螺杆压缩机以其结构紧凑、效率高、振动小等优点在工业制冷领域得到广泛应用[1]。螺杆机的压缩腔由雄雌螺杆啮合而成,在高速旋转过程中,齿面之间存在相对滑动,因此需要连续不断地供油润滑,以减小磨损,延长使用寿命。同时,润滑油还起到密封、冷却、清洁、减振、防腐等作用[2]。为保证螺杆机的正常运转,必须配备完善可靠的润滑油系统。
螺杆压缩机以其结构紧凑、效率高、振动小等优点在工业制冷领域得到广泛应用[1]。螺杆机的压缩腔由雄雌螺杆啮合而成,在高速旋转过程中,齿面之间存在相对滑动,因此需要连续不断地供油润滑,以减小磨损,延长使用寿命。同时,润滑油还起到密封、冷却、清洁、减振、防腐等作用[2]。为保证螺杆机的正常运转,必须配备完善可靠的润滑油系统。
螺杆机的润滑油系统通常由油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、油管路、压力调节阀等部件组成[3],其示意图如下图所示。
油箱用于储存冷冻机油,一般根据压缩机功率和油耗量确定容积。为方便维护保养,油箱上应设置油位计、加油口、放油口、通气口等[4]。此外,还应采取必要的保温措施,避免低温凝露。
油泵是润滑系统的动力源,需根据系统所需的油压和流量选择型号。常见的油泵类型有齿轮泵、叶片泵和往复泵等。齿轮泵结构简单,输油平稳,在螺杆机中应用较多。泵的出口端应装设安全阀,防止系统超压[5]。
油在不断循环过程中会吸收大量的热量,升高温度,降低粘度,润滑效果变差。因此有必要对油进行冷却,保证进入压缩机的油温在规定范围内。常用的冷却方式有水冷和风冷两种[6]。小型螺杆机多采用风冷油冷却器,利用机组的冷凝风扇提供冷却风;大型螺杆机则多采用壳管式或板式水冷却器,利用冷却水带走热量。油冷却器应具有足够的换热面积和换热效率。
润滑油在使用过程中不可避免地会混入颗粒杂质、水分、氧化物等,这些污染物会加速油品劣化,影响润滑性能,损坏摩擦副。因此需要在油路上设置过滤装置,及时滤除杂质。油过滤器的精度一般为10-25μ m[7]。此外,还应关注其通流能力和压力损失,避免因堵塞而影响供油。
压力调节阀安装在回油管路上,通过控制回油压力实现对系统油压的调节。当油泵供油过多时,调节阀开度减小,使多余的油直接回到油箱;当供油不足时,调节阀开度增加,减小回油流量,提高系统压力[8]。压力调节阀的设定值应与压缩机的工况相适应,确保在任何情况下都能提供可靠润滑。
(1)储油:在机组启动和停机过程中,油箱要储存足够的润滑油,避免压缩机断油。
(2)沉淀:利用油箱底部的沉淀空间,使油中的重杂质、水分等沉淀分离。
(3)散热:油箱表面积大,有利于油品的自然冷却,平衡一部分热量。
(4)脱气:油面上方的空间有利于溶解气体的逸出,减少油中夹气。
(5)回油:接纳从系统各处回流的油,实现油的重复利用[9]。
(1)供油:油泵是整个系统的心脏,其作用是将油箱中的油抽吸出来,源源不断地输送到各润滑点。
(2)升压:通过泵的转动,将机械能转化为压力能,使油压升高到所需水平。
(3)输送:克服管路和部件的阻力,将油品准确输送到预定位置。
(4)油量调节:通过改变泵的转速或排量,可在一定程度上调节系统的供油量[10]。
(1)冷却:利用冷却介质(水或风)吸收油品的热量,降低油温。一般要求冷却后的油温低于50℃[11]。
(2)稳定:在环境温度和生热量变化时,自动调节换热功率,使油温维持相对恒定,避免油温波动影响润滑效果。
(3)节能:采用高效紧凑的换热器,在满足冷却要求的同时,尽量减小冷却介质的消耗。
(1)过滤:利用滤芯截留油中的固体颗粒和胶状物,净化油品,保证润滑部件的清洁。
(2)保护:阻止有害杂质进入摩擦副,减小磨损,延长零部件的使用寿命。
(3)稳压:滤芯对油流具有一定的阻尼作用,有助于抑制油压脉动。
(4)集污:在滤芯上聚集杂质,便于统一处理,避免污染环境[12]。
(1)调压:通过改变阀口开度,调节回油管的压力,进而控制供油支路的压力。
(2)卸荷:当系统压力超过安全值时,调节阀会自动打开,卸掉多余压力,起到溢流保护作用。
(3)平衡:在压缩机负荷波动时,调节阀能自动调整开度,平衡供回油量,稳定系统压力[13]。
螺杆机组的冷冻油需要定期更换,以保证油品质量和润滑性能。具体的更换周期取决于机组的运行工况、油的品质等因素,一般可参考以下原则:
(1)新机组使用500h后应更换首次运转油;
(2)常规工况下,矿物油每5000h更换一次,合成油每8000h更换一次;
(3)当油的酸值、粘度等指标超标时,应立即更换;
(4)机组大修或长期停运后,建议更换新油[14]。
(1)停机:停止压缩机的运行,切断电源,确保机组完全停止。
(2)放油:打开油箱底部的放油阀,将旧油全部放尽,注意收集和处置废油。
(3)清洗:用清洗油对油箱、油路进行冲洗,去除残留杂质,再将清洗油放尽。
(4)更换滤芯:拆下油过滤器,更换新的滤芯,注意密封圈的完整性。
(5)加新油:从加油口缓慢注入新油,边加边检查油位,直到达到规定刻度。
(6)抽真空:用真空泵对油箱抽真空,除去溶解气体,一般要求真空度达到-0.1MPa。
(7)试运转:起动机组,运转15min,检查各处是否有渗漏,油压是否正常[15]。
(1)新油必须使用原厂规定型号和等级,不得混用。
(2)更换时应做好清洁防护,避免灰尘杂物混入。
(3)加油时应缓慢注入,防止油液起泡。
(4)更换后应密切监测油压、油温的变化情况。
(5)废油应交有资质的单位回收处理,不得随意倾倒[16]。
