气体压缩机的润滑

一、概述　　气体压缩机是把机械能转换为气体压力能的一种动力装置，常用于风动工具提供气体动力，在石油化工、钻采、冶金等行业也常用于压送氧、氢、氨、天然气、焦炉煤气、惰性气体等介质。　　按排气压力不同压缩机可分为低压压缩机—排气压力小于1.0MPa；中压压缩机—排气压力1.0-10MPa；高压压缩机—排气压力10-100MPa；超高压压缩机—排气压力大于100MPa等等。低压压缩机为单级式，中压、高压和超高压压缩机为多级式，最多机数可达8级，目前国外已制成压力达343MPa聚乙烯用的超高压压缩机。按压缩介质的不同，一般压缩机还可称之为：空气压缩机、氧气压缩机、氮气压缩机、氢气压缩机等等。　　压缩机的结构工作原理大致可分类如下：　　碳氢化合物气体中，石油裂解气和石油废气的主要成分为氢、甲烷、丁烷、乙烯、丙烯等；焦炉煤气和城市煤气的主要成分为氢、甲烷、一氧化碳、二氧化碳及氮等；天然气的主要成分为甲烷。碳氢化合物气体可以作为单一成分气体被制取和压送，也可作为混合成分的气体被制取和压送。在气体压缩机中，压缩介质的成分和性质将与所采用的润滑方式和润滑材料的选取密切相关。　　二、气体压缩机的润滑方式及特点　　在压缩机中润滑不仅可降低机器的摩擦和磨损，同时还可起到密封、冷却和降低运转噪声的作用，良好的润滑条件是压缩机长期可靠工作的重要保证。但对某些类型的压缩机如罗茨式压缩机，因转子相互间和转子与壳体间可经常保持一定间隙而无滑动接触，故可无油润滑；小型干式的螺杆式和滑片式压缩机也可在无润滑的条件下工作；在极低温度下（-20—-50度或更低）工作或压缩高纯度的气体的活塞式压缩机，为防止润滑介质冷凝或润滑液混入到压送气体中去也可采用无油润滑方式，但这时活塞和活塞杆或采用迷宫式的密封结构，或采用石墨或聚四氟乙烯等抗磨材料制造的活塞环或密封填料。本节将重点说明“油”润滑压缩机的润滑方式。　　气体压缩机的润滑部位原则上可分为两类，其一为油与压缩气体直接接触的内部零件，如往复式压缩机的气缸、活塞、活塞环、活塞杆、排气阀、密封填料等；回转式压缩机的气腔、转子（旋转体）、排气阀等。其二为油不与压缩气体接触的外部传动机构，如往复式压缩机曲轴箱中零件、曲柄销、曲柄轴承、连杆滑块、滑道、十字头；回转式和速度式压缩机的轴承、增速齿轮等。无油型气体压缩机则要考虑当气体泄漏时对外部润滑系统的影响。　　通常对大、中容量、多级、带十字头传动的中、高压压缩机，以上所说的内部零件和外部零件的润滑均为相互分开的独立系统，可分别采用各自所要求的润滑介质或润滑油。外部零件润滑为油泵压力供油强制循环式润滑系统。该系统不仅可单独调节和分配各润滑点的供油量，并因设有独立的油泵、油箱、冷却器和过滤器等，可使润滑油液得到充分冷却和过滤，从而可长时间保持油液的清洁和相对恒定的油温。内部零件的润滑则采用多头注油器将压力油强制注入到气缸及活塞杆的填料密封处。　　注油器实际上是一个小型柱塞泵，通常它的吸（压）油柱塞是通过机械如压缩机曲轴上的凸轮带动，因此当压缩机停止工作时，注油器也将随之停止供油。注油器可直接从油池中吸油，并把油压向润滑点，它的供油量是间歇性的，通过调节柱塞的工作行程，可方便地调节注油器每次的供油量。注油器可以单独使用，也可将几个注油器组合在一起集中供油。　　采用注油器强制给油时，应注意气缸上的给油接头的位置，它应置于活塞在死点位置靠近缸头的第一道活塞环和第二道活塞环之间，这样不仅在全行程上润滑比较充分，而且对密封有利。　　气缸内部润滑所需要的油量可大致按以下公式计算：Q=120 kDLN式中 Q——润滑油量（g/h）D——气缸直径（m）;L——气缸行程（m）;N——曲轴转速，（r/min）;k——单位润滑表面积的耗油量（克/平方米），对卧式气缸，可取k=0.025，对立式气缸，可取k=0.02。　　计算出的Q值仅为润滑油量的大致数值，实际油量可按压缩机的运行情况（如噪声大小，发热状况、磨损程度等）及采用润滑介质的类型、工作温度、冷凝液混入的多少等予以适当调正，并以停机检查气缸内部和气阀被湿润的程度适当为宜。　　对多级活塞式压缩机，通常只需最初的一级或二级气缸施以润滑。如多级气缸每级都设有中间冷却器和油气分离器吸收气体中所含的油分时，则每级气缸都需单独润滑，但后级气缸所需的润滑油量要比初级气缸小得多。