潤滑油白土裝置手動板框式壓濾機技術改造

木合塔爾·買買提 艾尼瓦爾·米吉提 庫爾班江·阿木提

(1.中國石油克拉瑪依石化分公司；2.中國石油塔里木油田公司a.油氣生產技術部；b.油田開發事業部)

某石化公司潤滑油白土精制裝置分為兩套，其中Ⅰ套1987年5月試車成功，設計處理能力為100 kt/a；Ⅱ套1995年9月試車成功，設計處理能力為150 kt/a。為了保證產品的機械雜質合格，過濾系統采用兩級過濾。一級過濾使用板框壓濾機，使用濾布過濾，大部分白土在一級過濾時被過濾出來，但仍不能將油中的白土含量降到規定的指標。為保證油的質量，還需用濾紙作為過濾介質進一步過濾，即二級過濾。裝置有4臺二級壓濾機(簡稱細濾機)，采用手動板框式壓濾，每臺過濾面積為30m2。

潤滑油白土裝置二級過濾主要存在問題是：細濾機設備老化、陳舊，機件密封效果差，導致濾機泄漏率、故障率越來越高；濾機過濾面積小，制約著加工能力的提高。其次，由于濾機設計上存在缺陷，壓濾機控制技術為手動操作液壓保壓系統，更換濾紙和正常工作時需要手動旋緊螺母, 保持各濾紙之間的壓緊力, 才能實現機械保壓。存在螺紋間隙造成過濾介質從板框與濾紙間隙處往外泄漏，加工損失大。另外，液壓站系統沒有電氣控制系統，無拉、取濾板功能，人力拉板由于勞動強度大、操作條件惡劣、有效過濾時間短，不能夠確保裝置長周期安全運行。為減少環境污染，創造舒適、干凈的工作環境，提高裝置生產能力，濾機的技術改造成為必然。

1 存在問題

1.1 壓濾機液壓系統存在的問題

手動板框式壓濾機運行時，油缸通常采用液壓油泵壓緊。在沒有儀電控制條件下為實現保壓要求，油缸采用一種活塞桿及其支承在套管上內外設計有螺紋，當油缸在液壓泵的驅動下實現壓緊動作后，前端用螺紋副機械鎖緊，故過濾過程中油缸后腔不再需要手動補壓，過濾結束后依靠人力轉動活塞杠螺母實現回程動作[1]。

從壓濾機的工作原理來看，濾機工作時，現液壓站的手動換向閥扳至壓緊狀態，啟動液壓泵將壓緊板壓緊，當壓力達到系統壓緊壓力上限時，手動旋緊活塞桿螺母，使其拉緊活塞桿，然后按停止按鈕，濾機正常過濾，過濾過程中油缸后腔不再需要手動補壓。過濾結束后需要松開濾板更換濾紙時，依靠人力手動松開活塞桿旋緊螺母，液壓站的手動換向閥扳至松開狀態，啟動液壓泵將活動頭松開，活塞快到完全松開時，按停止按鈕，進行掃線和更換濾紙。液壓保壓系統設計不合理，手動操作過程比較多，人為操作失誤風險大，曾經因為壓緊板螺帽在壓緊時擰得過緊，松開壓緊板時造成咬合力過大，而出現油缸活塞桿螺釘拉毛的事故。

手動操作液壓保壓系統，更換濾紙和正常工作時需要手動旋緊螺母, 以保持各濾紙之間的壓緊力, 實現機械保壓。螺紋間隙的問題造成原料介質從板框與濾紙間隙處泄漏，加工損失大，且機械保壓無法實現工業自動化生產, 濾板前進速度慢, 生產效率低, 資源浪費嚴重。

液壓元件的選用和液壓系統設計存在缺陷。該液壓系統實現保壓主要靠手動換向閥的O形密封圈來封閉油缸兩腔中的油液，從而鎖定活塞。由于換向閥閥芯為滑閥結構，加工精度不高和使用中閥芯磨損嚴重，對油液的封閉能力不高，特別是在壓力較高的情況下，高、低壓腔的油液將始終作用在閥芯上，壓腔壓差推動滑閥閥芯向低壓腔移動，形成差壓運動，必將進一步增大油液的內泄漏，從而也降低了換向閥O形密封圈的保壓能力，保壓效果很差[2]。

原濾機液壓系統抗污染能力低。液壓系統中未設置系統油液的過濾器，而現場工況灰塵多，極易進入液壓站箱污染油液，經常出現整個系統或個別的液壓元件無法正常工作，故障率高，系統工作不穩定，修復困難。

1.2 壓濾機本身存在的問題

濾機濾液分布不均。濾液進、出是一進一出方式，容易出現濾液進入濾機后濾液分布不均的現象，使整個板面不均勻過濾濾液，濾框由下而上堆積機械雜物使過濾面積逐漸變小，進而縮短濾紙的使用時間，平均每天更換一次濾紙，消耗濾紙較多。

人工進行接液翻板，勞動強度大。接液翻板在濾機正常工作時接液(泄漏的潤滑油)，在更換濾紙時翻板，騰出空間進行更換濾紙操作。現壓濾機濾板下方只有一塊1m×3m鋼制接液翻板， 在接液時需要兩人同時將接液翻板推入接液槽上方進行接液。而在濾紙更換時，需要人力再次將接液翻板拉出,提供操作空間。整個操作過程都需要人力完成，勞動強度大。

2 技術改造方案

2.1 液壓站安裝電氣控制系統

改造后的液壓站(圖1)在電氣控制系統的作用下，通過油泵、油缸及液壓元件來完成各種動作，可以實現自動夾緊、自動補壓、自動卸壓、自動松開及自動拉取板等功能。所有操作工序能自動控制，降低了勞動強度，改善了操作條件。

