吳磊，孫大新，李韶輝，梁德君，劉中國，王輝

(中國石（shí）油大連（lián）潤滑油研究開發中心)

摘　要：離心式壓縮機作為化工煉（liàn）化企業核心生產設備，其潤滑油油箱泡沫問題會（huì）導致壓縮機軸承潤滑不良，引起機組振動，嚴重時會造成安全生產事故。文章從離（lí）心式壓縮（suō）機潤滑（huá）油油質、潤（rùn）滑係統故障、潤滑係統油（yóu）箱設計等方麵分析了離心式壓縮機潤滑油油箱泡沫產生的原因，為石油化工行業以及其（qí）他生產行業潤滑油油箱泡沫問題分析解決方案提供了參考借鑒，對於保證安全生產、提高經（jīng）濟（jì）效益具（jù）有重要意義。

關鍵詞：離心式壓縮機；軸承潤滑；泡沫；潤滑係統；油箱設計

0  引言

離心式壓縮機屬於速度型壓縮機的（de）一種，其工作原理為氣體介質經過高速旋轉的葉輪，獲（huò）得速（sù）度能和壓力能，速度能通（tōng）過擴壓器作用進一步轉化為壓力能（néng），氣體壓力（lì）的增（zēng）加有利（lì）於氣體介質正（zhèng）常輸送（sòng）至下（xià）一工藝流程。我國石（shí）油化工生（shēng）產企（qǐ）業從60年代開始大量運用（yòng）離心式壓縮機，近幾十年新建（jiàn）的煉油廠、化工廠均采用了離心式壓縮機[1]。離心式壓（yā）縮機（jī）具有流量大、轉速高、工作效率高等特點，離心式壓縮機正常平穩的運行對於企業的安全生產起到至關重要的作用，其輔助係統是其平（píng）穩運行的先決條件（jiàn），離心式壓縮機輔助係統包括潤滑係統、密封係統、電氣儀（yí）表（biǎo）係（xì）統等，在實際生（shēng）產中又以潤滑係統故障導致壓縮機無法正常工作較為常見，潤滑係統故障中潤滑油油箱泡沫問題是一種必須引起足夠（gòu）重視（shì）的現（xiàn）象，潤滑油油箱產生泡沫會導致機組潤滑不良，從而（ér）造成壓（yā）縮機異（yì）常振動、軸承溫度升高，並且進一步損害壓縮機（jī）機組，甚至會造成壓縮機緊急被迫停車，給生產帶來巨大的經濟損失，所以及時有效地分析解決壓縮機（jī）機組潤滑油油箱泡沫問題對（duì）於保障機組正常運轉很有（yǒu）必要。本文從離心式壓縮機所用潤滑油性能以及離心式壓縮機潤滑（huá）係統故障、機組潤（rùn）滑油油箱結構設（shè）計等方麵綜（zōng）合討論了油箱泡沫問題（tí）產生的原因，為石油化工行業（yè）以及其他生產行業潤滑油油（yóu）箱泡沫問題分析解決方案提（tí）供參考借鑒。

1　離心式壓縮機（jī）潤（rùn）滑油性能分（fèn）析

1.1用油簡介

離心（xīn）式壓縮機目前普遍應用於石油（yóu）、化工、化肥等重要生產流程（chéng）中，往往是重要生產工藝中的“心髒裝備”[3]，離心式壓縮機基本結構由定（dìng）子和轉子組成，定子由氣缸和隔板組成，轉子是高速旋轉組件，包括主軸、葉輪、推力盤等組件，見圖1。離心式壓（yā）縮機主（zhǔ）要潤滑部位指（zhǐ）轉子部分高速旋轉的軸承摩擦副，除此之外，潤滑部位還包（bāo）括離心（xīn）式壓（yā）縮機原動機（jī）(電動機和汽輪機)的軸承摩擦副以及連接原動機和壓縮機的（de）齒輪（lún）箱中的齒輪摩擦副（fù），離心式壓縮機潤滑油一般起著潤滑、冷卻、防鏽、密封等作用[4]。

離心（xīn）式壓縮機潤滑油應選用設備說明書推薦的油品，通常與原（yuán）動機選用同（tóng）一油品，便於減少輔助設施和操（cāo）作管理。離心式壓（yā）縮機大多為汽輪機驅動（dòng），因此通常選（xuǎn）用汽輪機油作為離心式（shì）壓縮機機組潤滑油。GB11120－2011《渦輪（lún）機油》規定了不同質量級別的汽輪機（jī）油（yóu）劃分標準[5]，離心式壓縮機在用油標（biāo）準（zhǔn）一般參考GB/T7596－2008《電廠運行中汽輪機（jī）油質量》[6]。

