无油润滑技术在化肥生产过程中的作用和当前应用情况

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发表于 2002-5-27 23:00 |只看该作者 |正序浏览

无油润滑技术在化肥生产过程中的作用和当前应用情况

戴光滋

无油润滑技术在化肥行业中使用已有30多年历史了。近20多年来，无油润滑技术应用水平有了飞跃发展。由于多种新材料的出现和新型结构的使用，零件密封性能大幅度提高，工作寿命有了保证。众多化肥厂的使用总结充分表明：采用无油润滑技术不仅可以节约用油，可以净化气体，而且还在多种场合，稳定了零件工作寿命，从而保证了台机输气水平。如今无油润滑技术在为化肥生产节能降耗和稳定生产状况等方面起到了较大作用，越来越多企业在各种机台上采用了无油润滑技术，可以说，如今无油润滑技术已经以种种成功事例向人们证实了自身的价值，并正在消除60、70年代初期，由于应用水平较低而对其产生误解。无油润滑技术正在化肥行业生产过程中发挥出其良好的作用。

1 无油润滑技术在化肥生产过程中的作用

1.1 节约用油

无油润滑技术是以压缩机运行时可以不再向气缸和填料函注油润滑为特点，因而能为企业生产过程节约大量高级润滑油。以L3.3压缩机为例，每年1台机耗用7.5t润滑油，如果有10台L3.3机全部采用无油润滑技术，则全年可节油75t，价值30万余元。

1.2 净化气体

采用无油润滑技术的气缸在运行时不再有润滑油注入，因而被压缩气体在输出时不会夹带油雾，这对化肥生产十分有利。七级压缩的六级缸中采用无油润滑，可避免油雾带入铜液，保证精炼系统的效果。而联醇生产的系统中则可以避免原料气中油雾带入甲醇合成塔，防止触媒中毒而延长其工作寿命。同样道理七级缸中没有润滑油注入，杜绝了油雾进入氨合成塔，从而避免由于合成触媒沾附油雾而形成的早期老化。据有关研究部门测定，年产5万t合成氨系统由压缩机进入合成塔的原料气中含油量每年约3.5t。有生产实践证明，由于压缩机六七段全部采用无油润滑运行，触媒使用寿命从1年延长到了2年。

1.3 无油润滑技术解决了部件的密封性能和工作寿命

由于近年来一系列无油润滑新材料、新结构的推出，使得活塞环和密封圈的工作性能大有改善，特别是高压活塞环和密封圈密封性能良好、工作性能稳定。大量的应用实践证明，采用无油润滑技术，能够解决设备密封部件的密封性能和工作寿命问题。例如，从企业使用实际情况来看，作为气缸密封元件的活塞环工作寿命问题，在4M8（3）机的六段曾经很成问题，六段气缸在注油的情况下，活塞环工作寿命仅1个月左右，而且存在这样情况的单位很为普遍。这样的情况在4M16-73/314和4M20-75/320压缩机高压段也同样存在；再如，当前为了减少气缸回气提高机台出率，而将压缩机设计成取消平衡段结构，杜绝回气损失是这种压缩机的优点，但要获得效果，在实际运行中对活塞环密封效果和工作寿命要求较高，否则气体在气缸间窜漏会严重影响正常生产。问题曾发生于4M20-73/320机的取消平衡段的五六段气缸中，由于活塞环易被磨损导致气体窜漏，频繁地停车更换，致使原设计意图和机台的效率根本无法达到。所有这些问题，通过采用无油润滑技术都得到了解决。上述压缩机高压段活塞环工作寿命普遍达到4000h水平。因此，采用无油润滑技术，解决了高压段气缸的活塞环工作寿命问题，这是当今无油润滑技术应用的一个十分重要的特点。

