淺談PAP PLUS系列離心式空壓機(jī)漏油的治理

何湘岳

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

貴冶動力車間雜用空壓機(jī)是向全廠提供公用壓縮空氣的設(shè)備，即給一般的氣動設(shè)備以及設(shè)備清掃、燃油噴咀等設(shè)備供氣。隨著工廠生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，對雜用風(fēng)的需求量增加，動力車間1#動力中心工段原來的三臺往復(fù)式空壓機(jī)的容量遠(yuǎn)不能滿足要求，經(jīng)過充分論證后，先后加裝了三臺JOYC－8系列及兩臺PAP PLUS系列離心式空壓機(jī)。由于空壓機(jī)長時間連續(xù)運(yùn)行，加之密封元件的老化現(xiàn)象及設(shè)計上的缺陷，PAP PLUS系列空壓機(jī)(7#雜用)大齒輪軸封、齒輪箱底座等處出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。不僅造成潤滑油的浪費(fèi)及現(xiàn)場環(huán)境的污染，同時對設(shè)備的運(yùn)行造成一定的安全隱患。

2 PAP PLUS系列離心空壓機(jī)密封方式及漏油分析

PAP PLUS系列離心式空壓機(jī)大齒輪聯(lián)軸器側(cè)油封是采用剖分式橡膠軸封，由于空壓機(jī)長時間連續(xù)運(yùn)行，油封存在磨損及老化現(xiàn)象，從而致使大齒輪聯(lián)軸器側(cè)油封處出現(xiàn)漏油(圖滲漏點A處所示)。小齒輪軸封是采用迷宮式雙碳環(huán)密封，由于轉(zhuǎn)速很高，(7#雜用低速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速27374r/min，高速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速39236r/min)，為防止軸封處泄漏，在每級小齒輪軸封上設(shè)計了一路正壓，即引入一路壓縮空氣經(jīng)調(diào)壓閥調(diào)壓后進(jìn)入每級小齒輪軸封，從而加強(qiáng)了軸封處的密封性[1]。但與此同時，隨著小齒輪軸封的磨損，壓縮空氣通過軸封進(jìn)入齒輪箱和油箱，再通過油霧過濾器排走，這就使齒輪箱及油箱處于“正壓”狀態(tài)，造成了油箱回油管及油泵入口管等靜密封處容易出現(xiàn)漏油(圖滲漏點B、C所示)。空壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意簡圖如下:

3 治理滲漏點的解決方案

3.1 采用常規(guī)治理滲漏點的方法及劣勢

對于大齒輪聯(lián)軸器側(cè)油封出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，常規(guī)辦法一般采取更換橡膠油封才能徹底解決漏油問題，但所需備件費(fèi)用高且需停機(jī)處理。對于油箱回油管及油泵入口管等靜密封處漏油問題，常采用以下幾種方法:

圖1 PAP PLUS系列離心空壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意簡圖

(1)制作定型法蘭夾具加固，即按泄漏壓力、溫度及泄漏部位來設(shè)計夾具。

(2)扎鋼帶法，用厚度1～2mm的不銹鋼帶在泄漏處扎上一圈。

(3)填堵法，即往泄漏部位注入密封劑消除泄漏[2－3]。以上幾種方法雖然能解決一般的靜密封漏油問題，但對于處在“正壓”狀態(tài)下的空壓機(jī)齒輪箱及油箱，密封效果并不佳且維持時間不長。