圖1 離心式壓縮機結構（gòu）簡圖

1.2油（yóu）品性能分析

離心式壓縮機潤滑油油箱出現油沫問題時首先需（xū）要關注潤滑油質量（liàng）問題，在對潤滑油分析檢測時，需著（zhe）重關注潤滑（huá）油抗泡性能及空氣釋放（fàng）值。潤滑油在實際使用過程中，與空氣接觸，空氣被泵吸入或者通過機械攪拌（bàn）進（jìn）入油中，將會產生夾（jiá）帶空氣或泡沫。

泡沫是指浮（fú）在潤滑油表麵直徑較大(＞1mm)的氣泡;分散在油中使油品呈現霧狀、短（duǎn）時間難以透明、直徑較小(＜1mm)的氣泡叫做夾帶空氣或者分散起（qǐ）泡。潤滑油抗泡性能測試是表征（zhēng）油品（pǐn）表麵（miàn）泡沫消除難易程度或者（zhě）表麵泡沫穩定性的方法[7]，抗泡性能可以（yǐ）通過添加抗泡劑來改善，抗泡劑是一種可以降（jiàng）低液體與空氣界麵間表麵張力的添加劑，抗泡（pào）劑的正確使用（yòng）可以使潤（rùn）滑油油品泡沫特性大為改善。

空（kōng）氣釋放值是用來（lái）表征油中霧沫空氣或分散氣泡能否快速析出的一種手段[8]。油品空氣釋放值與潤滑油基礎油（yóu）或者配方體係關係密切。分析離心式壓縮機潤滑油油箱出現泡沫問題時，油品抗泡性能不合格會使潤滑油油箱表麵回油產生的泡沫難（nán）以消除，累積（jī）的泡沫甚至會從油箱呼吸口溢出，空氣釋放（fàng）值?達標會導致油中夾帶霧沫空氣過多，油中（zhōng）空氣沒來得（dé）及完全釋放就被油泵（bèng）吸入進入下一個潤滑循環，在壓力（lì）突降或者油溫升高時，溶解的空氣從油中（zhōng）突然釋放出來，會導致泵的氣穴腐蝕（shí）和係統控製精度的下降[9]。

離心式（shì）壓縮（suō）機潤滑油?時間在苛刻（kè）工況條件下運行，自身會存在一定（dìng）程度（dù）的氧化或者降解，油品氧化（huà）產物為酸、油泥和水，這些物質會進一步促進氧化，造成抗泡性（xìng）及空放性能的下降。引起油品抗泡性能和空氣釋放值性能的下降除了油品本身老化原因之外，另一重要原因是潤滑油受到外在汙染。油品外（wài）在汙染因素很多，不同品牌潤滑油的混用由於配（pèi）方體係（xì）的不同會影響油品的使用（yòng）性能，係統運行（háng）之前潤滑油管路顆粒物質未清除幹（gàn）淨會導致顆粒物（wù）汙染，係統檢修期間管道殘存的化學（xué）物質會（huì）導致化學汙染，係統正常運轉時密封係（xì）統的泄露會導致原料汙染或者水氣汙染（rǎn）等[10]。

為了防止（zhǐ）因汙染帶來的潤（rùn）滑油（yóu）品質劣（liè）化而導致（zhì）離（lí）心式（shì）壓縮機油箱泡沫問題，首先（xiān）需要選用（yòng）高品質的汽輪機油保證油品使用壽命，新購進的汽（qì）輪機（jī）油與原用的不同油品混用時，需通過相容性實驗來判（pàn）定是否可以混用（yòng），係（xì）統檢（jiǎn）修過後加（jiā）入潤滑油之前需對潤滑管道進（jìn）行清洗，並保證清洗過後的潤滑油油品合格方可重新加（jiā）入正常運轉所需（xū）的油品，係統（tǒng）正（zhèng）常運轉時需做好油（yóu）品分析監測和補加油工作，從油品角度來保（bǎo）障設備的正常運行[11]。

表1　電廠運行中汽輪機油質量

如果能夠確定是因為油品原因導致離心式壓縮機潤滑油油箱出現油沫，對於油品（pǐn）理化指標的分析參照GB/T7596－2008判定是（shì）否需要加強（qiáng）油品過濾或者分水措施，油品使用時間過長或者其他原因導致空（kōng）氣釋放值（zhí）不合（hé）格可考慮重新換油，避（bì）免因為油沫問題造成（chéng）離心式壓縮機設備損壞。油（yóu）品抗泡性能不合格一（yī）般是因為油中（zhōng）抗（kàng）泡劑大量消耗造成，目前通用的方法是在線補加抗泡劑，抗泡劑補加時需要事先按照一定稀油比例稀釋，分少量多次加入。保證新加入（rù）的抗泡劑能夠（gòu）隨著（zhe）潤（rùn）滑係統（tǒng）的循環運轉充分分（fèn）散在油中（zhōng），改善油（yóu）品（pǐn）抗泡性能[12]。

