卷煙機潤滑油系統中央冷卻改造

韓偉中， 甘尤， 姜興勃

（深圳卷煙廠，廣東 深圳518109）

1 引 言

卷包設備由兩大部分組成——卷接機和包裝機，在實際生產過程中兩部分均存在漏油現象。主要原因是煙機在高速運轉過程中，系統各傳動部分的潤滑油在密閉空間內持續產生大量熱量，油箱內潤滑油的最高溫度可達到65℃～70℃。油溫長時間過高，極易導致橡膠密封件的老化和零部件的加劇磨損，從而產生潤滑油的跑、冒、滴、漏等現象，嚴重時會污染煙支，甚至造成設備的不正常運轉、使用壽命減少、環境污染等。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冷裝置，該風冷裝置利用設備閥島的正壓風對潤滑油進行降溫，由于正壓風流量小，能交換吸收的熱量有限，降溫效果不理想，經測試最大降溫5℃，不能從根本上解決問題。能否發現新的安全、合理、高效率、性價比高的換熱方式成為相關技術人員的主要研究方向之一。

2 改造方案分析

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

（1）本廠的中央空調機組有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，且有30%富裕能量。該設計中充分利用此富余能量來達到冷卻要求，無需增加新的能耗。

（2）車間現有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，采用該設計后，可去掉此壓縮機，直接將冷卻水通入煙槍底座中而達到降溫的目的，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）根據設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的冷卻系統來對卷煙機組潤滑油進行冷卻改造。

3 原理分析

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

圖1 空調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值，并傳送信號給電動閥，電動閥調節冷凍水的流量，冷凍水的最高需求量約為單臺800 冷噸機組的10%，不影響中央空調的正常工作。冷凍水和冷卻水的熱交換在專門設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泵提供，根據設備開機數量的多少和油溫高低實現冷卻水流量的自動控制，潤滑油和冷卻水在專門設制的二級換熱器中完成熱交換。

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

4 方案改進

參照圖1 所示的控制原理，我們進行了安裝試驗，試運行半個月，效果良好，完全能達到使用要求，但使用中發現因為冷卻水的水質不好，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常清理，費工費時。發現這些問題之后，我們又重新進行了優化設計，不用中央空調水塔中的冷卻水作介質，增加了一套補水系統，采用封閉式水循環，用作冷卻介質的循環水不與外界接觸，不會臟化，與潤滑油熱交換后，帶走熱量，經過一級冷卻系統降溫后再進入二級冷卻系統，如此循環往復，如圖2。

圖2 優化后的空調水冷卻裝置管路控制原理圖

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

5 測試結果

參照圖2 完成安裝，運行期間測試的各處數據如表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

表2 二級冷卻系統

從以上數據可看出，輸送到設備潤滑點的潤滑油溫度已降低了20℃，達到了潤滑油的最佳使用溫度，且煙槍的溫度也達到了最適宜溫度。

6 結 語

基于國家標準《潤滑油油溫工藝要求》（GB/T786.1-1993），以保障生產、節省能源、增加可靠度等要求作為指導思路，建立了煙機潤滑系統中央冷卻的設計模型。本設計通過二級換熱方式，利用封閉水循環進行煙機潤滑油系統中央冷卻改造，充分利用了中央空調的多余能量，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，未出現漏油現象，有效地解決了煙機潤滑油系統油溫冷卻的問題，此設計可推廣應用到多數卷煙廠。

［1］ 劉學來.熱工學理論基礎［M］.北京：中國電力出版社，2004.

［2］ 關子杰.潤滑油應用技術問答［M］.北京：中國石化出版社，2012.

［3］ 汪德濤.潤滑技術手冊［M］.北京：機械工業出版社，1998.