除此之外，无油润滑技术在解决填料函泄漏问题上也颇有建树。早在10多年前，无油润滑技术就较好地解决了卧式循环机填料函的使用寿命问题，对于化肥行业当前最普遍采用的2DZ5.5系列循环机填料，稳定工作寿命已达8000h水平。而对于当时出现的压缩机，例如4M8（3）、H8、H12、4M16、4M20等机型，由于填料函都设计在中低压段，所以其工作寿命矛盾不太突出。随着生产形势的发展，多种新型压缩机被压缩机制造厂推出，并得到了应用。这些压缩机为追求高效低耗，设计上对气缸排列有了变动，出现了高压段填料函，是这类压缩机的特点之一。解决此类高压填料函工作寿命问题的要求，也随着这些设备的投运而提了出来。压缩机高压段填料，其工作压力虽然和循环机基本一致，但是压缩机排出气体温度远高于循环机，这是压缩机高压填料的工作寿命比循环机填料难以提高的原因之一。例如6M12六段填料函，MH92七段填料函和取消平衡段的4M20（11）-73/320六段填料函的情况均属于上述情况。6M12机设计为六列，每段气缸均单独为一列，故都要设置填料密封，六段填料工作压力最高，原设计结构无法密封，而使该机难以投入正常运行。MH92压缩机使用单位较多，其七段填料函在运行中发生泄漏的机台较为普遍。4M20（11）-73/320机采用单位不多，由于其填料工作寿命仅一个月，对使用单位生产稳定性造成较大威胁。上述机台的高压填料经改造采用无油润滑技术，密封性良好，工作寿命达到半年，彻底解决了高压填料函的工作寿命问题，为企业减少原料气的漏损，稳定生产，提高机台出率提供了条件。如今完全可以说，在压缩机上采用无油润滑技术，能够稳定实现密封，能在高压气缸内解决活塞环和填料密封的工作寿命问题。

1.4 无油润滑技术为化肥生产节能降耗、工艺改造的实现创造了必要的条件

当前为提高企业生存能力，节能降耗是一项重要的研究课题。例如有关研究单位正在推广一项原料气高压甲烷化的生产工艺就是一例。该生产流程中革除了精炼系统，显然对节能作用不小，然而原料气在甲烷化过程中，要求气体不含油雾，否则对于甲烷化转变效果有恶劣影响。河南遂平化肥厂由于成功地对H12机七段气缸实现了无油润滑运行，使得高压甲烷化工艺改造得以成功地实现。如今该厂在MH92压缩机七段气缸和填料函内成功地实行了无油润滑改造。多家采用高压甲烷化新工艺的企业都在压缩机上实行了无油润滑技术，从而使高压甲烷化新工艺应用成功。

2 当前无油润滑推广应用成功的主要技术关键

2.1 具有较高许用PV值的金属塑料复合材料的采用

60、70年代，较多企业采用无油润滑技术，而在高压段气缸中采用填充聚四氟乙烯材料作活塞环是导致改造失败的主要原因。填充聚四氟乙烯的确是一种能作为无油润滑活塞环的具有较好摩擦磨损性能的材料，可是在具有极高PV值的高压缸内其使用效果很差。工作寿命不超过1500h。80年代，金塑复合材料的出现和采用，这是高压段活塞环工作寿命得到保证的基本原因。

2.2 导向环、活塞环的新型结构的设计成功和使用

为延长高压段活塞环工作寿命，将导向环结构设计成节流减压型，将活塞环设计成双环，甚至于相镶型双环，这也是延长活塞环工作寿命的关键。

2.3 四氟预膜缸套的采用

缸套是活塞环工作时的对磨件。只重视活塞环的耐磨性，而忽视对磨件的性能改善，这显然是60、70年代无油润滑活塞环容易造成缸套运行后磨损量大的主要原因。如今无油润滑部件中，高压段气缸套均采用珠光体球墨铸铁作基体，使用前用聚四氟乙烯材料预膜。实践证明，经处理良好的气缸套，能延长活塞环使用寿命，而且高压段缸套本身磨损速率仅为0.02-0.03mm/1000h。

