統(tǒng)，工藝原料氣體受到污染，YM氣化爐中進入油氣存在爆管的危險，后系統(tǒng)甲醇合成、二甲醚裝置催化劑受損，二氧化碳壓縮機出口氣帶有油氣，嚴重影響各裝置安全穩(wěn)定及長周期運行。為消除事故的發(fā)生，保護催化劑的使用性能及壽命，阻止壓縮機出口氣體受到污染。因此，我公司于2014年3月開始逐步對三臺二氧化碳壓縮機的氣缸及填料進行無油潤滑改造。

2 無油潤滑的概念

無油潤滑是指采用自潤滑材料制造活塞環(huán)、導環(huán)（支承環(huán)）和填料，實現(xiàn)氣缸部分無油潤滑。其主要材料有含填充劑的填充聚四氟乙烯（PTFE，F(xiàn)4）、石墨和尼龍（PA）等。在聚四氟乙烯中加入玻璃纖維、玻璃粉、陶瓷和石棉粉等，能增加抗壓和耐磨性能，降低收縮率；填充銅、青銅等能提高導熱性和機械強度；填充石墨、二硫化鉬等能提高耐磨和導熱性。所以填充聚四氟乙烯具有優(yōu)良的耐磨性和較高的化學穩(wěn)定性，適應的溫度較寬，是一種較為理想的無油潤滑材料。自潤滑材料在庫侖力的作用下，能使本身的分子脫離本體，整齊地排列在氣缸和環(huán)的接觸面上，因而有利于相對摩擦運動，即起到自潤滑作用。

3 4M12Q四列壓縮機改為無油潤滑的優(yōu)點

3.1 由于氣體不帶油，從而減少或消除油污沉積在換熱器管壁上的可能性，提高了換熱效率，減少了氣體阻力損失。

3.2 可以取消注油器，油分離等設備，因而降低了系統(tǒng)阻力，壓力可相對提高，有利于增加產(chǎn)量。

3.3 可以節(jié)約潤滑油，據(jù)估測，一臺4M12Q四列M型四級二氧化碳壓縮機一年省油600kg左右。

3.4 由于使用了自潤滑材料的填料函密封元件，基本上可省去對原金屬填料函繁重的刮研工作量，檢修工作量為原來的1/6，而且大大降低了勞動強度。

3.5 提高了氣缸、汽缸套、活塞桿的使用壽命。

3.6 提高了冷卻效果，由于壓縮空氣不含油分，因而取消了油分離器，顯著提高了冷卻器的冷卻效果。

3.7 減少了非生產(chǎn)檢修時間和開車用電。

4 4M12Q四列二氧化碳壓縮機填料無油潤滑工作原理

在工作狀態(tài)下，密封圈被壓縮氣體由高壓側(cè)推向低壓側(cè)，在壓力差的使用下，密封圈和阻流環(huán)緊密貼合，阻流環(huán)與另一只填料盒底面緊密貼合，靠氣體壓力達到自緊密封，阻止了氣體的徑向泄漏。密封圈的外圓有拉簧拉緊力與氣體壓力作用，使密封圈抱緊活塞桿，阻止氣體的軸向泄漏，保證密封。密封環(huán)的開口量為2mm，當密封圈內(nèi)徑磨損后，環(huán)的內(nèi)圓會作徑向收縮自動地對磨損進行一定量的補償，阻流環(huán)材質(zhì)采用FH-1金屬塑料復合材料，避免了“冷流”變形。

填料是壓縮機的一個重要組成部分，由于填料函工作壽命不長易泄漏，造成原料氣損失，環(huán)境污染，被迫經(jīng)常停車更換。經(jīng)常停車維修更會消耗大量人力、物力，并且影響機臺的正常運行和其出率，因此能否保證填料函長周期無泄漏運行是壓縮機管理中的一件大事。

當前，我們利用無油潤滑技術，有效地解決了壓縮機包括高壓段填料在內(nèi)的填料函的長周期有效密封問題，使壓縮機能確保長周期無泄漏運行。

5 4M12Q四列壓縮機改無油潤滑的技術

我廠的三臺4M12Q四列二氧化碳壓縮機原四段填料為巴氏合金，滿負荷時三臺全開，每臺二氧化碳壓縮機都有一臺注油器，對壓縮機的12個注油點進行注油，在使用中不僅需注入高級潤滑油，而且壽命很短，一組填料有時用上一個月就泄漏、被迫更換。一、二、三段缸都各設有一個分離器，分離了原料氣中的大部分油氣，但仍然有部分油氣夾帶在原料氣中，工藝原料氣體受到污染，嚴重影響各裝置安全穩(wěn)定及長周期運行。為了從根本上解決這一問題，我對其進行了改造，全部換成了無油潤滑。但是，要通過改為無油潤滑以解決壓縮氣體不帶油份及使用壽命問題，必須在4M12Q四列二氧化碳壓縮機的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)上，以及操作使用上采取正確的技術措施，才能達到改造目的。

