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1、 1/32 第一章 概 述 第一章 概 述 装置运行可靠性是影响炼油效益的关键。机泵的运行可靠性直接影响装置的运行可靠性。而机泵的润滑问题是影响机泵故障率、可靠性的关键因素。目前石化行业使用的中小型机泵一般采用的是非强制、分散给油的油、脂润滑，此类润滑方式较简单，但存在着一些不足，主要表现在以下几方面： （1） 润滑油膜不均匀，造成机泵轴承的磨损； （2） 摩擦产生的热量不易带走，产生点蚀，降低了轴承的寿命； （3） 外界灰尘等杂质易进入摩擦副部位，造成机泵轴承的磨损； （4） 由于石化现场的腐蚀性气体和水分进入轴承箱加快了轴承失效； （5） 轴承由于采用人工加油方式，可能产生一些人为因素造成
2、的故障，也加重了操作人员的劳动强度； （6） 最为重要的是：机泵腔体内工作中产生的磨合物被保留在润滑油池内，由润滑油带入轴承造成不必要的磨损。 另外，在密封装置不良时和在周围环境处于高温场合润滑油易产生泄漏，而引发其它不利因素。 轴承寿命问题历来是用户所关注的核心，而润滑被称之为滚动轴承除内、外套、滚动体、保持架外的第五大零件，是影响轴承寿命的重要因素之一。针对上述问题，为了改善滚动轴承的润滑，国内外科研人员开始研究采用其它润滑方式以解决用脂、油润滑所带来的不足。为解决高速车床润滑问题，欧洲在二十世纪三十年代研制出早期的油雾润滑技术，六十年代这种润滑方式的优越性在实际应用中逐渐得到确认，其应用
3、范围也在其后三十年里缓慢扩大，到了二十世纪九十年代这项技术在诸如矿山、冶金、石化、纺织等行业已经开始广泛应用，国内相关行业也逐步开始采用油雾润滑技术。 国外为提高机泵可靠性，从而提高装置的运行可靠性，已经开始大面积将这种成群组，离散供油（加油）的中小型非强制润滑的机泵改为强制性润滑，且普遍采用油雾润滑技术。据国外资料统计，全世界范围内有 5 万台以上的机泵采用了油雾润滑，有 3、4 千套油雾润滑系统应用在石化等行业。油雾润滑已2/32 经作为一项标准列入 API 610。 油雾润滑技术具有许多独特的优点： 油雾润滑技术具有许多独特的优点： ? 油雾能随压缩空气弥漫到所有需要润滑的摩擦副， 可以
4、获得良好而均匀的润滑效果。 ? 压缩空气比热小、流速高，可以带走摩擦所产生的大部分热量。 ? 由于油雾具有一定的压力，因此可以起到良好的密封作用，避免了外界的杂质、水分、腐蚀性气体等侵入摩擦副。 ? 机泵腔体内工作中产生的磨合物会随时被油雾排出到机泵外， 减少了不必要的磨损。 ? 由于这是一项集中润滑技术，润滑系统将可以实现自动控制，并可通过DCS 对其监控。 国内已有多家炼油企业有意向解决机泵群润滑问题，但是，由于石化行业的特殊性要求，当时能够应用于石化行业的机泵群润滑系统在国内仍是空白。而国外此类设备除了价格很高，在国内售后服务、技术支持较差外，其对我国设备的适应性也较差。 3/32 第二
5、章 油雾润滑原理 第二章 油雾润滑原理 滚动轴承的润滑一般采用润滑脂，但高速轴承产生的大量热使润滑稠度降低，轴承得不到充分润滑，特别是重载荷还能引起轴承烧损，而稀油润滑，必须采用昂贵的循环系统，否则其后果与润滑脂一样。如采用油池润滑，润滑效果不好且正常磨损的杂质长期存在润滑油中破坏润滑效果，为改善这种局面人们开始采用油雾润滑。 一开始人们采用空气和润滑油混合的装置，并不太理想。主要是空气消耗量太大，而较粗的油雾粒子在管路中立即就会凝固，只有 3%的小雾化油粒能达到轴承，而且很快被流动的空气吹干，润滑效果没有得到明显的改善。 后来出现了新型的油雾发生器，它可以用少量的空气把油雾化，在雾浓度较高的