圖1 液壓站結構簡圖

1——液位液溫計；2——防爆電動機；3——定量軸向柱塞泵；4——液壓空氣濾清器；5——直回式回油過濾器；6——溢流閥；7——防振壓力表；8——直角單向閥；9——調速閥；10——直動式溢流閥；11，12——三位四通電磁換向閥；13——壓力繼電器；14——液控單向閥；15——壓力變送器；16——電磁球閥

該液壓系統由動力系統(定量柱塞泵電機組)、控制系統(液壓元件)和執行系統(油缸、油馬達)3部分組成。其中控制系統由3個基本回路組成：

a.壓力控制回路。由高壓溢流閥、單向閥、普通壓力表、電磁換向閥和低壓溢流閥組成。油缸壓緊壓力由高壓溢流閥調定，油缸松開壓力和拉取板壓力由低壓溢流閥調定(7MPa)；單向閥防止高壓油倒流沖擊柱塞泵和高壓溢流閥，延長它們的使用壽命；電磁換向閥控制油液流動方向，實現液壓系統高低壓轉換和液壓系統卸荷兩個基本過程。

b.油缸壓緊松開回路。由電液換向閥、液控單向閥、電磁球閥和電接點壓力表組成。電液換向閥控制油液流動方向，實現油缸壓緊松開兩個基本動作；液控單向閥保證油缸后腔(高壓腔)壓力穩定；電磁球閥用于油缸退回前卸掉油缸后腔(高壓腔)壓力，防止高壓油沖擊整個液壓系統；電接點壓力表實現油缸后腔(高壓腔)壓力的自動補壓，使壓力穩定在一個范圍之內，確保過濾過程的順利完成。

c.油馬達拉板取板回路。由調速閥、電磁換向閥和壓力繼電器組成。調速閥設定拉取板速度，使拉取板速度保持在一個合適范圍之內(160mm/s左右)；電磁換向閥控制油液流動方向，實現油馬達拉板取板兩個基本動作；壓力繼電器控制電磁換向閥換向，實現拉板小車往復運動，完成整個卸料過程。

2.2 安裝油液過濾器

在進入液壓座之前安裝過濾器，用以濾除液壓油中混入的機械雜質和液壓油本身化學變化所產生的膠質、炭渣質，從而防止閥芯卡死、節流小孔縫隙和阻尼孔的堵塞以及液壓元件過快磨損等故障的發生。

2.3 改進進出料孔道

將原來的濾液由一孔進料、一孔出料改為暗流四孔道(二孔進料、二孔出料)，避免了原來容易出現濾液進入濾機后使整個板面不均勻過濾的問題，增加過濾時間，延長了濾紙的使用壽命。

2.4 改造接液翻板系統

在壓濾機濾板下方設計了兩塊協調工作的翻板，在過濾過程中兩個翻板面處于閉合狀態，可將過濾過程中的滴漏液導入旁邊的積液槽，以保證濾餅不被二次污染。過濾完成后或更換濾紙時兩個翻板面打開卸紙。該系統占用空間小，運行可靠，且這些動作全靠液壓系統的幫助下完成。

2.5 更換油封材料

重新改造濾機液壓缸活塞油封，油封材料改為耐油橡膠，防止硬化。

3 改造效果

對該壓濾機進行系統技術裝備改造, 運用液壓集成技術、PLC、可靠性設計等現代設計方法, 采用液壓技術與電氣技術相結合的策略，完成實現壓濾機的自動化實時監測，適應現代化生產的要求，從而實現自動化控制。

壓濾機具有自動壓緊、自動保壓、自動翻版閉合，自動松開、自動逐片拉開濾板和濾框，自動卸掉濾紙，隨時停止進行濾板和濾框清理、并隨時恢復自動拉取板。更換濾紙時，自動松開、自動逐片拉開濾板和濾框，人工放入托紙架一塊濾紙，隨濾板運動而夾緊，逐片完成所有濾紙的更換。解決了原壓濾機拉、取濾板板更換濾紙時全靠手動操作，增加員工勞動強度和影響工作效率的問題。

利用PLC 和液壓電磁換向閥、壓力繼電器, 可以很好地實現油缸低壓啟動電機進行補油及系統在保壓狀態下的卸荷。另外編制了自動、手動運行PLC 程序、壓力超調報警程序、故障報警程序, 可以自由地實現自動和非自動狀態切換。 壓濾機進行改造后，一次試投產成功。經改造后每臺壓濾機過濾面積由30m2增加到70m2；濾紙更換次數由一天更換一次提高到20天更換一次；故障率每年由16次減少到1次；維修費用由8.0萬元降低至0.2萬元；泄漏損失由43.20t減少0.72t；每年由于過濾機維修停用造成的加工量損失由750.00t減少至62.00t。改造4臺壓濾機投入的資金為80.4萬元，但是一年節約的各種費用就達到450.0萬元。

4 結束語

通過分析手動板框式壓濾機運行中的問題，提出解決方案，實施技術改造。原手動板框式壓濾機因壓緊力不均勻而過濾時泄漏量大，濾機液壓站只能壓緊及松開機頭板作用、液壓站無拉、取濾板功能。采用液壓與電氣技術相結合的控制技術后,實現自動夾緊、自動補壓、自動卸壓、自動松開及自動拉取板等。降低員工勞動強度，提高工作效率，改進了壓濾機的工作效能，取得了良好的社會效益和經濟效益。

[1] 周志根.廂式壓濾機典型液壓系統的設計、改進與對比分析[J].液壓與氣動，2012，(1)：68～72.

[2] 張齊生，趙靜一，黃宴委，等.壓濾機液壓控制系統改造與仿真分析[J].中國機械工程，2003，14(13)：1094～1096.