5.1 增設中間體刮油器、擋油盤

為使曲軸箱內(nèi)的潤滑油不被帶入氣缸，可在主機上增設水平，垂直兩列氣缸與機身之間的中間體，并在中間體依靠曲軸箱側(cè)設置刮油器，最大限度地將活塞桿上的油分刮下來，以杜絕可能被活塞桿從曲軸箱帶出微量油分進入缸體，確保原料氣無油分存在。

5.2 導向環(huán)，活塞環(huán)用填充聚四氟乙烯制造

因為填充聚四氟乙烯活塞環(huán)具有比較好的化學穩(wěn)定性，耐高溫達250度。低溫達-200℃，能在氣缸金屬表面形成一層薄膜，摩擦因數(shù)小，具有良好的自潤滑性能，不用注油，因而可獲得純凈的壓縮空氣。

5.3 設置填充聚四氟乙烯密封環(huán)

在原氣缸端放置刮油環(huán)，密封圈的空腔內(nèi)，改為設置用填充聚四氟乙烯材料制造的密封圈，可大大提高密封效果。

5.4 氣缸改造

去掉注油器，堵死氣缸上的注油孔，生產(chǎn)實踐證明二氧化碳壓縮機改為無油潤滑的技術措施是可行的，實際運行效果表明。改造后的壓縮機使用性能與同類無油潤滑壓縮機相同。改選和增設的零部件大部分廠家可自行加工。改造后填料具有結(jié)構(gòu)簡單、取材方便、密封性能好、使用壽命較長、裝拆方便、成本低廉等優(yōu)點，密封圈內(nèi)徑可以根據(jù)活塞桿外徑尺寸配車，即便活塞桿外徑磨損了3mm左右，仍能繼續(xù)使用。

6 改造后的經(jīng)濟效益

6.1 每組填料可使用一年左右，比原來的有油潤滑金屬填料使用壽命提高了好幾倍。

6.2 簡化了結(jié)構(gòu)，填料的零部件減少且大部分可自己加工。

6.3 節(jié)約大量昂貴的高級潤滑油，以每年運轉(zhuǎn)330天計算，每臺機每年可節(jié)油近600kg。

6.4 解決了氣缸填料長期嚴重泄漏，改善了車間環(huán)境，保障了工人的身體健康。

6.5 節(jié)約了維修費用，活塞桿可多次重復使用，無油潤滑填料比金屬填料價低30%左右，且易于加工裝配。

6.6 節(jié)約電費，原新裝配的有油潤滑金屬填料需空車磨合8個小時。無油潤滑填料只需磨合15分鐘，即可投入使用。

6.7 以上各項總計每臺機四段填料改為無油潤滑后，每年至少可節(jié)約資金3000元。

結(jié)語

改造后壓縮機氣缸和活塞環(huán)的工作條件得到了非常大的改善，使用壽命長，可靠性好，運動部件的可靠性也大大提高了，易損件的消耗下降。運行可靠性提高后，停機次數(shù)減少及檢修工作量減小，設備故障率降低，運轉(zhuǎn)率得到了提高，維修費用大大降低，壓縮機達到了高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)能的新水平。這不僅降低了能耗，還保障了系統(tǒng)輸送無油氣的氣體，起到了保護氣化爐和甲醇合成、二甲醚催化劑的目的。此項改造投資少但效果顯著，既消除了安全隱患，又取得了很好的經(jīng)濟效益，保證了裝置的長周期穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]趙玉和.無油潤滑活塞式壓縮機活塞桿密封器試驗及討論[A]；摩擦學第三屆全國學術交流會論文集潤滑材料部分[C]；1982年.

[2]朱玉峰，彭寶成.無油潤滑壓縮機活塞環(huán)的研究進展[J]；潤滑與密封.2003年06期.

[3]劉興旺.L型空氣壓縮機無油潤滑改造[J]；石化技術與應用；1998年02期.

（作者單位：云南省紅河州開遠市解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司（二甲醚廠））