3.2 一種既經(jīng)濟(jì)又實用解決滲漏點的方法及原理

經(jīng)過現(xiàn)場分析和論證，充分利用現(xiàn)場資源，以壓縮空氣為動力，設(shè)計一氣體射流泵使齒輪箱和油箱始終處于“負(fù)壓狀態(tài)”，從而從根本上徹底解決大齒輪聯(lián)軸器側(cè)油封、油箱回油管及油泵入口管等靜密封處的漏油問題。氣體射流泵主要由噴嘴、喉管入口、喉管、和擴(kuò)散管等組成(如下圖所示)。其工作原理為:當(dāng)具有一定壓力的工作流體通過噴嘴以一定速度噴出時，由于射流質(zhì)點的橫向紊動擴(kuò)散作用，將吸入管的空氣帶走，管內(nèi)形成真空，齒輪箱及油箱內(nèi)的低壓空氣被吸入，兩股流體在喉管內(nèi)混合并進(jìn)行能量交換，工作流體與被吸流體分子間相互碰撞，工作流體的速度減小，被吸入的低壓空氣流速增加，在喉管出口二者趨近一致，壓力逐漸增加，混合流體通過擴(kuò)散管后，大部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能，使壓力進(jìn)一步提高，最后經(jīng)排出管排出[4－5]。射流泵示意簡圖如下:

圖2 射流泵示意簡圖

4 設(shè)計氣體射流泵的基本理論及依據(jù)

射流泵各零部件的尺寸應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際要求所設(shè)計，各零部件尺寸決定射流泵效率的高低，設(shè)計時應(yīng)參照射流泵基本理論及依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場具體要求綜合考慮。

4.1 射流泵主要參數(shù)

工作流體流量q1;被輸送流體流量q2;總流量q3=q1+q2;工作揚(yáng)程h1:單位重量工作流體和被輸送流體在各自的進(jìn)口處所具有的能量的差值;射流泵揚(yáng)程h2:單位重量被輸送流體通過射流泵所獲得的能量;噴嘴出口面積f0;喉管面積fb;射流泵安裝高度Zs。

4.2 射流泵基本方程

對混合室(喉管)應(yīng)用動量方程:

(忽略a和b點的高度差，并將a點的高度定為0)

φ2:喉管流速系數(shù):φ2=0.975

對被輸送液體進(jìn)口到a-a斷面用伯努利方程：

φ3:擴(kuò)散管流速系數(shù)。φ3=0.9

由以上得出射流泵揚(yáng)程比

5 射流泵安裝位置

射流泵設(shè)計好后選擇安裝在離心空壓機(jī)油霧過濾器上，這樣既保證了油箱與齒輪箱始終處于“負(fù)壓”狀態(tài)，解決了漏油問題，又起到油、氣分離的作用，使隨空氣吸入的潤滑油霧經(jīng)過油霧器收集后返回油箱。在射流泵工作氣源上安裝一閥門，根據(jù)實際需要便于調(diào)節(jié)氣壓大小。射流泵現(xiàn)場安裝示意圖如下:

圖5 射流泵現(xiàn)場安裝示意圖

6 結(jié)語

1#動力中心PAP PLUS系列離心式空壓機(jī)增設(shè)射流泵后，通過實踐運(yùn)行，原滲漏點得到徹底治理，現(xiàn)場環(huán)境得到很大改善，節(jié)省了潤滑油，延長了軸封使用壽命，節(jié)約了備件、材料和維修費(fèi)用，杜絕了空壓機(jī)因軸封漏油導(dǎo)致停機(jī)檢修的現(xiàn)象，保證了設(shè)備的安全順行。由于此射流裝置對一般的箱體、軸承座滲漏點都能取得很好的治理效果，故目前此射流裝置已應(yīng)用到JOYC－8系列離心式空壓機(jī)及反應(yīng)塔送風(fēng)機(jī)上。

[1]朱報禎，郭濤.離心壓縮機(jī)[M].西安:西安交通大學(xué)出版社，1989:15－16.

[2]孫桓，陳作模.機(jī)械原理[M].5.北京:高等教育出版社，1996:35－37.

[3]楊和建，于光忠.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].保定:河北大學(xué)出版社，2010.292－293.

[4]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社，2001:28－30.

[5]陸宏圻.射流泵技術(shù)的理論及應(yīng)用[M].北京:水利電力出版社，1989:97－98.

[6]龍新平，蔡標(biāo)華.射流泵裝置性能的分析與計算[J].中國農(nóng)村水利水電，2004(01):22－23.