润滑油白土装置手动板框式压滤机技术改造

木合塔尔·买买提 艾尼瓦尔·米吉提 库尔班江·阿木提

(1.中国石油克拉玛依石化分公司；2.中国石油塔里木油田公司a.油气生产技术部；b.油田开发事业部)

某石化公司润滑油白土精制装置分为两套，其中Ⅰ套1987年5月试车成功，设计处理能力为100 kt/a；Ⅱ套1995年9月试车成功，设计处理能力为150 kt/a。为了保证产品的机械杂质合格，过滤系统采用两级过滤。一级过滤使用板框压滤机，使用滤布过滤，大部分白土在一级过滤时被过滤出来，但仍不能将油中的白土含量降到规定的指标。为保证油的质量，还需用滤纸作为过滤介质进一步过滤，即二级过滤。装置有4台二级压滤机(简称细滤机)，采用手动板框式压滤，每台过滤面积为30m2。

润滑油白土装置二级过滤主要存在问题是：细滤机设备老化、陈旧，机件密封效果差，导致滤机泄漏率、故障率越来越高；滤机过滤面积小，制约着加工能力的提高。其次，由于滤机设计上存在缺陷，压滤机控制技术为手动操作液压保压系统，更换滤纸和正常工作时需要手动旋紧螺母, 保持各滤纸之间的压紧力, 才能实现机械保压。存在螺纹间隙造成过滤介质从板框与滤纸间隙处往外泄漏，加工损失大。另外，液压站系统没有电气控制系统，无拉、取滤板功能，人力拉板由于劳动强度大、操作条件恶劣、有效过滤时间短，不能够确保装置长周期安全运行。为减少环境污染，创造舒适、干净的工作环境，提高装置生产能力，滤机的技术改造成为必然。

1 存在问题

1.1 压滤机液压系统存在的问题

手动板框式压滤机运行时，油缸通常采用液压油泵压紧。在没有仪电控制条件下为实现保压要求，油缸采用一种活塞杆及其支承在套管上内外设计有螺纹，当油缸在液压泵的驱动下实现压紧动作后，前端用螺纹副机械锁紧，故过滤过程中油缸后腔不再需要手动补压，过滤结束后依靠人力转动活塞杠螺母实现回程动作[1]。

从压滤机的工作原理来看，滤机工作时，现液压站的手动换向阀扳至压紧状态，启动液压泵将压紧板压紧，当压力达到系统压紧压力上限时，手动旋紧活塞杆螺母，使其拉紧活塞杆，然后按停止按钮，滤机正常过滤，过滤过程中油缸后腔不再需要手动补压。过滤结束后需要松开滤板更换滤纸时，依靠人力手动松开活塞杆旋紧螺母，液压站的手动换向阀扳至松开状态，启动液压泵将活动头松开，活塞快到完全松开时，按停止按钮，进行扫线和更换滤纸。液压保压系统设计不合理，手动操作过程比较多，人为操作失误风险大，曾经因为压紧板螺帽在压紧时拧得过紧，松开压紧板时造成咬合力过大，而出现油缸活塞杆螺钉拉毛的事故。

手动操作液压保压系统，更换滤纸和正常工作时需要手动旋紧螺母, 以保持各滤纸之间的压紧力, 实现机械保压。螺纹间隙的问题造成原料介质从板框与滤纸间隙处泄漏，加工损失大，且机械保压无法实现工业自动化生产, 滤板前进速度慢, 生产效率低, 资源浪费严重。

液压元件的选用和液压系统设计存在缺陷。该液压系统实现保压主要靠手动换向阀的O形密封圈来封闭油缸两腔中的油液，从而锁定活塞。由于换向阀阀芯为滑阀结构，加工精度不高和使用中阀芯磨损严重，对油液的封闭能力不高，特别是在压力较高的情况下，高、低压腔的油液将始终作用在阀芯上，压腔压差推动滑阀阀芯向低压腔移动，形成差压运动，必将进一步增大油液的内泄漏，从而也降低了换向阀O形密封圈的保压能力，保压效果很差[2]。

原滤机液压系统抗污染能力低。液压系统中未设置系统油液的过滤器，而现场工况灰尘多，极易进入液压站箱污染油液，经常出现整个系统或个别的液压元件无法正常工作，故障率高，系统工作不稳定，修复困难。

1.2 压滤机本身存在的问题

滤机滤液分布不均。滤液进、出是一进一出方式，容易出现滤液进入滤机后滤液分布不均的现象，使整个板面不均匀过滤滤液，滤框由下而上堆积机械杂物使过滤面积逐渐变小，进而缩短滤纸的使用时间，平均每天更换一次滤纸，消耗滤纸较多。

人工进行接液翻板，劳动强度大。接液翻板在滤机正常工作时接液(泄漏的润滑油)，在更换滤纸时翻板，腾出空间进行更换滤纸操作。现压滤机滤板下方只有一块1m×3m钢制接液翻板， 在接液时需要两人同时将接液翻板推入接液槽上方进行接液。而在滤纸更换时，需要人力再次将接液翻板拉出,提供操作空间。整个操作过程都需要人力完成，劳动强度大。

2 技术改造方案

2.1 液压站安装电气控制系统

改造后的液压站(图1)在电气控制系统的作用下，通过油泵、油缸及液压元件来完成各种动作，可以实现自动夹紧、自动补压、自动卸压、自动松开及自动拉取板等功能。所有操作工序能自动控制，降低了劳动强度，改善了操作条件。

