往復式壓縮機氣缸潤滑系統的改進設計

劉磊 馬天驕

摘 要：本文通過對往復式壓縮機氣缸潤滑系統的改進，利用單作用鍛件氣缸內部獨立設置平衡管路，擴展了往復式壓縮機的使用范圍。在鍛件氣缸內部設置獨立的氣道替代傳統設計的外置平衡管線，使氣缸內部無法排除的潤滑油通過排油孔排除氣缸外，利用集油罐進行收集。

關鍵詞：單作用鍛件氣缸；往復壓縮機；潤滑系統

中圖分類號：TG315 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0091-02

0 引言

在往復式壓縮機領域，氣體在壓縮機氣缸內被壓縮，為了減小活塞環和氣缸工作表面的摩擦功和磨損，帶走摩擦面上的部分熱量以及改善活塞環的密封能力，氣缸通常需要潤滑[1]。能夠及時的把潤滑油排放出去，防止氣缸內部由于聚集過多的潤滑油，避免出現液擊事故，這就需要潤滑油收集裝置來實現。

1 常規單作用鍛件氣缸潤滑系統的特點

常規單作用鍛件氣缸的潤滑以及潤滑油收集通常是由單作用鍛件氣缸、注油器、注油管線、平衡管線以及平衡段冷卻器組成[1]。

潤滑系統主要經過以下流程：當氣體進入到氣缸，潤滑油通過注油器沿著注油管線注入到氣缸內徑的上部，并靠油的重力和活塞環把潤滑油分布到整個工作表面。由于單作用氣缸有一側工作腔沒有氣閥，注入的潤滑油需要依靠平衡段管線排出氣缸。在單作用氣缸工作時，活塞在氣缸內做往復運動，就會造成不壓縮做功一側工作腔中的氣體在平衡段內產生往復的氣流運動，在氣缸外部的平衡段管線上需要設置冷卻器來冷卻摩擦熱，降低氣體溫度。

這種潤滑系統的缺點是平衡段管線口徑過大（與氣缸進氣口尺寸相當）；平衡管線上需要設置冷卻器進行冷卻；由于氣缸需要設置對外的平衡段接口，會導致氣缸尺寸放大加長；外部設置的平衡管線以及冷卻器占地面積大，同時管路存在振動的隱患。

2 改進單作用鍛件氣缸潤滑系統的特點

通過對現有常規單作用鍛件氣缸潤滑系統的特點進行分析，本文提供一種往復式壓縮機氣缸潤滑系統，以解決現有氣缸結構以及流程配置上的問題。

改進后的單作用鍛件氣缸的潤滑以及潤滑油收集主要是由單作用鍛件氣缸、注油器、注油管線、集油管線以及集油罐組成。

改進的氣缸潤滑系統是通過如下的技術方案來實現：往復式壓縮機氣缸潤滑系統，包括設置在氣缸軸側與進氣口連通的進氣閥，與排氣口連通的排氣閥；在氣缸蓋側上方的與進氣口連通的平衡腔通道和氣缸蓋側下方的與放油口連通的集油室；還包括設置在氣缸上部的注油口，注油口與注油器連接；氣缸下部的放油口與集油罐連接；集油罐包括進油口、位于底部的排液口和位于頂部的排氣口。氣缸內部結構圖以及潤滑系統圖見圖1。

改進的氣缸潤滑系統，在實施中首先是潤滑油通過注油器注入到氣缸上的注油口，通過在氣缸上側預留的注油口向氣缸內注油，并靠油的重力和活塞環把潤滑油分布到整個工作表面。活塞在單作用的氣缸內往復運動，將氣缸內部分為兩個工作腔室，氣缸軸側為工作腔，氣缸蓋側為平衡腔。工作腔內裝有進排氣閥，平衡腔下部設置有集油室。工作腔和平衡腔內的氣體，均依靠氣缸水套進行冷卻。在工作腔的潤滑油通過排氣閥，從氣缸的排氣口排出。在平衡腔內的潤滑油被收集在集油室內，進一步通過放油口排入到集油罐中，集油罐中的油通過位于底部的排液口定期排出，潤滑油中混入的氣體則通過位于集油罐頂部的排氣口排出。注油器至氣缸注油口，氣缸出油口到集油罐間的管線都采用奧氏體不銹鋼材料[2]。

與常規結構和系統相比，改進后的潤滑系統的有益效果是：

（1）氣缸外不再設置平衡管線，使工藝流程更加緊湊、簡潔，節省壓縮機的占地空間，使用戶能夠更加合理的配置壓縮機廠房內的空間；

（2）氣缸外不再設置平衡管線，氣缸平衡腔內的氣體，依靠氣缸水套進行冷卻，無形中省略了原有管道上的換熱器，節省了冷卻水的消耗以及冷卻水管線的配置，使用戶的前期投入和后期的運行成本大大降低；

（3）氣缸外不再設置平衡管線，設計方無需再對這部分管道和換熱器進行模型建立，聲學模擬和管路約束力分析。規避了平衡管線由于活塞的往復運動，造成的管線脈動振動問題；

（4）氣缸外不再設置平衡段管線，增加了氣缸附近的檢修空間，更加有利于維修工人對氣缸部分的巡檢、維修，方便操作；

（5）注入到氣缸內的潤滑油不再全部混合到工藝介質中，而是大部分通過排油口進入到集油罐中收集，降低了工藝介質中的油含量；

（6）氣缸上不再設置平衡段接口，可以使氣缸的外形尺寸大大縮小，結構也更加簡單。既可以節省材料，降低成本，又可以方便加工，縮短氣缸的制造時間；

（7）氣缸內集油室中潤滑油采用集油罐收集，利用集油罐底部的排液口集中排放。夾帶的工藝氣，可以通過集油罐上部設置的放空口排放到火炬。這樣做安全、環保。

3 結語

氣缸潤滑系統直接關系到整個壓縮機裝置運行的安全可靠性。通過在壓縮機內部設置油、氣排放通道，大大減小了平衡腔的體積，同時省去了在外部設置的與平衡腔相連接的平衡管線以及冷卻裝置，進而減小了壓縮機的振動，節省了制造成本、運行成本和占地面積，同時防止了液擊等不利于壓縮機運行的因素的發生。既保證了機組的使用性能又增加了安全性。

綜上所述，本文在常規單作用鍛件氣缸潤滑系統的基礎上，改進了設備的內部結構，并完善了潤滑系統的設置，進而建立了新型的氣缸潤滑系統。有助于全面提升壓縮機裝置的可靠運行，切實提升了設備的運行效益，該改造優化經驗能夠對今后壓縮機的設計提供寶貴的經驗。

參考文獻

[1] 郁永章，姜培正，孫嗣瑩.壓縮機工程手冊[M].中國石化出版社，2011.

[2] API 618：2007，石油、化學和氣體工業設施用往復壓縮機[Z].