强制循环式预热装置的研发

张劲松，张进，王亮，刘志伟，李东，冉文香

（中国石油集团济柴动力有限公司东部分公司，河北 沧州 062658）

发动机和压缩机等一般设备的起动性能与环境温度密切相关，在冬季寒冷地区，因环境温度太低，润滑油粘度过大、流动性差，设备起动非常困难。在初始启动运转时，如果不能给摩擦副表面很好的润滑，对机组可能造成很大的损害，而要在短时间内加载到全负荷更不可能。因此，需要加装外循环预热装置，对机体内的润滑油、冷却液进行预热处理，对摩擦副提前进行预润滑处理，从而实现机组快速起动和加载。

1 常规加热器存在的不足

常规的润滑油加热器，采用电阻片加热，功率小，能处理的润滑油少；且其没有温度检测和控制装置，无法控制加热后的润滑油的温度；或采用电加热器插入油底壳中直接加热润滑油，但这种加热器存在表面温度过高，容易使润滑油碳化结焦、变质，直接对设备造成损害。常规加热器没有自成体系，适用范围窄，只是作为设备的附件使用，无法对机械设备中运行的润滑油、冷却液进行加热控制或起到预润滑的作用。

2 强制循环式预热装置的作用

强制循环式预热装置的研发为发动机、压缩机等一般机械设备提供一种完整成套、自成体系的循环加热系统，能对机械设备中的润滑油、冷却液进行快速循环加热，并能对加热温度进行自动控制，使机械设备内的润滑油、冷却液温度一直保持在规定的范围内，同时在起机前对机械设备摩擦副进行预润，起到预热暖机、预润滑的作用。

3 结构设计（图1～3）

图1 产品的静态结构，包括组成产品的部件及各部件之间的连接关系

如图所示，强制循环式润滑油加热器主要由安装板5、和固定于其上的防爆电加热元件1、流量开关2、防爆接线盒3、电加热筒体4、温控器6、截止阀7、防爆接线盒8、齿轮油泵与电加热连接油管9、齿轮油泵10、防爆电机11、防爆控制箱12等零部件组成。齿轮油泵10由防爆电机11驱动，由润滑油吸入口将润滑油通过齿轮油泵与电加热连接油管9泵入电加热筒体4，经加热后，由流量开关2流出加热器，流入机械设备润滑系统。防爆电加热元件1与温控器6、截止阀7、防爆接线盒与电加热筒体4螺纹连接，分别起到加热、加热启停控制、外接压力表、接线等作用。防爆控制箱12固定在安装板5上，其内部包含继电器、延时继电器、接触器、断路器、热过载继电器、变压器等电器元件，对整个润滑油加热器起到控制作用。

图2 电加热筒体

图3 U形不锈钢加热管

4 工作原理

本系统为交流380V工作电源电压，并装有输出为交流24V的变压器，为控制回路中继电器、接触器等元件提供工作电源。温度开关启停温差为10℃，即当润滑油温度低于30℃时加热，高于40℃（该温度可调）时停止加热。

运行模式分为手动和自动两种模式。

（1）手动模式。将面板开关置于“手动”，电机带动齿轮泵运行，润滑油开始循环，时间继电器设置为180s，即当润滑油循环3分钟后电加热器才开始对润滑油加热，面板“工作指示”灯亮起，此功能是为了防止在系统开始运行阶段由于流量不够或无油流而导致加热器温度过高，影响加热器的使用寿命，当润滑油温达到温度开关设置温度时，加热器停止加热，“工作指示”灯灭。

（2）自动模式。将面板开关置于“自动”，面板“远程控制”灯亮起，此时系统由远程信号控制，工作原理和过程与“手动模式”相同，即远程信号只控制电机的启动与停止，加热功能仍然由时间继电器、温度开关与流量开关控制。

5 性能特点

（1）该加热装置结构简单紧凑、使用寿命长、性能稳定、占地空间小、安装简便。

（2）优化选材。在加热过程中，为了防止杂质带入设备，保护设备运动部件，保证输送干净的润滑油，防止锈蚀，该加热装置对输送润滑油的配件，如加热壳体、连接管线等均选用不锈钢材质。

（3）选用高可靠性部件。该加热装置所使用的零配件均采用防爆型产品，适用于易燃易爆场所。该加热装置要求能长时间连续运转，所以选配安全、可靠、性能高的防爆电机和油泵，提高电加热器的使用效能，延长使用寿命。

（4）恒温控制。控制箱中设有驱动电机的控制电路和加热器的控制电路，分别控制电机和加热器的启动和停机。润滑油路经过加热器不断循环加热，由控制箱集中控制，加热元件通过加热筒体上安装的恒温器感应单元控制，实现润滑油自动加热与自动停止，使压缩机组内的润滑油温度始终保持在规定的范围内，达到预热暖机的作用。

（5）远程控制。采用本地与远程控制方式，采用本地控制方式时,现场工作人员可就地控制加热装置启停机；在远程控制方式时,该加热装置与上位机或PCL通信,实现远程自动启停机控制和故障报警。

（6）保护作用。为了防止润滑油在高温下碳化结焦，在加热器壳体内安装温控器，通过温控器感应单元控制，实现润滑油自动加热与自动停止的作用，把温度控制在最佳温度度范围内。为了防止温控器损坏失灵导致温度失控，在电加热元件内设有限温保护开关，当加热器温度高于60℃时，限温开关断开，系统停止加热。防爆控制箱内安装有微型断路器、热继电器，作为设备的短路、限流以及电机的过载保护。系统装有流量开关，当流量减小或中断时，流量开关断开，系统停止加热。以上措施对该系统起到了保护作用。

（7）循环加热。该加热装置的进油口与压缩机组的油底壳连接，加热装置的出油口与压缩机组的进油口相连，从而实现润滑油循环加热。

6 结语

综上所述，该润滑油加热器完整成套、自成体系，具有加热速度快、对摩擦副预润滑的优点，并能对加热温度进行自动控制，能够实现压缩机组、发动机等设备在短时间起动并加载到全负荷，实现了设备的快速起动。