活塞式压缩机组冷却润滑系统

2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂1活塞式压缩机组冷却系统主讲人：陈浩2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂2冷却系统的用途压缩机的冷却包括气缸组件冷却、级间冷却、压缩气体排出压缩机后的后冷却，润滑油的冷却等。冷却效果好，可以降低压缩机的排气温度，避免因气缸内壁温度过高导致的润滑油变质，减缓了气缸的磨损；也可以避免排气温度过高导致润滑油氧化而在设备、管道内“积碳”发生的爆炸事故。对于水冷式压缩机，冷却良好可以减少水量和功率的消耗。冷却系统良好，气缸内壁温度就低，转给气体的热量少，从而提高压缩机的容积系数和温度系数，进而提高排气量。对于多级压缩，级间冷却越完善，就越好。计算表明，级间冷却温度每降低3℃则压缩机功耗减少1%，可见级间冷却不仅可收到节能效果，而且对压缩机保持润滑油性能，确保机器安全运行都有重要意义。后冷却可使气体温度降低，便于将气体中所含的水分和油雾进行分离。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂3冷却系统中冷却介质的选取往复式压缩机冷却系统中常用的冷却介质为水和空气，故冷却系统可分为水冷式和风冷式。对于中、大型压缩机，排气量较大，压力高，所需传递的热负荷大，一般选用比热容大、价格低、容易获得的水作为冷却介质。应该指出，运行一段时间后，在冷却系统内会有水垢形成，导致水流通道截面积减小，水循环的阻力增加，阻碍正常的热交换，造成冷却设备不良，增加功率消耗，甚至发生事故。因此，使用前必须对冷却水进行软化处理，并当水垢超过一定厚度时及时将其清除掉。空气具有免费易得、无需泵和水处理等辅助设备的优点，故小型、移动式或撬装式压缩机一般选用空气作为冷却介质。当在野外特别是缺水地区作业时，选用空气冷却较为适宜。显然，风冷效果比水冷效果差，压缩机的轴功率会相应增大。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂4对冷却水水质的要求1.冷却水应接近中性，即氢离子浓度pH值在6.5~9.5范围之内。2.有机物质和悬浮机械杂质≤25毫克/升，含油量≤5毫克/升。3.暂时硬度≤10°。（硬度1°相当于1升水中含有10毫克CaO。）上述要求达不到要求时，应采取沉淀池、过滤池进行净化处理，并用回收器进行脱油，以改善水质。根据冷却水原始硬度的不同，可有多种软化方法。用磷酸钠化学进化剂进行软化处理时，用量可参考下表：水的硬度1升水中加入磷酸钠用量（克）＜8°0.59°~16°1.0＞16°1.5~2.02020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂5冷却系统配置的基本方案（主机部分）活塞式压缩机冷去系统由中间冷却器、气缸和填料的水套、润滑油冷却器、后冷却器水管路以及其他附件组成。冷却系统的配置原则：1.经济性好，即系统耗水量小，管路简单。2.运行时检视和调节水量方便。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂6冷却水管路的介绍一、整体式压缩机冷却水管路二、分体式压缩机冷却水管路2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂7整体式水管路流程图2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂8整体式水管路装配图2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂9整体式冷却流程介绍：此部分由水泵、水箱、空冷器、节温器及水管路组成一个封闭循环系统。水泵通过皮带轮由曲轴驱动，将冷却后的循环水泵入水管路，再分别进入动力缸水套和压缩缸水套，冷却水由下部进入，缸体上部流出，将缸体冷却后的水汇集进入冷却管束，冷却后再返回水泵，如此循环。冷却器由风扇冷却，风扇通过皮带轮由曲轴驱动。冷却器上部设有膨胀水箱，可向系统内加水，也可由此向外排除系统产生的水蒸气。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂10整体式冷却系统注意事项：1.冷却水必须使用软水或蒸馏水，其PH值为6.5～8.5（20℃），总硬度为40～80mg/L；并可按照使用地区的具体情况加入适当的防腐剂和防冻剂，防冻剂必须与冷却水混合均匀后再加入。2.