图1 液压站结构简图

1——液位液温计；2——防爆电动机；3——定量轴向柱塞泵；4——液压空气滤清器；5——直回式回油过滤器；6——溢流阀；7——防振压力表；8——直角单向阀；9——调速阀；10——直动式溢流阀；11，12——三位四通电磁换向阀；13——压力继电器；14——液控单向阀；15——压力变送器；16——电磁球阀

该液压系统由动力系统(定量柱塞泵电机组)、控制系统(液压元件)和执行系统(油缸、油马达)3部分组成。其中控制系统由3个基本回路组成：

a.压力控制回路。由高压溢流阀、单向阀、普通压力表、电磁换向阀和低压溢流阀组成。油缸压紧压力由高压溢流阀调定，油缸松开压力和拉取板压力由低压溢流阀调定(7MPa)；单向阀防止高压油倒流冲击柱塞泵和高压溢流阀，延长它们的使用寿命；电磁换向阀控制油液流动方向，实现液压系统高低压转换和液压系统卸荷两个基本过程。

b.油缸压紧松开回路。由电液换向阀、液控单向阀、电磁球阀和电接点压力表组成。电液换向阀控制油液流动方向，实现油缸压紧松开两个基本动作；液控单向阀保证油缸后腔(高压腔)压力稳定；电磁球阀用于油缸退回前卸掉油缸后腔(高压腔)压力，防止高压油冲击整个液压系统；电接点压力表实现油缸后腔(高压腔)压力的自动补压，使压力稳定在一个范围之内，确保过滤过程的顺利完成。

c.油马达拉板取板回路。由调速阀、电磁换向阀和压力继电器组成。调速阀设定拉取板速度，使拉取板速度保持在一个合适范围之内(160mm/s左右)；电磁换向阀控制油液流动方向，实现油马达拉板取板两个基本动作；压力继电器控制电磁换向阀换向，实现拉板小车往复运动，完成整个卸料过程。

2.2 安装油液过滤器

在进入液压座之前安装过滤器，用以滤除液压油中混入的机械杂质和液压油本身化学变化所产生的胶质、炭渣质，从而防止阀芯卡死、节流小孔缝隙和阻尼孔的堵塞以及液压元件过快磨损等故障的发生。

2.3 改进进出料孔道

将原来的滤液由一孔进料、一孔出料改为暗流四孔道(二孔进料、二孔出料)，避免了原来容易出现滤液进入滤机后使整个板面不均匀过滤的问题，增加过滤时间，延长了滤纸的使用寿命。

2.4 改造接液翻板系统

在压滤机滤板下方设计了两块协调工作的翻板，在过滤过程中两个翻板面处于闭合状态，可将过滤过程中的滴漏液导入旁边的积液槽，以保证滤饼不被二次污染。过滤完成后或更换滤纸时两个翻板面打开卸纸。该系统占用空间小，运行可靠，且这些动作全靠液压系统的帮助下完成。

2.5 更换油封材料

重新改造滤机液压缸活塞油封，油封材料改为耐油橡胶，防止硬化。

3 改造效果

对该压滤机进行系统技术装备改造, 运用液压集成技术、PLC、可靠性设计等现代设计方法, 采用液压技术与电气技术相结合的策略，完成实现压滤机的自动化实时监测，适应现代化生产的要求，从而实现自动化控制。

压滤机具有自动压紧、自动保压、自动翻版闭合，自动松开、自动逐片拉开滤板和滤框，自动卸掉滤纸，随时停止进行滤板和滤框清理、并随时恢复自动拉取板。更换滤纸时，自动松开、自动逐片拉开滤板和滤框，人工放入托纸架一块滤纸，随滤板运动而夹紧，逐片完成所有滤纸的更换。解决了原压滤机拉、取滤板板更换滤纸时全靠手动操作，增加员工劳动强度和影响工作效率的问题。

利用PLC 和液压电磁换向阀、压力继电器, 可以很好地实现油缸低压启动电机进行补油及系统在保压状态下的卸荷。另外编制了自动、手动运行PLC 程序、压力超调报警程序、故障报警程序, 可以自由地实现自动和非自动状态切换。 压滤机进行改造后，一次试投产成功。经改造后每台压滤机过滤面积由30m2增加到70m2；滤纸更换次数由一天更换一次提高到20天更换一次；故障率每年由16次减少到1次；维修费用由8.0万元降低至0.2万元；泄漏损失由43.20t减少0.72t；每年由于过滤机维修停用造成的加工量损失由750.00t减少至62.00t。改造4台压滤机投入的资金为80.4万元，但是一年节约的各种费用就达到450.0万元。

4 结束语

通过分析手动板框式压滤机运行中的问题，提出解决方案，实施技术改造。原手动板框式压滤机因压紧力不均匀而过滤时泄漏量大，滤机液压站只能压紧及松开机头板作用、液压站无拉、取滤板功能。采用液压与电气技术相结合的控制技术后,实现自动夹紧、自动补压、自动卸压、自动松开及自动拉取板等。降低员工劳动强度，提高工作效率，改进了压滤机的工作效能，取得了良好的社会效益和经济效益。

[1] 周志根.厢式压滤机典型液压系统的设计、改进与对比分析[J].液压与气动，2012，(1)：68～72.

[2] 张齐生，赵静一，黄宴委，等.压滤机液压控制系统改造与仿真分析[J].中国机械工程，2003，14(13)：1094～1096.