往复式压缩机的润滑系统优化策略

李国华

（中国石化北京燕山分公司，北京 102500)

某型号往复式压缩机为2D型往复式压缩机，其布局形式为二列二级卧式对称平衡型。该往复式压缩机在实际运行过程中，曾连续出现了两次故障情况，故障表现为润滑系统设计不合理、油冷却器换热系统换热效果无法满足往复式压缩机实际运行需求等，并且还出现过十字头销堵油片裂缝跑油的情况。为确定故障的根源，对往复式压缩机进行了拆解，最终发现往复式压缩的轴承、衬套出现磨损情况，分析问题产生原因后确定此往复式压缩机的十字头销设计不合理，具体表现为十字头衬套结构不合理、油路分布不均匀等。对于该些问题，本文提出了相应的优化策略。

1 往复式压缩机十字头销优化

本文所研究的往复式压缩机十字头销两端油孔封盖厚度约为1.5mm，采用焊接的方式固定在十字头销两侧，但由于此油封盖的实际厚度比较薄，质量比较差，易出现开裂情况，进而引起往复式压缩机运行过程中出现十字头销堵油片裂缝跑油的情况。该种情况不仅会引起往复式压缩机的油压降低，出现连锁跳车的情况，还可能会导致往复式压缩机应润滑油供应不足而出现部件烧毁的情况。除此之外，在检查过程中，还发现此往复式压缩机的十字头定位主要依靠开口弹性挡圈外环，但由于开口弹性挡圈外环的厚度仅有2mm，整体质量较差，并且开口弹性挡圈在装配检修过程中将会常设多次拉伸，极易出现开口弹性挡圈因疲劳而断裂的情况，不利于往复式压缩机的后续运行，所以进行十字头销优化的过程中，将会对此情况进行一同解决。具体优化策略如下：

1）去除质量较差的堵油片，改用质量更好的堵油钢板；去除质量较差的开口弹性挡圈，改用法兰式压盖定位装置作为十字头销的定位装置[1]。

2）在对往复式压缩机进行综合考虑以后，决定在堵油钢板的制作中，选用厚度为6mm的不锈钢钢板作为堵油钢板的制作材料，然后按照原本堵油片的尺寸大小制作成圆形堵油钢板，从而代替原本堵油片的实际作用，将其焊接在十字头销两侧的端面上。由于堵油钢板的厚度和大小均较为合适，其实际质量要优于原本的堵油片，并且在后续多半个月运行中未发现有相关的故障情况，说明此优化策略较好，可以有效地解决原本往复式压缩机所存在的十字头销堵油片裂缝跑油问题。

3）结合十字头销孔的实际内径情况，加工一个带有凸台的法兰盖，并要求凸台的深度和外径能够与十字头销孔的内径和凹槽相匹配；在法兰凸台孔位置加工四个直径为10mm的螺栓孔，之后通过紧固螺栓来固定住法兰盖，在此过程中应确保十字头销的定位精准性，若是出现十字头销定位偏移的情况，应及时停止并采取相应的处理措施[2]。

2 十字头衬套优化策略

在对往复式压缩机十字头衬套设计结构进行优化的时候，主要关键点在于十字头衬套润滑油槽的优化完善，进而确保在往复式压缩式运行过程中，十字头衬套中的润滑油分布均匀，有效缓解十字头衬套的磨损问题。本文所研究的往复式压缩机的十字头衬套为青铜材料制成，其内部设置有一条竖向环形油槽，在油槽中间部分设置有润滑点，在往复式压缩机实际运行过程中，润滑油将会由润滑点喷出，然后通过环形油槽对十字头衬套进行覆盖。然而此种设计只适用于润滑油供油量充足时使用，若是往复式压缩机出现润滑油供应不足的情况，那么便会导致十字头衬套油槽内部润滑油分布不均，无法最大限度发挥润滑油对十字衬套的保护作用，引发十字头衬套快速磨损等问题。为解决这一问题，在原本一条竖向环形油槽的基础上，在润滑点的位置增设横向油槽，从而确保润滑油能够充分地覆盖十字头衬套，增强润滑效果[3]。 另外，在优化过程中，应确保横向油槽设计时不超出衬套端面边缘，否则将会造成往复式压缩机运行中出现漏油的情况。经过试运行后发现，此种设计将可以有效达成设计目标，即有效改善十字头衬套的润滑保护效果。

3 主轴承供油管线优化策略

往复式压缩机原本的主轴承供油管线为连续强制性供油管线，其内部设置有连杆大头瓦、小头铜套以及十字头滑道等部分，并且由于主轴承为滚子轴承，所以厂家在设计时，选用了抛油圈式的润滑方式，即通过抛油圈进行甩油飞溅润滑。然而此种设计方式更加适用于长时间运行的往复式压缩机，若是往复式压缩机停运一段时间后，主轴承中的润滑油将会挥发，从而导致主轴承的润滑油相对较少，主轴承运行过程出现干涉情况，此时润滑油便无法达成主轴承的保护效果，引发主轴承的磨损问题。除此之外，在油箱油位较低，抛油圈无法接触到油位，润滑系统将无法为主轴承提供润滑保护，其不仅会引起主轴承磨损问题，严重的甚至可能会导致出现压缩机运行事故。在优化过程中，将会在曲轴油盖上端子对主轴承侧面的空隙处开孔，加设有一根直径为6mm的输油管，此输油管安装在主轴承侧面上部，通过油路支管上所设置有的控制阀门进行油量调节，此输油管所引入的润滑油将会受重力的影响对主轴承进行强制淋油，再配合原本所设置的抛油圈式润滑方式，可以确保主轴承的润滑效果。

4 润滑系统的换热效果优化策略

1）往复压缩机原本的油冷却器为水冷却器，其冷却水采用循环水，长时间使用后将会在油冷却器内部及冷却水路表面形成一层污垢，极大地影响到油冷却器的实际冷却效果，进而引起润滑油油温过高的情况。在对润滑系统的换热效果进行优化的时候，将会加设一台面积为20m2的油冷却器，此油冷却器将会采用并联的方式与润滑系统相连接，其上设置有节水阀门，通过节水阀门可以合理地调节冷却水水量，进而达成对润滑系统油温的有效冷却降温效果。其次，由于此油冷却器为另行加设，其与原本的油冷却器相互独立运行，所以当某一油冷却器需要进行检修清洗的时候，另一油冷却器完全可以肩负起往复式压缩机润滑系统的油冷却效果，从而达成不停机切换清洗。最后，还会在冷却水路的进出口位置设置反冲洗阀门，定期对冷却水路进行反冲洗清理，防止冷却水路表面形成污渍[4]，影响水路的水量输送效果。具体油冷却系统图如图1所示。

图1 油冷却系统流程图

2）在主轴承上增设远程温度监测装置，工作人员可以远程实时监测主轴承的温度，在发现主轴承的温度出现异常后，工作人员可以通过对油冷却系统的水冷却系统调整来控制温度。

5 结论

以某往复式压缩机为例，对其润滑系统进行了相关优化，并提出了油冷却系统的改进建议，在完成系统优化后，发现往复式压缩机可以实现平稳运行。不过对润滑系统改善虽然可以有效改善往复式压缩机的运行平稳性，但也不能够忽视对压缩机运行的日常维护检修效果，其中对润滑系统的检修不仅要检验润滑油的油温，还要对油箱中的润滑油质量、油位以及冷却器的冷却效果进行检验，确保往复式压缩机的平稳运行。