离心式压缩机润滑系统分析

润滑是转动设备正常运行的重要条件，转子在轴承的支承下高速旋转，从而造成轴颈与轴承的相对运动，轴承与轴颈在相对运动过程中产生动摩擦与热量。如果相对运动的两零件间没有液体润滑，则两零件的摩擦加剧，磨损加快。摩擦产生热量，零件表面温度升高，温度升高又使磨损情况进一步恶化，转动设备处于这种恶劣工作状态下运行是非常不利的。润滑的作用就是变干摩擦为液体摩擦，从而减轻摩擦，降低磨损，确保转动设备的长期安全运行。

  离心式压缩机属于速度型制冷压缩机，其流量比容积式压缩机要大得多，为了产生有效的动量转换，其旋转速度一般很高，转子转速1800rmp，高速旋转的转子必须在良好的润滑系统环境条件下才能平稳、安全地运行。

  一、润滑的原理

  两个相对运动的金属平面，两平面间充满着流动的润滑油，由于润滑油的油性与粘性，在与金属表面接触时，很容易附着金属表面，在金属表面形成一个很薄的附着层，该附着层称为边界油膜。两边界油膜间为流动油膜，两金属表面被边界油膜和流动油膜分开，形成液体润滑。

  如果两金属间的流动油膜减薄，边界油膜受到破坏时，两金属表面间的液体润滑过程结束，此时，局部金属表面开始接触，出现边界润滑或干摩擦，这种半液体润滑状态在离心式压缩机中是不允许的；否则，将会导致轴瓦烧坏或转子磨损。

  离心式压缩机的转子，从启动到运行，是由边界润滑向液体动压润滑转化的过程。转子在刚启动时，在轴颈表面形成一个很薄的附着油膜，转子由静止开始旋转时，附着油膜同轴颈一起旋转，并带动附近油层随轴旋转，从而形成了液体动压油膜，实现了轴承的液体动压润滑，为机组的安全运行提供了可靠的条件。

  二、润滑系统及其作用

  离心式压缩机的润滑系统一般由润滑油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、高位油箱、阀门以及管路部分组成。

  润滑油箱是润滑油供给、回收、沉降和储备设备，内部设有加热器，用以开车前润滑油加热升温，保证机组运行时润滑油温度能升至35～45℃，以满足机组启动运行的需要。回油口与泵的吸入口设在油箱的两侧，中间设有过滤挡板，使流回油箱的润滑油有杂质沉降和气体释放的时间，从而保证润滑油的品质。

  机组运行所需的润滑油主要由油泵供给。油泵流量一般为200L/min,出口压力应不小于0.5MPa，润滑油经减压，使系统油压降至0.08～0.15MPa进入轴承。

  油冷却器冷却油箱中的润滑油，以控制进入轴承的油温在35～45℃的范围。在离心式压缩机中一般采用高压冷媒进行冷却，通过调节截止阀的开度可控制冷却的冷媒量，以控制油温在规定的范围。

  过滤器安装在高位油箱里面，与油冷却器的出口相通，过滤、净化进入离心式压缩机的润滑油，这是保证润滑油质量的有效措施。

  高位油箱是一种保护性设施，机组正常运行时，高位油箱的润滑油由底部进入，经油过滤器过滤后，从高位油箱返回润滑油箱。当油泵发生故障时，高位油箱的润滑油将沿着油路靠重力作用流入润滑处，以维持机组运转过程中的润滑需要。高位油箱要有一定的储油量，一般应维持不小于5min的供油时间。在润滑油泵出口到润滑油进入润滑处之前的总管线上，需要设置止回阀，如果油泵故障而不能供油时，则止回阀立即关死，使高位油箱的润滑油必须经轴承等润滑处进入回油管线，再返回润滑油箱，防止高位油箱的润滑油短路，从而避免机组运转过程中轴瓦烧坏。

  三、润滑油的性能对润滑系统的影响及润滑油的选用

  在压缩机中，润滑油在机组运行过程中起着重要的作用，主要体现在：

  1、润滑作用：减少运动部件的摩擦磨损，延长使用寿命。

  2、降低温度：润滑油在机组内不断循环，带走机器工作过程产生的热量，提高压缩机的效率和可靠性。

  3、密封作用：润滑油在轴封间起密封作用，形成油封，防止制冷剂泄漏。

  润滑油的性能指标主要有：粘度、浊点、凝固点、闪点、化学稳定性、击穿电压，与制冷剂的互溶性、流动性、抗泡性等。

  粘度是润滑油的一个主要性能指标，不同的制冷剂对粘度的要求也不同。压缩机中润滑油的粘度过大和过小都是不利的。粘度过大会使压缩机摩擦功率和摩擦发热量增加，启动力矩增大，机器效率降低；粘度过小不能建立所需的油膜而加速轴承处的磨损。在液体润滑的条件下，润滑油的粘度越大，其承载能力越大。(欢迎转载或分享，转载请注明来自中国压缩机网)因此，为了使润滑油很好地发挥润滑作用，润滑油的粘度必须根据所选的制冷剂种类、机器的承载能力等而进行合适选择。