正确使用冷却液，若用一般水，会使动力缸水套结垢，形成双面隔热层，严重影响传热效果，增加相关燃烧室组件的热负荷，建议使用防冻液。3.压缩气缸夹套水温度应在33℃～71℃之间；动力缸夹套水温度应在74℃～82℃之间；动力缸水温过低则增加热损失，使经济性下降，过高则工作条件恶化，对整个机组不利，为此在动力缸上方出水管路上安装一温度调节器，可自动调节循环水温度。此外，还可通过调节动力缸及压缩缸进水管的截止阀来控制冷却水量，使冷却水温度控制在最佳状态。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂11分体式水管路流程图2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂12分体式水管路装配图2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂13分体式冷却流程介绍：分体式冷却流程根据发动机所需冷却部位可分为夹套水管路和辅助水管路。夹套水管路主要冷却发动机的气缸夹套；辅助水管路依次冷却发动机中冷器，发动机油冷器，压缩机油冷器；最终进入各自在空冷器对应的冷却水管束，冷却后再返回水泵，循环使用。冷却水管束由风扇冷却，风扇通过皮带轮由曲轴驱动。冷却器上部设有膨胀水箱，可向系统内加水，也可由此向外排除系统产生的水蒸气。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂14分体式冷却系统注意事项：1.夹套水平衡管和辅助水平衡管的安装。它们的作用是：在机组工作时，让高位水箱对发动机冷却水管道进行补水，和产生静压。所以高位水箱必须有一定的高度，才能满足需要，产生静压的主要作用，是防止冷却水产生肉眼看不见的气泡。因为气泡的破裂对管壁有腐蚀和损坏。2.夹套水放空管、辅助水放空管的主要作用：在机组工作时平衡水箱和冷却水管道中气压。3.夹套水补水管、辅助水补水管的主要作用：将高位水箱的水补充到中间冷却器。4.发动机的辅助水从机身出来以后，还对压缩机的机油进行冷却（见图中的序号16），其水流的方向与润滑油的流向相反，让冷却更加的充分。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂15水箱的作用：1.补水。（高位水箱）2.膨胀。（膨胀水箱）2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂16节温器它又称调温器，功用是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系的散热能力，保证发动机和压缩机在合适的温度范围内工作。节温器是一个纯机械的部件，利用石蜡受热膨胀的原理，在填满石蜡的容器中布置一根金属片，在温度超过一定数值时候石蜡膨胀，将金属片顶开，此时，切换到冷却的大循环状态；这个时候发动机中的高温冷却液开始由进水管进入空冷器，热交换结束后又从出水管流回发动机水套内，既而实现降低水温的作用。当水温过低时，节温器中的石蜡保持固态，金属片将进水管封闭，此时，所有的冷却液还继续在机组内进行小循环，直至温度升高。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂17节温器图片2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂18腊式节温器结构（一）常温下石蜡呈固态，水温低于设定温度时，主阀门完全关闭，旁通阀完全开启，由动力缸和压缩缸出来的水经旁通管直接进入水泵，故称为小循环。由于水只是在水泵和水套之间流动，不经过散热器，所以冷却强度弱。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂19腊式节温器结构（二）当发动机水温达到设定的温度以上时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对中心杆下部锥面产生向上的推力。由于杆的上端固定，故中心杆对橡胶管及感应体产生向下的反推力，克服弹簧张力使主阀门逐渐打开，旁通阀开度逐渐减小。当发动机水温升高到设定的极限温度时，主阀门完全开启，旁通阀完全关闭，冷却水全部流经散热器，称为大循环。由于此时冷却水流动线路长，流量大，冷却强度强。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂20空冷器介绍（一）空冷器的组成：管束箱、轴流风机、传动系统、百叶窗、构架、附件。空冷器的作用：冷却经压缩缸压缩后的气体和循环水。压缩气体有若干组管束箱体，循环水有若干组管束箱体，从而构成一个组合式冷却器。