以上这些是无油润滑技术当今所具有的主要技术关键，据此无油润滑技术的应用，能发展到现今的水平。

3 当前推广应用无油润滑技术的特点

3.1 技术的推广应用已向大型机发展

60、70年代，小化肥厂采用较为普遍的L3.3机，其整机无油润滑技术早在1986年就通过了原化工部化肥司组织的技术鉴定。随着小化肥厂规模的不断发展，活塞力8t、12t、16t、20t，甚至于更大的压缩机陆续被企业采用，接着也就提出了无油润滑改造的要求。目前，对小化肥行业常用的H8、H12、4M8、4M16、4M20、MH12和6MD20等压缩机，其高压段气缸的无油润滑改造已十分成熟，并得到了较为广泛的推广应用，其应用技术总结从1993年起就已陆续在压缩机无油润滑技术协作组年会上作了介绍。如今上述各种机型的使用都已有了技术总结，无油润滑高压段活塞环工作寿命一般为4000h，缸套为8000h。这些压缩机的低压段改造推广应用较迟，由于工艺生产需要而进行，目前大多数只进行了二段改造，其应用总结自1999年年会开始介绍。

3.2 实践证明无油润滑元件密封性能良好，能保证台机输气量

无油润滑技术在行业内开始使用之初，由于选材的偏面和结构设计的不成熟，造成活塞环磨损严重，甚至于缸套磨损严重的情况，导致活塞环密封不良，从而影响机台输气量。如今随着新材料的采用、结构的完善，大量使用实践证明，设计良好的无油元件，其密封性能良好，磨损性能良好，保证了机台的输气量。在高压段气缸实行无油改造过程中，不少企业对所使用的无油润滑活塞环气密性作了各种鉴定，其中一种是测定系统低压段CO2含量的方法。通常六七段气缸的活塞环泄漏气体回到低压段，例如三段。由于六七段气体成分中CO2含量很少，如大量回气，低压段CO2含量就会降低。一般企业都制定低压段CO2含量指标值，当无油润滑活塞组件工作4000h后，低压段CO2含量仍然不小于控制值，就说明活塞环的密封性能合格。应用实践表明，高压段无油润滑活塞环在4000h的工作寿命期限内，密封性能良好，机台输气水平能够得到保证。

大型机台的低压段气缸改造无油润滑工作时间较迟，大约从1997年后陆续开始使用。特别要指出的是，我们在低压段气缸改造时，活塞环内侧没有采用弹力环。生产实践证明不采用弹力环低压活塞环气密性照样良好，改造后压缩机的台时产量水平能够得到保证。

3.3 无油润滑技术解决高压填料函泄漏效果显著

在压缩机填料函中，由于新型金属塑料阻流环和支承套等辅助密封元件的采用，使填充聚四氟乙烯平环密封圈在高压填料中工作性能稳定、密封性能良好，顺利地解决了高压填料函的工作寿命问题。当前在众多的压缩机、循环机中，要求改造的以2DZ5.5-1.9/285-320循环机最多，这是因为大多数使用该机的企业的填料函工作寿命在l-2个月之内，而改造以后填料函工作寿命一般达到1年左右。对于2DZ5.5-1.8/285-320及DZW系列的循环机改造效果也一样。对于当前所采用的H8、H12、4M8、M73和4M20等设备，由于其填料函设置在中低压侧，工作寿命矛盾不突出。只有6M12、MH92和6MD20等压缩机，填料设置在高压段，密封成了问题，因而改造要求迫切。如前所述，这些高压填料改造无油润滑效果良好，密封稳定，工作压力为31.4MPa场合，工作寿命达4000h；工作压力12.7MPa场合，工作寿命可达到8000h，深受企业欢迎。而对于那些填料设置在中低压的机台，改造十分方便，有些连原有填料盒都不用更换，所耗费资金有限。改造后的填料，如H8、H12填料工作寿命可达4年之久，从节约润滑油和方便维修方面考虑，这些机台的中低压填料也应该实施改造。

4 结语

综上所述，压缩机无油润滑技术已在化肥行业中得到了较广泛的推广应用，使企业在节约用油、净化气体和稳定设备运行周期等方面收到了较好效果。应该说，无油润滑技术为化肥企业节能降耗做出了应有的贡献，是一项值得推广的新技术。我们愿和所有有兴趣引进该项新技术的企业共同努力，将无油润滑技术更广泛更深入地推广应用，为化肥企业的节能降耗、降低生产成本作应有的贡献。