4M12Q四列M型四级二氧化碳压缩无油注润滑改造

朱光荣

摘要：文章通过对4M12Q四列M型四级二氧化碳压缩机的参数及无油注润滑改造进行分析，希望可以为同行业的相关技术起到抛砖引玉的作用

关键词：4M12Q四列M型四级二氧化碳压缩；无油注润滑技术；优点；改造；经济效益

1 前言

4M12Q四列M型四级二氧化碳压缩是我公司重要设备之一，均属于往复式活塞压缩机，为了提高往复运动部件的使用寿命及改善气缸的工作表面，二、三、四级缸中均带有缸套，材料为球墨铸铁QT600-3，在活塞组件、填料组件等相对运动部件表面均通过注油器注入润滑油，形成油膜，减小磨擦磨损及冷却磨擦表面，但随着过多润滑油进入系统，工艺原料气体受到污染，YM气化炉中进入油气存在爆管的危险，后系统甲醇合成、二甲醚装置催化剂受损，二氧化碳压缩机出口气带有油气，严重影响各装置安全稳定及长周期运行。为消除事故的发生，保护催化剂的使用性能及寿命，阻止压缩机出口气体受到污染。因此，我公司于2014年3月开始逐步对三台二氧化碳压缩机的气缸及填料进行无油润滑改造。

2 无油润滑的概念

无油润滑是指采用自润滑材料制造活塞环、导环（支承环）和填料，实现气缸部分无油润滑。其主要材料有含填充剂的填充聚四氟乙烯（PTFE，F4）、石墨和尼龙（PA）等。在聚四氟乙烯中加入玻璃纤维、玻璃粉、陶瓷和石棉粉等，能增加抗压和耐磨性能，降低收缩率；填充铜、青铜等能提高导热性和机械强度；填充石墨、二硫化钼等能提高耐磨和导热性。所以填充聚四氟乙烯具有优良的耐磨性和较高的化学稳定性，适应的温度较宽，是一种较为理想的无油润滑材料。自润滑材料在库仑力的作用下，能使本身的分子脱离本体，整齐地排列在气缸和环的接触面上，因而有利于相对摩擦运动，即起到自润滑作用。

3 4M12Q四列压缩机改为无油润滑的优点

3.1 由于气体不带油，从而减少或消除油污沉积在换热器管壁上的可能性，提高了换热效率，减少了气体阻力损失。

3.2 可以取消注油器，油分离等设备，因而降低了系统阻力，压力可相对提高，有利于增加产量。

3.3 可以节约润滑油，据估测，一台4M12Q四列M型四级二氧化碳压缩机一年省油600kg左右。

3.4 由于使用了自润滑材料的填料函密封元件，基本上可省去对原金属填料函繁重的刮研工作量，检修工作量为原来的1/6，而且大大降低了劳动强度。

3.5 提高了气缸、汽缸套、活塞杆的使用寿命。

3.6 提高了冷却效果，由于压缩空气不含油分，因而取消了油分离器，显著提高了冷却器的冷却效果。

3.7 减少了非生产检修时间和开车用电。

4 4M12Q四列二氧化碳壓缩机填料无油润滑工作原理

在工作状态下，密封圈被压缩气体由高压侧推向低压侧，在压力差的使用下，密封圈和阻流环紧密贴合，阻流环与另一只填料盒底面紧密贴合，靠气体压力达到自紧密封，阻止了气体的径向泄漏。密封圈的外圆有拉簧拉紧力与气体压力作用，使密封圈抱紧活塞杆，阻止气体的轴向泄漏，保证密封。密封环的开口量为2mm，当密封圈内径磨损后，环的内圆会作径向收缩自动地对磨损进行一定量的补偿，阻流环材质采用FH-1金属塑料复合材料，避免了“冷流”变形。

填料是压缩机的一个重要组成部分，由于填料函工作寿命不长易泄漏，造成原料气损失，环境污染，被迫经常停车更换。经常停车维修更会消耗大量人力、物力，并且影响机台的正常运行和其出率，因此能否保证填料函长周期无泄漏运行是压缩机管理中的一件大事。