6、情况下也能使 97%左右的油粒子达到各润滑点，即使油雾发生器与润滑点的距离较远，也不会在管道中形成大量凝油。 油雾润滑适用于广泛的工业范围内的各种类型的摩擦表面。不加热的情况下，只能雾化运动粘度不超过 220 mm2/s的油品，用高粘度的油品进行雾化时，所获得的油/空气比例太低则不利于设备润滑。如果必须采用高粘度的油，在油箱中和空气供给管线中使用加热器，就可以彻底解决这一问题，也就说油加热和空气加热使目前各种粘度的油都能得到很好雾化效果。目前使用油雾润滑技术，润滑油运动粘度可以达到 1000 mm2/s。无论哪种粘度的油，为了确保油/空气的固定比例，在环境温度变化的情况下，一般都采用恒温雾化的
7、办法。 有关油雾和空气流量的很多数据是以 L/min 为单位表示，它表示分钟消耗空气多少升。油雾量中包括已雾化成非常细的油粒子，油粒子量与空气量相比是很少的，因此实际上油雾量忽略了油粒子量，油雾量是设计油雾系统中很重要的基本数据。 1、油雾润滑的基本原理 1、油雾润滑的基本原理 油雾润滑系统是用压缩空气使油雾化的。被雾化的油送到一个分配系统，再输送到各润滑点使用，油雾以不大于 5m/s 的速度通过管道送到各润滑点。 在润滑点处油雾以油粘度所需的速度，输送到被润滑的表面，经过凝缩油4/32 雾就会凝固形成凝液，这种凝液能确保获得良好的润滑。通过凝缩嘴产生的适当压力降会造成足够的振荡，会产生湍流的
8、雾化速度，如果凝缩嘴通道的长度比管道的直径大得多，那么就有足够的振荡区产生良好的冷凝液。在一个凝缩嘴处加上导液器，会加快凝固作用，为此所有的油粒都能从空气中分离出来，并化成油滴，起到良好的润滑作用。 油雾量供给量的大小取决于雾化发生器的型号与尺寸。而合理的调配发生器的供给量，可使得每个润滑点有足够的油雾供给。 输送压或油雾分送系统中的压力，就是发生器供给全部润滑点所需的压力降油雾系统的输送压保持在 4Kpa6Kpa 之间， 输送的压力选择是根据石化行业机泵适用的凝缩嘴、油的粘度和所要润滑表面要求的粘度等确定的。 利用油雾润滑系统润滑独特的优点，油可连续供给轴承实际的需要点，需求量恰到好处，油使
9、用的比例较低；而且无需设计一个循环系统就可以达到连续润滑的目的；降低设计费用；在油雾正压作用下可以防止杂物进入轴承，这给运转的设备带来了好处。 油雾正常情况下成烟雾状，粒度在 2m 以下。发生器产生的烟雾状油雾不容易凝结，这种油雾没有润滑效果，被称作干雾。但它的好处在于，它在管道中传送时不会凝结在管道壁上，随着油雾弥散到摩擦副附近，经过凝缩嘴，使油雾成为油、气两相流体射流。射流在摩擦副内逐渐扩散时，由于润滑表面的阻滞，其动能转化为压力势能，因而，摩擦副内的压力增高，增高的数值可由下式计算： P-PO=1/2pv2式中：P为润滑后的压力，PO为润滑前的压力，v为射流从凝缩嘴射出的速度，p为混合流
10、体的密度。 前面提到的油雾发生器送往摩擦副的干燥油雾，还不能产生润滑所需要的油膜，而必须根据不同的工作条件，在润滑点前一定距离内，安装相应的“凝缩嘴” 。其原理是，当油雾通过凝缩嘴的细长小孔时，一方面由于油雾的密度突然增大，处于饱和状态；另一方面，高速通过的油雾与孔壁发生强烈的摩擦，破坏了油雾粒子的表面张力，使之结合成较大的油粒而投向摩擦面，形成润滑的油膜。因此，只有正确选用凝缩嘴，才能对不同的摩擦副起有效地润滑作用。5/32 这样，经凝缩而成的油滴，随着压缩空气迅速向摩擦副集中，形成连续的油流，能够有效地避免贫油现象的产生，这对润滑点油膜的产生是有益的。实践证明，在点、线接触的高副机构（滚动
11、轴承，齿轮等）也能建立分隔摩擦表面的油膜，形成动压润滑。因此当连续的油流进入润滑区后，润滑副高速转动就形成动压油膜，但在重载工作条件下，接触应力很高，接触面（润滑面）的几何形状发生了变化，使油楔的形状不再由零件的原始形状决定；同时润滑油的粘度也不是恒定值，随压力的上升而增加。由于上述原因，油膜的承载能力和厚度及摩擦力均发生变化，这可根据弹性流体动压润滑理论进行计算。 众所周知，任何摩擦副在工作过程中，就形成液体润滑而言，需要的油量是很少的。然而，在运行中，摩擦副因高速转动或承受重载会经常出现近似边界摩擦状态，由此产生大量的热量。在一般稀油集中润滑系统中，为降低摩擦副的工作温度，唯一的办法就是供