三、润滑剂的选择1）润滑剂类型的选择　　在氧气压缩机里，氧气会使矿物性润滑油剧烈氧化而引起压缩机燃烧和爆炸，因此避免采用油润滑，或者采用无油润滑的方式，或者采用水型乳化液或蒸馏水添加质量分数6-8%的工业甘油进行润滑；在氯气压缩机里，烃基润滑油可与氯气化合生成氯化氢，对金属（铸铁和钢）具有强烈的腐蚀作用，因此一般均采用无油润滑或固体（石墨）润滑。对于压缩高纯气体的乙烯压缩机等为防止润滑油混入气体中去影响产品的质量和性能，通常也不采用矿物油润滑，而多用医用白油或液态石蜡润滑等等。只是在一般空气、惰性气体、烃类（碳氢化合物）气体、氮、氢等类气体压缩机中，大量广泛采用了矿物油润滑。　　压缩机压送不同气体时润滑剂选用参考“油脂选用”的压缩机油选用部分。2）润滑油粘度的选择　　在多级的空气压缩机中，前一级气缸输出的压缩气体通常经冷却后恢复到略高于进气时的温度被送入下一级气缸，因气体已被压缩故相对湿度较高，当超过饱和点时，气体中的水分将可能凝结，该水分具有洗净作用，可使气缸表面失去润滑油；其次在烃类气体压缩机中，它不仅可溶解在润滑油中降低了油的粘度，而且凝结的液态烃也同水分一样对钢壁具有洗涤作用，因此对于多级、高压，排气温度较高的烃类气体压缩机和空气湿度较大的空气压缩机易选用粘度较高的油品，粘度较高的油品对金属的附着性好，并对密封有利。如中低压烃类气体和空气压缩机宜用L-DAA100的压缩机油，高压多级宜L-DAA150压缩机油。喷油回转式压缩机选用的粘度情况也与此类似，压力较低时选用100℃运动粘度为5mm2/s的N32回转式压缩机油，压力较高时选用100℃运动粘度为11-14mm2/s的N100回转式压缩机油。　　其次为防止凝结的液态烃和空气中的水分对润滑油的洗净作用，可采用质量分数为3-5%的动物性油（如猪油或牛油）与矿物油相混合的润滑油，动物性油与金属的附着力强，容易抵抗“水洗”，阻止润滑油的流失。3）油品的代用　　在采用油润滑的往复式回转容积式压缩机中除用相应牌号的压缩机油外，还可采用防锈抗氧的汽轮机油、航空润滑油、汽缸油等作为代用油品，但这些代用油品的性能不应低于相应的压缩机油的质量指标，或应满足具体条件下的使用要求。当气体压缩机采用油润滑时，外部零件和内部零件的润滑可用同一牌号的润滑油，也可采用不同牌号的润滑油，但不论内部零件采用何种类型的润滑介质，而外部传动零件的润滑都应采用矿物性的润滑油。　　四、气体压缩机润滑系统的使用及维护　　气体压缩机中最常见的故障是活塞与活塞环、转子部件、滑动支承处的异常磨损和胶合，十字头滑块的咬合，及异常发热等。这些故障都直接或间接地与润滑系统和润滑装置的使用维护不当有关。作为使用维护人员除了应学习掌握有关的润滑系统及其装置的组成原理、性能结构、使用要求等一般知识外，还应在实践中不断总结积累经验，加强日常使用维护工作，以保证压缩机及其润滑系统经常保持良好的运行状态。在日常点检和定期维修中应注意以下各点：　　（1）注意保持润滑油液的清洁：脏油或变质的润滑油会引起加速零件磨损的恶性循环，对强制循环式的润滑系统应注意及时更换和清洗发生堵塞的滤油器中的滤芯；应避免油箱或油池中的油液暴露在空气中，以防止灰尘和污物等混入油中，对无压的油箱和油池一般可采用空气滤清器使其与大气沟通；中、大修时应从油中取样化验其成分，如达到或超过换油指标，应全部或部分更换和补充新油。通常每3个月至半年（或工作2000-4000小时）可更换一次新油。　　（2）应定期检查：应定期检查气缸、气阀、及排气管道等处是否积聚有固体的炭粒和胶泥，一经发现应及时清除，否则可能引起气缸的燃烧爆炸、加大排气阻力，造成异常发热。　　（3）应注意压缩机的工作状态：应注意观察压缩机的工作状态，定期检查气缸气阀的润滑磨损状况，适时调整润滑油量，防止出现润滑油量过大和润滑油量不足的情况。对强制循环系统，润滑压力指示过低或明显下降，往往使润滑油量不足，此时应及时停机维修，必要时应更换备品和备件。　　（4）应注意保持润滑系统中的油温：油箱或油池中的油液的正常温度以40-50℃为宜，油温过高，油液的粘度降低，油易氧化变质，油温过低，粘度增高，流动性差，两者都会引起润滑不足的状况。油温除可从温度表（计）得到直接地观测指标外，从气缸冷循环水或油冷却器的冷却水温也可得到间接的反应，冷却水温过高和过低都将影响润滑油的工作温度及润滑油的粘度。