当前，我们利用无油润滑技术，有效地解决了压缩机包括高压段填料在内的填料函的长周期有效密封问题，使压缩机能确保长周期无泄漏运行。

5 4M12Q四列压缩机改无油润滑的技术

我厂的三台4M12Q四列二氧化碳压缩机原四段填料为巴氏合金，满负荷时三台全开，每台二氧化碳压缩机都有一台注油器，对压缩机的12个注油点进行注油，在使用中不仅需注入高级润滑油，而且寿命很短，一组填料有时用上一个月就泄漏、被迫更换。一、二、三段缸都各设有一个分离器，分离了原料气中的大部分油气，但仍然有部分油气夹带在原料气中，工艺原料气体受到污染，严重影响各装置安全稳定及长周期运行。为了从根本上解决这一问题，我对其进行了改造，全部换成了无油润滑。但是，要通过改为无油润滑以解决压缩气体不带油份及使用寿命问题，必须在4M12Q四列二氧化碳压缩机的结构与材质上，以及操作使用上采取正确的技术措施，才能达到改造目的。

5.1 增设中间体刮油器、挡油盘

为使曲轴箱内的润滑油不被带入气缸，可在主机上增设水平，垂直两列气缸与机身之间的中间体，并在中间体依靠曲轴箱侧设置刮油器，最大限度地将活塞杆上的油分刮下来，以杜绝可能被活塞杆从曲轴箱带出微量油分进入缸体，确保原料气无油分存在。

5.2 导向环，活塞环用填充聚四氟乙烯制造

因为填充聚四氟乙烯活塞环具有比较好的化学稳定性，耐高温达250度。低温达-200℃，能在气缸金属表面形成一层薄膜，摩擦因数小，具有良好的自润滑性能，不用注油，因而可获得纯净的压缩空气。

5.3 设置填充聚四氟乙烯密封环

在原气缸端放置刮油环，密封圈的空腔内，改为设置用填充聚四氟乙烯材料制造的密封圈，可大大提高密封效果。

5.4 气缸改造

去掉注油器，堵死气缸上的注油孔，生产实践证明二氧化碳压缩机改为无油润滑的技术措施是可行的，实际运行效果表明。改造后的压缩机使用性能与同类无油润滑压缩机相同。改选和增设的零部件大部分厂家可自行加工。改造后填料具有结构简单、取材方便、密封性能好、使用寿命较长、装拆方便、成本低廉等优点，密封圈内径可以根据活塞杆外径尺寸配车，即便活塞杆外径磨损了3mm左右，仍能继续使用。

6 改造后的经济效益

6.1 每组填料可使用一年左右，比原来的有油润滑金属填料使用寿命提高了好几倍。

6.2 简化了结构，填料的零部件减少且大部分可自己加工。

6.3 节约大量昂贵的高级润滑油，以每年运转330天计算，每台机每年可节油近600kg。

6.4 解决了气缸填料长期严重泄漏，改善了车间环境，保障了工人的身体健康。

6.5 节约了维修费用，活塞杆可多次重复使用，无油润滑填料比金属填料价低30%左右，且易于加工装配。

6.6 节约电费，原新装配的有油润滑金属填料需空车磨合8个小时。无油润滑填料只需磨合15分钟，即可投入使用。

6.7 以上各项总计每台机四段填料改为无油润滑后，每年至少可节约资金3000元。

结语

改造后压缩机气缸和活塞环的工作条件得到了非常大的改善，使用寿命长，可靠性好，运动部件的可靠性也大大提高了，易损件的消耗下降。运行可靠性提高后，停机次数减少及检修工作量减小，设备故障率降低，运转率得到了提高，维修费用大大降低，压缩机达到了高产、稳产、节能的新水平。这不仅降低了能耗，还保障了系统输送无油气的气体，起到了保护气化炉和甲醇合成、二甲醚催化剂的目的。此项改造投资少但效果显著，既消除了安全隐患，又取得了很好的经济效益，保证了装置的长周期稳定运行。

参考文献

[1]赵玉和.无油润滑活塞式压缩机活塞杆密封器试验及讨论[A]；摩擦学第三届全国学术交流会论文集润滑材料部分[C]；1982年.

[2]朱玉峰，彭宝成.无油润滑压缩机活塞环的研究进展[J]；润滑与密封.2003年06期.

[3]刘兴旺.L型空气压缩机无油润滑改造[J]；石化技术与应用；1998年02期.

（作者单位：云南省红河州开远市解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司（二甲醚厂））