12、给大量的润滑油，来吸收摩擦热，这不但造成了润滑油的浪费，也因泄漏污染了环境。而采用油雾润滑，仅供给极少量的油量就能满足润滑，冷却的任务完全由压缩空气来承担。这是由于压缩空气比热小，流速高，很容易带走摩擦所产生的热量，从而大大降低了摩擦副的工作温度。 由此可见，油雾润滑真正起润滑作用的仍是油液，空气的作用是输送润滑油和带走热量、降低温升，润滑区仍然属于单相流体润滑，遵守弹性流体动压润滑理论。 2、润滑油的选择 2、润滑油的选择 润滑油选择十分重要，首先考虑被润滑的零件所需的油品，其次是油的粘度。粘度不仅针对被润滑的零件而言，又对油雾发生器产生的油雾/空气比例有重要的影响，油的粘度又受环境温度的约
13、束，所选择油雾润滑用油要全面考虑。 油的种类：适用于所有工业用汽轮机油的矿物油，用于工业和机动车辆齿轮的润滑油也适用。如使用 EP 油，应注意选用适合被雾化的 EP 油，希望重复循环使用的雾化用油，使用合适的液压油相对较好。 油粘度：在一般情况下，正常温度用滚珠轴承使用的 10#68的润滑油。如有滑动轴承等其它低速形式，南方地区使用 100150的润滑油，北方地区，使用 46100的润滑油。重载荷用油为 320460的润滑油，直径6/32 很大转速慢，半封闭齿轮可用 6801500#的润滑油。 大部分的油品通常都可以用在油雾发生器上对设备的运转零件进行油雾润滑。下面指出的几种情况不能做油雾润滑
14、的用油： 像石墨的悬浮的用油： 防冻液超过 5%的浓度，尤其是含硅酮不能使用。 使用含有有效 EP 剂的油时应小心谨慎，避免发生化学反应，一旦产生化学反应会烧坏加热器的元件。 含有乳液或肥皂的油不能使用。 7/32 第三章 油雾润滑关键技术 第三章 油雾润滑关键技术 1、生成油雾的方法 1、生成油雾的方法 生成雾的方法有很多。常见的方法主要有超声、文氏管喷嘴、旋动射流等方法。根据不同的结构在不同的参数下有着不同的雾化机理与效果。 1.1 超声雾化 1.1 超声雾化 超声雾化可以在我们生活中时常见到。如家用超声加湿器、医用雾化器、电喷汽油机混合气超声雾化降低废气排放等。医用雾化器可以将药物雾化后
15、让病人吸入达到医疗的目的。超声雾化的主要零件一般是压电陶瓷超声雾化片。 近十余年间， 人们发现利用超声波的雾化作用， 可以使液体在气相中分散，超声波能直接把液体雾化成 13 微米的颗粒。其主要机理是，超声信号传送到做厚度震动的压电陶瓷振子上，振子的机械振动传给液体，使液体面产生隆起，并在隆起的周围发生空化作用，由这种空化作用产生的冲击波将以振子的振动频率不断反复振动，振动振幅所造成的波峰把液滴从表面分离和破碎，随着超声波频率的增加雾化液滴越来越细，一般在超声波的振动频率作用下可获得几微米级的雾滴。 但超声雾化存在一些问题， ? 对于液体粘度要求较高，粘度较大时工作稳定性受到影响； ? 压电陶瓷
16、超声雾化片的寿命受到限制，随着工作时间的加长，压电陶瓷超声雾化片的效率下降较大； ? 同时，适当能量的超声波还可以使大分子化合物的 C=C 或 C=O 键断裂，形成不饱和的具有高度活性的自由基，从而使分子粘度下降、分子量减少。 8/32 1.2 文氏管喷嘴 1.2 文氏管喷嘴 文氏管喷嘴在雾化设备上经常见到， 虽然有些变形但原理上没有重大变化。基本机理如图 1-1，图 1-2 是一个典型油雾发生器原理图。 收集管导液管文氏管空气进门图1 文氏管雾化原理粗油粒子油箱油雾出口吸油管以前在油雾发生器上文氏管原理被广泛使用。工作原理是：经过过滤和稳压后的纯净、干燥的压缩空气输入到 A 室后，沿 5 个均匀分布的小孔进入喷油嘴室内，由于孔径小，气流速度高，使喷油嘴中心孔的静压力降至最低而形成真空，即产生所谓“文氏管效应” 。此时油箱中的润滑油在输入压缩空气的作用下，通过过滤网被吸入喷油嘴中心孔，在文氏管的头部与压缩空气汇合，润滑油即被压缩空气击碎成不均匀的油粒，其中较大的油粒在重力作用下坠入油池中，细微的油