2　離心式壓縮機潤滑係統故障分析

2.1潤（rùn）滑係統

一般離心式壓縮（suō）機潤滑係統由潤滑油箱、主油泵、輔（fǔ）助油泵、油（yóu）過濾（lǜ）器、油冷卻器、高位油箱等部分組成，潤滑（huá）油（yóu）油箱主（zhǔ）要作用是潤滑油存儲（chǔ）、回油沉降、脫氣處理等。油箱內部設有過濾擋板，用來保證回路潤滑油進（jìn）入吸油泵（bèng）之前具有充（chōng）分的停留時間，離心（xīn）式壓縮機上（shàng）部往往設有油霧分離器，油（yóu）霧分離（lí）器可以排除油箱中氣體和水分，油（yóu）霧分離器在（zài）壓縮機正常運轉之前開啟，保證油箱微負壓狀態，一方麵有利於軸承回油順利流入油箱，另一方麵使軸承（chéng）回油中夾（jiá）帶空氣或者水蒸氣及時排出。離心式壓縮機（jī）油站一般設有（yǒu）兩台油泵，主油泵用於正常供油，輔助油泵在潤滑係統出現故障或（huò）者主油泵出現問題（tí）導致供油不足（zú）時自動開啟（qǐ），潤滑油泵主要作用是為離（lí）心（xīn）式壓縮機各個潤滑點提供正常流量和壓力的潤滑油。離心式壓縮機軸承多是滑動軸承，正常運轉時軸和軸瓦之間會形成一層油膜，為了防止潤滑係統（tǒng）髒物質或者外來顆粒物進入壓縮機（jī）軸承影響潤滑油膜（mó），導（dǎo）致（zhì）軸瓦擦傷，在進油路會設有油過濾器，離（lí）心式壓縮機潤（rùn）滑油（yóu）過濾（lǜ）器精度一般為10μm，可以保證進入壓縮機滑動軸承潤滑油的清潔度。離（lí）心式壓（yā）縮機（jī）轉（zhuǎn）速（sù）一般較高，經過壓（yā）縮機軸承潤滑的油會有（yǒu）一定程度升溫，為了控製進油（yóu）溫度在正常範圍之內，進油（yóu）路會設有油冷卻器（qì），油冷卻器一般分為主用和備用（yòng）兩台（tái），經過油冷（lěng）卻器的（de）潤（rùn）滑油以正常油溫進入潤滑軸承，起到潤滑冷卻作用。高位油箱（xiāng）是為了保證主潤滑油泵和輔助潤滑油泵同時不能正（zhèng）常供油，壓縮機采取緊急停機措施之（zhī）後（hòu）仍能提（tí）供一定量的潤滑油，高位油箱潤滑油依靠重力作用沿進（jìn）油管進入潤（rùn）滑點，以維持潤滑需求，一般高位油（yóu）箱儲油量不小於5min供油時間[13]。

2.2故障分析

離心式壓縮機油箱出（chū）現油沫，在分析檢測油品各方麵性能指標（biāo）合格之後（hòu），需要考慮壓縮機潤滑係統故（gù）障導致油（yóu）沫現象發生。多數（shù）情（qíng）況（kuàng）下油泵抽（chōu）空或者（zhě）漏氣會使潤（rùn）滑油產生大量泡沫，吸油泵抽（chōu）空或（huò）者漏氣導（dǎo）致油箱起沫問題（tí）較為嚴重，這意味（wèi）著進油路夾（jiá）雜（zá）著大量（liàng）氣泡的潤滑（huá）油會流經離心壓縮（suō）機軸承，帶有氣（qì）泡的潤滑油難以形成連續穩定的潤滑油膜（mó），造（zào）成壓縮機軸承異常震動，遇（yù）到這種情況需要快速查找油泵吸入口漏氣點，做好泄漏（lòu）措施，避免更大的事故發生[14]。離心式壓縮機油箱油霧分離器故障亦是造（zào）成（chéng）油箱潤滑（huá）油起泡原因（yīn）之一，油（yóu）箱設置油霧分離器主要目的（de）是使壓縮機齒輪箱、油箱產生負壓，使壓縮機、電機或（huò）汽輪機軸承回油順暢，消除壓縮機軸（zhóu）封處和（hé）電機油封的漏油，同時通過電機驅動的油（yóu）霧分離（lí）器能夠及（jí）時（shí）把回油中的溶解空氣或者水汽抽出（chū），避免在油箱累積進入吸油泵，使進油路出現（xiàn）油沫，帶有油沫的潤滑油（yóu）進入離心式壓（yā）縮機軸承，造成潤滑（huá）不良。油霧分離（lí）器故障會使回油中夾帶的部分空氣難以排出去，在油箱中形成累積泡沫，壓縮（suō）機油箱（xiāng）出現油沫問題可以（yǐ）檢查油霧分離器是否（fǒu）工作正常，油（yóu）箱負壓是否保持在正（zhèng）常（cháng）範圍之（zhī）內。

