往复式压缩机气缸润滑系统的改进设计

刘磊 马天骄

摘 要：本文通过对往复式压缩机气缸润滑系统的改进，利用单作用锻件气缸内部独立设置平衡管路，扩展了往复式压缩机的使用范围。在锻件气缸内部设置独立的气道替代传统设计的外置平衡管线，使气缸内部无法排除的润滑油通过排油孔排除气缸外，利用集油罐进行收集。

关键词：单作用锻件气缸；往复压缩机；润滑系统

中图分类号：TG315 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）11-0091-02

0 引言

在往复式压缩机领域，气体在压缩机气缸内被压缩，为了减小活塞环和气缸工作表面的摩擦功和磨损，带走摩擦面上的部分热量以及改善活塞环的密封能力，气缸通常需要润滑[1]。能够及时的把润滑油排放出去，防止气缸内部由于聚集过多的润滑油，避免出现液击事故，这就需要润滑油收集装置来实现。

1 常规单作用锻件气缸润滑系统的特点

常规单作用锻件气缸的润滑以及润滑油收集通常是由单作用锻件气缸、注油器、注油管线、平衡管线以及平衡段冷却器组成[1]。

润滑系统主要经过以下流程：当气体进入到气缸，润滑油通过注油器沿着注油管线注入到气缸内径的上部，并靠油的重力和活塞环把润滑油分布到整个工作表面。由于单作用气缸有一侧工作腔没有气阀，注入的润滑油需要依靠平衡段管线排出气缸。在单作用气缸工作时，活塞在气缸内做往复运动，就会造成不压缩做功一侧工作腔中的气体在平衡段内产生往复的气流运动，在气缸外部的平衡段管线上需要设置冷却器来冷却摩擦热，降低气体温度。

这种润滑系统的缺点是平衡段管线口径过大（与气缸进气口尺寸相当）；平衡管线上需要设置冷却器进行冷却；由于气缸需要设置对外的平衡段接口，会导致气缸尺寸放大加长；外部设置的平衡管线以及冷却器占地面积大，同时管路存在振动的隐患。

2 改进单作用锻件气缸润滑系统的特点

通过对现有常规单作用锻件气缸润滑系统的特点进行分析，本文提供一种往复式压缩机气缸润滑系统，以解决现有气缸结构以及流程配置上的问题。

改进后的单作用锻件气缸的润滑以及润滑油收集主要是由单作用锻件气缸、注油器、注油管线、集油管线以及集油罐组成。

改进的气缸润滑系统是通过如下的技术方案来实现：往复式压缩机气缸润滑系统，包括设置在气缸轴侧与进气口连通的进气阀，与排气口连通的排气阀；在气缸盖侧上方的与进气口连通的平衡腔通道和气缸盖侧下方的与放油口连通的集油室；还包括设置在气缸上部的注油口，注油口与注油器连接；气缸下部的放油口与集油罐连接；集油罐包括进油口、位于底部的排液口和位于顶部的排气口。气缸内部结构图以及润滑系统图见图1。

改进的气缸润滑系统，在实施中首先是润滑油通过注油器注入到气缸上的注油口，通过在气缸上侧预留的注油口向气缸内注油，并靠油的重力和活塞环把润滑油分布到整个工作表面。活塞在单作用的气缸内往复运动，将气缸内部分为两个工作腔室，气缸轴侧为工作腔，气缸盖侧为平衡腔。工作腔内装有进排气阀，平衡腔下部设置有集油室。工作腔和平衡腔内的气体，均依靠气缸水套进行冷却。在工作腔的润滑油通过排气阀，从气缸的排气口排出。在平衡腔内的润滑油被收集在集油室内，进一步通过放油口排入到集油罐中，集油罐中的油通过位于底部的排液口定期排出，润滑油中混入的气体则通过位于集油罐顶部的排气口排出。注油器至气缸注油口，气缸出油口到集油罐间的管线都采用奥氏体不锈钢材料[2]。

与常规结构和系统相比，改进后的润滑系统的有益效果是：

（1）气缸外不再设置平衡管线，使工艺流程更加紧凑、简洁，节省压缩机的占地空间，使用户能够更加合理的配置压缩机厂房内的空间；

（2）气缸外不再设置平衡管线，气缸平衡腔内的气体，依靠气缸水套进行冷却，无形中省略了原有管道上的换热器，节省了冷却水的消耗以及冷卻水管线的配置，使用户的前期投入和后期的运行成本大大降低；

（3）气缸外不再设置平衡管线，设计方无需再对这部分管道和换热器进行模型建立，声学模拟和管路约束力分析。规避了平衡管线由于活塞的往复运动，造成的管线脉动振动问题；

（4）气缸外不再设置平衡段管线，增加了气缸附近的检修空间，更加有利于维修工人对气缸部分的巡检、维修，方便操作；

（5）注入到气缸内的润滑油不再全部混合到工艺介质中，而是大部分通过排油口进入到集油罐中收集，降低了工艺介质中的油含量；

（6）气缸上不再设置平衡段接口，可以使气缸的外形尺寸大大缩小，结构也更加简单。既可以节省材料，降低成本，又可以方便加工，缩短气缸的制造时间；

（7）气缸内集油室中润滑油采用集油罐收集，利用集油罐底部的排液口集中排放。夹带的工艺气，可以通过集油罐上部设置的放空口排放到火炬。这样做安全、环保。

3 结语

气缸润滑系统直接关系到整个压缩机装置运行的安全可靠性。通过在压缩机内部设置油、气排放通道，大大减小了平衡腔的体积，同时省去了在外部设置的与平衡腔相连接的平衡管线以及冷却装置，进而减小了压缩机的振动，节省了制造成本、运行成本和占地面积，同时防止了液击等不利于压缩机运行的因素的发生。既保证了机组的使用性能又增加了安全性。

综上所述，本文在常规单作用锻件气缸润滑系统的基础上，改进了设备的内部结构，并完善了润滑系统的设置，进而建立了新型的气缸润滑系统。有助于全面提升压缩机装置的可靠运行，切实提升了设备的运行效益，该改造优化经验能够对今后压缩机的设计提供宝贵的经验。

参考文献

[1] 郁永章，姜培正，孙嗣莹.压缩机工程手册[M].中国石化出版社，2011.

[2] API 618：2007，石油、化学和气体工业设施用往复压缩机[Z].