冷却器为列管式，列管用钢管外缠绕铝翅片，以增加换热面积，被冷却的气体从管内通过，管外过冷却风，风扇为铝合金制造，具有较高的效率。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂21空冷器介绍（二）空气冷却器是以环境空气作为冷却介质,横掠翅片管外使管内高温工艺流体得到冷却的设备,简称“空气冷却器”，也称“空气冷却式换热器”。采用空气冷却器代替水冷却器，进行介质的冷却不仅可以节约用水，还可以减少水污染。同时具有维护费用低、运转安全可靠、使用寿命长的优点。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂22立式空冷器（一）2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂23立式空冷器（二）夹套水管束辅助水管束一级工艺气管束二级工艺气管束百叶窗2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂24卧式空冷器2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂25风扇2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂26空冷器设计维护要点1.空冷器管束箱设有工艺检查孔，当换热管出现渗漏现象时可通过工艺孔来检查维修。管束箱设有排液孔和排气孔，方便排放管内积液。防止冬季气温过低造成管内结冰产生翅片膨胀爆裂。2.管束箱设计为一端固定一端浮动，便于消除热胀冷缩应力。3.空冷器夹套水管束配有防护网，气管束配有百叶窗。4.传动系统有油润滑嘴，并安装在箱体外便于润滑。5.百叶窗窗叶采用铝合金叶片。可以很好的起到防腐作用。采用手动调节百叶窗叶片角度可控制出口温度。6.构架本身及驱动装置的机架上测得的峰与峰之间最大振幅不得超过0.15mm。7.定期检查传动皮带松紧程度和磨损情况，进行必要的调整和更换。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂27机组加水的注意事项1.确定机组用冷却水和防冻液。2.确定水管路的畅通。3.卸掉机组上水管路最高点的螺塞。4.将高位水箱加到规定位置。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂28水管路容易产生的故障及处理方法（一）1.水泵不上水或排水量不足a、水泵叶轮磨损严重（检修或更换新叶轮）b、水泵皮带脱落或断裂（重新安装或更换水泵皮带）c、水泵及水管路严重泄漏（消除泄漏）2.出水压力低a、水管线堵塞（消除管线堵塞）b、水中有气泡产生涡流（采取措施消除气泡）2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂29水管路容易产生的故障及处理方法（二）3.水泵振动太大a、产生气蚀（检查吸水管路是否有漏气的地方）b、泵轴弯曲，轴承磨损严重；间隙过大（更换轴或轴承，安装应对正中心）4.冷却水排出有气泡a、动力缸垫破断或检修安装时没压紧，产生漏气（更换新气缸垫或将缸盖螺栓锁紧）b、压缩缸水密封不严（更换压缩缸水密封）2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂30活塞式压缩机组润滑系统主讲人：陈浩2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂31压缩机润滑系统的主要作用和功能减少滑动部件的磨损，延长零件寿命，减少维修费用；带走摩擦热量，冷却摩擦表面，保持正常配合间隙，有利于零件的正常运转；与机械密封结构相结合，对气缸中的气体起密封作用；防止零件表面锈蚀，提高零件的工作寿命；减少摩擦和摩擦热，减少能量损失和降低摩擦功耗，提高压缩机的效率；带走磨屑清洗摩擦表面，提高运动面的工作质量。2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂32压缩机通常润滑部位活塞环与气缸壁填料与活塞杆十字头滑道曲轴主轴承曲轴轴颈与连杆大头瓦连杆小头衬套与十字头销2020/1/17中油集团济柴动力总厂成都压缩机厂33润滑方式根据压缩机结构特点，可以采用不同的润滑方式进行润滑，大致分为两种情况：1.飞溅润滑：多用于小型无十字头压缩机中。其特点是：气缸与运动部件的摩擦面，均靠装在连杆上的打油杆将油飞溅到个润滑部位进行润滑，因而气缸和运动机构只能采用同一种润滑油。2.压力润滑