3　離心式壓縮機潤（rùn）滑油箱係統設計（jì）原因分析

如果是新機組剛投（tóu）入運轉（zhuǎn）出現油箱起（qǐ）泡問題，可以懷疑是油箱係統設計不良導致潤滑油油箱出現大量油沫。目前離心式壓縮機油箱設計?要參考API614標準[15]，但API標準並沒有對油箱設計參數提出具體要求，油箱設計一般需遵（zūn）循以下幾個原則[16-17]:

(1)油箱必須有足夠大的麵積，一方麵滿足油品散熱要（yào）求，另一方麵保證潤滑（huá）油在（zài）油箱（xiāng）中具有足夠的停留時間，從而（ér）能夠充分地進行沉降分（fèn）離以及泡沫分離（lí），油箱容積的大小與潤滑係統（tǒng）需要（yào）潤滑油量以及吸油泵額定功率有（yǒu）關;

(2)油箱中需安置熱交換器，用來機組冷啟動（dòng）時對潤滑（huá）油（yóu）預熱;

(3)油箱管口及接（jiē）口處需妥善密封，防止潤滑（huá）油被（bèi）外界汙染;

(4)油箱內部應該有隔板設置，使軸承回（huí）油進入吸入泵之前有充分的停留時間;

(5)吸油泵盡量遠離回油管線，增（zēng）加油液循環距離，使油箱中潤滑油能夠及時沉（chén）降雜（zá）質、分離油（yóu）沫和水分;

(6)回油管線要插入油（yóu）液麵以（yǐ）下（xià）或者設（shè）置回（huí）油擋板（bǎn），用來降低回油流速，避免因為回油造成（chéng）油箱潤滑（huá）油衝擊擾動，造成大（dà）量起泡現象。其結構見圖2。

圖2 離心式壓縮機潤滑油油箱結構簡圖

油箱設計製造的不合理一方麵造成（chéng）回油衝擊液麵，底部沉（chén）降雜質等贓物帶入（rù）油中，使油品抗泡性能變差，但壓縮機停（tíng）止運轉之後，油箱液麵趨於穩定，泡沫（mò）現象消（xiāo）失，另（lìng）一方（fāng）麵會導致（zhì）回油在油箱沒有充分的停留時間，來不及釋放油中夾（jiá）帶的空氣（qì）或水（shuǐ）氣，會（huì）在油箱形成泡沫累（lèi）積（jī），影響機（jī）組正（zhèng）常（cháng）潤滑。油箱設計構造的更改需事先聯係油箱（xiāng）係統生產廠家，在（zài）不影響潤滑油進油路（lù）潤滑油（yóu）量和回油流量的情況（kuàng）下可做部（bù）分係統改造。

4　結論

離心式壓縮機一般（bān）推薦使用汽輪機油，離心式壓縮（suō）機潤滑油油箱出（chū）現泡沫問（wèn）題現象可分為油品性能原因、潤滑係統故障原因、潤滑係統油箱設（shè）計（jì）原因等（děng），其中油（yóu）品性能原因要重點關注潤滑油空氣釋（shì）放（fàng）值指標及抗泡性能指標，分析油品是否因老化或者受到外在汙染導致性能下降，潤滑係統故障原因的分析要著重查看吸（xī）油泵、油霧分（fèn）離器等裝置的前後工作狀（zhuàng）態，係統油箱（xiāng）設（shè）計原因需要（yào）聯係油箱生產廠家（jiā）進行部分係統改造，要綜（zōng）合離心式壓縮機正常運轉（zhuǎn）工況及其他輔助係統設備結構構造分析解決油箱泡沫問題（tí）。

參考文獻:

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[16]左成柱（zhù）.離心壓（yā）縮（suō）機潤滑係統設計原則及關鍵參數（shù）確（què）定

[17]董清（qīng）久，馬明生，王麗州.大型離心壓縮機潤（rùn）滑油（yóu）係統結構分析與優化設計

（中國潤滑技術（shù）論壇(2015)暨中國內燃機（jī）學會油品與清潔燃（rán）料分會第五屆學術（shù）年會）