GDR63高低压油站远距离放置的可行性分析

邱 健 杜寄勇 李树茂

（济南重工股份有限公司，济南 250109）

高低压油站设备主要应用于冶金、矿山、建材、电力等成套机械设备中，是这些重型机械设备中的集中润滑系统之一，根据动静压润滑的工作原理，在低速起、停设备时，使用高压系统，正常工作时使用低压系统，从而保证设备的正常运行，近而延长主轴承的使用寿命。

1 高低压油站概述

高低压油站由高压系统和低压系统两部分组成，并且两个系统共同使用一个油箱，高压系统使用低压系统冷却后的介质；同时，高压系统具有四台高压泵装置（两用两备，常规情况下高压系统无备用泵），低压系统为重型机械标准JB/ZQ4586-2006规定的公称压力为0.63MPa的稀油润滑装置。

高低压油站是循环供送稀油润滑介质的集中润滑设备。该润滑设备低压系统部分将介质供送到润滑点（中空轴与轴瓦处），对润滑点进行润滑和冷却后，再返回到油箱；该设备高压系统部分将介质输送到设备静压或动静压轴承部分，托起中空轴，对其进行润滑和冷却后，又返回到油箱；返回油箱的介质，将继续参与系统的下一个循环。主要用于冶金、矿山、建材、电力等成套机械设备中，同时，可以应用于其他具有类似工况的机械设备上。

2 油站工作原理

2.1 低压部分

低压系统采用两个齿轮泵，工作时，一台齿轮泵（另一台备用）从油箱吸入润滑介质，吸入的介质由定量泵进行增压后，经液控单向阀、过滤器、冷却器、功能性阀门和硬管被输送到设备的润滑点，介质对润滑点进行润滑和冷却后，沿着系统的回油管路进入油箱，介质经磁网过滤装置过滤后返回油箱参与下一次循环。

高低压油站设置了两套低压油泵装置，正常工作时使用一台低压泵，当低压出油口压力小于设定压力值时，自动启动备用泵。当低压出油口压力达到正常值后，自动停止备用泵。

2.2 高压部分

高压系统工作时，两台高压油泵装置（两台工作，两台备用）从低压管路吸入介质，吸入的介质由泵进行增压后，经液控单向阀、功能性阀门和硬管被送到设备的静压或动静压轴承的油窝，托起中空轴并对轴承进行润滑和冷却后，沿着系统的回油管路进入油箱，介质在油箱内经磁网过滤装置过滤后参与下一次循环。

本设备设置了四台高压油泵装置，当低压系统压力达到正常值时，高压油泵才能投入工作；正常工作时使用两台高压泵，当高压出油口压力小于设定压力值时，自动启动备用泵。当高压出油口压力达到正常值后，自动停止备用泵。

3 远距离放置的分析

高低压油站远距离安装要考虑以下几点：油箱的大小，储油量是否充足；压力是否能够将油液输送的润滑、冷却点即主轴承，同时能将油液再输送回油箱。

3.1 油箱及出油量的大小

常规油站都是就近安装，如果远距离安装，管道长度增加，会增加储油量。油箱储油量的计算可分为四部分之和：低压管路中的油、高压管路中的油、主轴承中的油以及油箱最低储油量。与此同时，还要保证油箱容积足够大，否则会产生溢流现象。若果油箱容积不够，可以增大油箱，更改较为容易。

3.2 管路中的压力损失

流体管路中流体动力学问题首先是压力损失问题。管道中的压力损失主要分为管路中的摩擦损失和管的弯曲、分流、合流、异径等处的局部损失。

液体流动方向的变化一般采用弯管来实现，有时流向缓慢变化的弯管也有使方向急速变化的弯头，无论哪种形式弯管和弯头内的流动都十分复杂。在管路的安装中，会出现管径变化，管径变大或者缩小。分流和合流与管路的布置有关，其管内液体流动极其复杂。其中，摩擦损失最大，为方便计算，只计算摩擦损失，并按等径管路进行计算。

管路摩擦系数一般有两种定义。一种是另长L的管路其两端的压差为Δp，则：

式（1）中，ρ为油液密度，U为油液平均流动速度，D为管路内径，λ为管路摩擦系数。

第二种定义：由于管路内的压降由管道内壁的摩擦力决定，所以管道内壁上的摩擦应力与其压差相等，即：

为方便计算，管道内的油液按层流计算，可导出压差与流量的关系为：

式（4）中，Δp为压力降，单位MPa；D为管路公称内径，单位mm；μ为动力粘性系数，单位N·s/mm2；动力粘性系数是流体密度与其运动粘度的乘积；L为管路长度，单位mm。

3.3 油站远距离放置分析

GDR63高低油站基本参数：低压部分设计压力为0.63MPa，流量为63L/min，出口为DN32mm，出口压力为0.05-0.15MPa。高压部分设计压力为31.5MPa，流量为2.5L/min，出口为DN10mm，出口压力为14～16MPa。油站介质为LHM100抗磨液压油，运动粘度为100mm2/s，密度为0.89g/cm3；管路安装要求坡度1∶40。

假若油站距主轴承的距离L=4000mm，根据公式（4）计算得到低压管路的压力降Δp约为0.14MPa。此公式没有考虑分流、变径等情况的压力损失。GDR63高低压油站的低压油出口为0.15MPa。当其到达主轴承时压力基本为0MPa，无法将油液送回油箱。

根据公式（4）计算得到高压管路的压力降Δp约为1MPa。GDR63高低压油站的高压油出口为14MPa。对主轴承轴瓦出口处压力约为13MPa。经过计算分析得到：对于高低压油站能否远距离安装的主要因素在于低压部分。

为保证低压管路中的油能够返回油箱，需要求主轴承低压油出口具有一定的压力，按油箱低压油出口压力0.05MPa计算，根据公式（4）计算得到的管路长度为14000mm。因未考虑分流、变径等情况的压力损失，油站距磨机的距离不要超过10m。

4 结语

本文介绍了高低压油站的工作原理，分析了管路中流体运动的压力损失，通过理论计算分析得到了影响GDR63高低压油站远距离放置主要原因，并给出了油站最远放置距离的建议。