  润滑油的浊点是表示当温度低至某一值时，润滑油开始析出石蜡（即润滑油变得混浊）时的温度。润滑油的浊点温度应低于制冷剂的蒸发温度。否则，在油中析出石蜡，积聚在节流阀处引起堵塞，或积存在蒸发器的传热表面，降低传热性能。

  润滑油在加热时蒸汽与火焰接触时，发生闪火的最低温度称为闪点。对于常用的制冷剂用润滑油，其闪点都在160～170℃以上。

  润滑油应具有良好的化学稳定性和抗氧化性，否则在高温或金属的催化作用下，与制冷剂接触反应，生成焦炭、酸性等有害物质。

  因此，根据离心式压缩机的工作特点，润滑油的性能要求为：合适的粘度、与制冷剂匹配、挥发性小、闪点高、良好的化学稳定性、不含水和其它杂质等。CFC、HCFC/HC类制冷剂大多选用矿物油，HFC类制冷剂大多选用合同油。根据负荷大小，离心式压缩机可选用的润滑油有RL22、RL32、RL68等润滑油。润滑油品种繁多、性能各异，在润滑油的选择上，可根据轴承类型、运行速度、载荷大小以及工作环境等情况适当选择。对润滑油粘度的选择，一般原则是承载能力大、运行速度低、环境温度高的条件下，选用粘度比较大的润滑油；否则，采用粘度小的润滑油。环境温度高时，选择闪点温度高的润滑油。

  四、润滑系统常见问题及其解决措施

  1、润滑油箱液面下降

  离心式压缩机在运行一段时间后，会出现润滑油箱液面下降的现象。可能主要因下列原因引起：

  （1）油冷却器漏油，使润滑油漏入制冷剂中；

  （2）油压太高或油封间隙太大，润滑油从油封处漏出；

  （3）管路、法兰连接密封不严出现漏油。

  如果出现以上所述的漏油问题，应检查油冷却器、连接处垫片、系统油压或油封零件磨损情况，并根据具体问题相应地更换零部件或调整系统参数。

  2、油压下降

  离心式压缩机运行过程中，油压下降，可能原因有：

  （1）油过滤器堵塞，油压损失太大；

  （2）油泵磨损严重，供油压力不足；

  （3）轴瓦损坏，轴瓦间隙大，泄油量大大增加；

  （4）油温升高，润滑油粘度下降，泄油量增加；

  离心机润滑系统出现以上故障时，可采用相应的措施进行解决：

  （1）解体检查清洗润滑油过滤器；

  （2）检查油泵更换磨损零件；

  （3）检查轴瓦磨损情况并视情况决定是否要更换轴瓦；

  （4）增大冷却油的冷媒量，使油温降低。

  五、润滑系统的保护

  离心式压缩机中还需对润滑系统设置一些保护措施，以防机组出现故障时保护压缩机不受到损坏。

  1、润滑油油温保护

  润滑油的粘性和油性受润滑油的温度影响很大，润滑油温度低，其粘性增加，则相应的流动性和润滑性降低，在机组运行时可能引起油膜振荡而不能平稳运行。润滑油油温高，油的粘度降低，流动性增加，这对形成油膜是不利的，使油膜减薄，承载能力降低。如果油温太高时，还可能导致润滑油碳化、润滑油性能下降。因此在离心式压缩机中常设有油加热器和油冷却器，一般情况下油温低于35℃时接通加热器加热，在40℃时断开加热器停止加热，通常油温波动范围维持在5℃的范围以内。

  保护温度的具体设定由压缩机的设计而定。例如，某厂的离心式压缩机的油温保护设置为：主机运行后，供油温度持续60秒高于52℃，显示故障不停机。主机运行后供油温度持续60秒高于57℃，自动关导叶并停机。

  2、油压保护

  压缩机在供油压力低时，应进行保护，否则，润滑油不能连续而充分地供给轴承，在润滑处不能很好地形成油膜，或引起油膜局部破坏，将导致轴瓦烧坏。因此机组在运行时，需对油压监控和保护，以保证机组免受损坏。

  如某离心式压缩机的油压保护：油泵启动后持续120秒油压差小于250kPa，显示故障，主电机不启动。主机起动后供油压差小于120kPa，如果持续15秒，显示故障不停机；小于100kPa持续3秒则停机。

  结束语

  在离心式压缩机中，润滑系统是压缩机的重要部分，润滑系统的优劣直接影响到压缩机的运行性能和机器的使用寿命，是离心式压缩机可靠性有效保证的一大因素。因此离心式压缩机中，熟悉理解润滑的原理和掌握润滑系统，正确选择润滑油，设计有效的监控和保护，正确分析故障而采取有效措施，可实现离心式压缩机安全、稳定、长期的运行。

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