卷烟机润滑油系统中央冷却改造

韩伟中， 甘尤， 姜兴勃

（深圳卷烟厂，广东 深圳518109）

1 引 言

卷包设备由两大部分组成——卷接机和包装机，在实际生产过程中两部分均存在漏油现象。主要原因是烟机在高速运转过程中，系统各传动部分的润滑油在密闭空间内持续产生大量热量，油箱内润滑油的最高温度可达到65℃～70℃。油温长时间过高，极易导致橡胶密封件的老化和零部件的加剧磨损，从而产生润滑油的跑、冒、滴、漏等现象，严重时会污染烟支，甚至造成设备的不正常运转、使用寿命减少、环境污染等。为了解决油温高的问题，部分烟厂在每台卷包机上增加一台制冷机，该制冷机采用冰箱的制冷及循环原理，将主油箱的润滑油输入冷却箱中降温，然后再输送到设备的润滑部位。每台制冷机上都需配备压缩机，耗能多；体积大约1.5m3，占用空间大，且价格昂贵，每台需60 万元。也有部分烟厂采用小型风冷装置，该风冷装置利用设备阀岛的正压风对润滑油进行降温，由于正压风流量小，能交换吸收的热量有限，降温效果不理想，经测试最大降温5℃，不能从根本上解决问题。能否发现新的安全、合理、高效率、性价比高的换热方式成为相关技术人员的主要研究方向之一。

2 改造方案分析

利用制冷机和风冷装置对润滑油进行降温，已有烟厂进行了试用，综合效果并不理想。我们结合本厂的实际情况，分析了各方面的因素，决定利用中央空调的冷却系统来对卷烟机组润滑油进行冷却降温。该设计思路主要考虑以下几方面的问题：

（1）本厂的中央空调机组有800 冷吨的4 组，400 冷吨的2 组，正常运行时800 冷吨机组2 组和400 冷吨1组即可保证正常生产，且有30%富裕能量。该设计中充分利用此富余能量来达到冷却要求，无需增加新的能耗。

（2）车间现有9 组ZJ112 卷烟机组，每台机组上配有一个冷却压缩机来对烟枪部位降温冷却，采用该设计后，可去掉此压缩机，直接将冷却水通入烟枪底座中而达到降温的目的，减少了压缩机的能量消耗。

（3）车间中原有一部分输水管道，主要用来对原有的MK9-5 卷烟机组降温，MK9-5 卷烟机组淘汰后，管路闲置，此次可再次利用。

（4）根据设计原理初步估算约需投资190 万元，若利用制冷机冷却，需投资900 万元，投资成本大大减小。

综合以上因素，我们决定利用中央空调的冷却系统来对卷烟机组润滑油进行冷却改造。

3 原理分析

中央空调中的水分为冷却水（30℃～35℃）和冷冻水（7℃），由于冷却水的水温较高且水温不稳定，若直接用冷却水作介质进行冷却降温，降温效果不够稳定，而且卷烟机烟枪部位的温度也达不到规定温度（40℃）；若采用冷冻水，由于水温较低，输送管路上会结露产生水滴，对保温层的要求会更高，保温比较复杂，而且长距离输水，空调的压力会受一定的影响。因此设计了二级换热冷却的方案，采用冷冻水（7℃）对冷却水（30℃～35℃）进行降温，使后者达到20℃，称为一级冷却，然后将20℃的冷却水输送到机台，对润滑油和烟枪进行降温，称为二级冷却（原理见图1）。

图1 空调水冷却装置管路控制原理图

在一级冷却中，冷冻水的流量由电动阀控制，通过温度传感器测得冷却水的数值，并传送信号给电动阀，电动阀调节冷冻水的流量，冷冻水的最高需求量约为单台800 冷吨机组的10%，不影响中央空调的正常工作。冷冻水和冷却水的热交换在专门设制的一级换热器中完成。

在二级冷却中，冷却水的动力由变频循环泵提供，根据设备开机数量的多少和油温高低实现冷却水流量的自动控制，润滑油和冷却水在专门设制的二级换热器中完成热交换。

在原理图中设置了压差变送器和温度传感器，实现对变频循环泵的控制，循环泵两台，一备一用，电动阀采用三联蝶阀组合，所有这些设计都是为了便于维修，保证出现故障时不影响设备的正常运行。

4 方案改进

参照图1 所示的控制原理，我们进行了安装试验，试运行半个月，效果良好，完全能达到使用要求，但使用中发现因为冷却水的水质不好，容易引起管路堵塞，造成流量不足，引起元件（如压差变送器、可控硅、模块等）损坏，而且管路中的过滤器又需经常清理，费工费时。发现这些问题之后，我们又重新进行了优化设计，不用中央空调水塔中的冷却水作介质，增加了一套补水系统，采用封闭式水循环，用作冷却介质的循环水不与外界接触，不会脏化，与润滑油热交换后，带走热量，经过一级冷却系统降温后再进入二级冷却系统，如此循环往复，如图2。

图2 优化后的空调水冷却装置管路控制原理图

与初始设计相比，此次改进有以下优点：（1）杜绝了杂物引起的管路堵塞、执行元件损坏失灵的问题；（2）采用软水循环冷却，无水垢生成；（3）散热效率高，损耗小，占用中央空调的功率小，运行成本低，符合环保节能的要求。

5 测试结果

参照图2 完成安装，运行期间测试的各处数据如表1、表2 所示。烟枪底座冷却前温度为65℃～70℃，冷却后温度为40℃～42℃。

表1 一级冷却系统

表2 二级冷却系统

从以上数据可看出，输送到设备润滑点的润滑油温度已降低了20℃，达到了润滑油的最佳使用温度，且烟枪的温度也达到了最适宜温度。

6 结 语

基于国家标准《润滑油油温工艺要求》（GB/T786.1-1993），以保障生产、节省能源、增加可靠度等要求作为指导思路，建立了烟机润滑系统中央冷却的设计模型。本设计通过二级换热方式，利用封闭水循环进行烟机润滑油系统中央冷却改造，充分利用了中央空调的多余能量，不用再增加能耗，且不占用空间，投资相对较低。通过将近1 年的运行，效果良好，未出现漏油现象，有效地解决了烟机润滑油系统油温冷却的问题，此设计可推广应用到多数卷烟厂。

［1］ 刘学来.热工学理论基础［M］.北京：中国电力出版社，2004.

［2］ 关子杰.润滑油应用技术问答［M］.北京：中国石化出版社，2012.

［3］ 汪德涛.润滑技术手册［M］.北京：机械工业出版社，1998.