KK＆K離心壓縮機組油冷卻系統改造

付 明,高建濤

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司,云南曲靖 654211)

KK＆K離心壓縮機組油冷卻系統改造

付 明,高建濤

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司,云南曲靖 654211)

云南馳宏鋅鍺股份有限公司針對KK&K離心壓縮機組油冷卻系統存在的運行異常情況進行了原因分析,發現是冷卻器面積不足導致。通過理論計算,在現用離心壓縮機組上并聯安裝了一臺國產油冷卻器補足了相差的換熱面積,解決了存在的問題,降低了改造費用,取得了良好的改造效果。

離心壓縮機組；油冷卻系統；故障分析；選型；系統改造

鉛鋅冶煉生產中離心壓縮機組的工作況態直接影響到生產的正常進行,但運行參數決定了離心壓縮機組工作的安全性和使用壽命。云南馳宏鋅鍺股份有限公司1臺SF019,00-67離心壓縮機由德國KK&K公司制造。該機組于2005年5月投入運行,一直存在油冷卻系統運行不正常的情況,如系統油溫允許值要求＜50℃,＞65℃時主電動機便會聯鎖自動停機，而實際情況是系統油溫持續在60℃以上,長期處于報警運行；油泵出口壓力允許值為＜300 kPa,實際卻達到了500 kPa;系統油壓允許值在120～200 kPa,＜80 kPa時主電動機會聯鎖自動停機,實際達到了260 kPa;系統油壓差允許值為120 kPa,實際卻達到了280 kPa。基于上述存在的問題,為確保設備安全可靠運行,必須對油冷卻系統進行改造。

1 油冷卻系統工作流程

油冷卻系統工作流程[1-2]如下：主油泵從儲油槽向外抽油,然后通過冷卻器和過濾器把油輸送到各潤滑點,油經過回油管道返回到儲油槽內,見圖1。

圖1 油冷卻系統工作流程示意

2 存在問題及原因分析

2.1 存在問題

存在問題主要有：1)系統油溫過高造成冷卻系統長期處于報警運行,甚至可能出現連鎖自動停機,對生產存在著較大的安全隱患。2)系統油壓過高造成管道、閥門、儀表連接處滲漏,甚至出現爆管事故,對生產同樣存在著較大的安全隱患。3)機組所有軸承、軸瓦、密封圈長期處于高溫運行,縮短了其使用壽命,增大了檢修維護費用,尤其對于進口設備來說,檢修維護費用不菲。

2.2 原因分析

針對上述存在的問題,技術人員經過反復調試仍達不到理想的工作狀態,從油冷卻系統工作流程圖可以看出,主油泵出口到過濾器出口壓降很大,說明阻力就集中在冷卻器和過濾器，在調試過程中把過濾器的芯子拆除壓力也沒有變化，冷卻效果也不好，說明阻力就在冷卻器，只有增大冷卻器面積,才能降低壓降,同時確保冷卻效果。

3 解決方案及措施

如果采用更換國外進口的大面積油冷卻器,不僅價格昂貴,而且供貨周期長,因此,公司經過理論計算、論證研究決定,采用一種更為經濟實用的解決方案及措施,即選用1臺國產油冷卻器與原來的油冷卻器并聯使用,即可增大冷卻器面積又節約了資金的投入。

3.1 國產油冷卻器選型

1)原來油冷卻器面積核算公式[3-4]如式(1)：

式中：A為換熱面積。Q為熱負荷,Q=CMΔt,其中C為熱流體比熱,C=2 000 j/(kg·℃);M為熱流體質量流量，M=200×0.871÷60=2.9 kg/s，泵流量200 L/min,油比重 871 kg/m3=0.871 kg/cm3；Δt=進口油溫度 T1(80℃)-出口油溫度T2(60℃)=20℃。計算得Q=CMΔt= 2 000×2.9×20=116 000 J/s。K為總傳熱系數，K=1/[1/a0+ 1/a1×A0/A1+r0+r1×A0/A1+δ/λw×A0/Am]，其中a0為管外流體傳熱膜系數，a0=52 W/(m2·℃)；a1為管內流體傳熱膜系數,a1=67.6 W/(m2·℃);A0/A1為換熱器外表面積與內表面面積之比，A0/A1=12/10=1.2；A0/Am為換熱器外表面積平均值與內表面積平均值之比，A0/ Am=1.187；r0=r1，r1為流體污垢熱阻，r1=0.000 5(m2·℃)/W；δ為換熱管壁厚，δ=0.001 m；λw為壁管材料的導熱系數，λw=48 W/(m2·℃)。故代入計算得K=27.04 W/(m2·℃)。Δtm為兩流體之間的平均溫差，Δtm=油進口溫度(80℃)-水進口溫度(28℃)=52℃。故A核= Q/KΔtm=116 000/27.03×52=82.53 m2。

2)實際需要油冷卻器面積計算公式見式(2):

式中：A為換熱面積。Q為熱負荷，Q=CMΔt,其中C、M取值同式(1)；Δt=進口油溫度T1(80℃)-出口油溫度T2(42℃)=36℃。故Q=2 000×2.9×36=208 800 J/s。K為總傳熱系數,計算公式和各項取值與式(1)相同,但a0、a1分別為不銹鋼的管外流體傳熱膜系數和管內流體傳熱膜系數，a0=42 W/(m2·℃),a1=58 W/(m2·℃)。故代入得K=22.47 W/(m2·℃)。Δtm為兩流體之間的平均溫差,同式(1)。故A實=Q/KΔtm=208 800/22.47× 52=178.70 m2。

3)新增油冷卻器選型。通過理論計算找準了問題的根源，原廠家配置的油冷卻器換熱面積為82.53 m2，而實際所需換熱面積為178.70 m2，僅占所需換熱面積的46%，遠遠達不到實際換熱效果，還需增加換熱面積最少96.17m2。選型時考慮到各種因素增加了21%余量，根據國產廠家規格選用1臺117 m2的油冷卻器，安裝后的運行實踐,進一步證明原廠家配置的冷卻器換熱面積不足。

3.2 改造后實際運行參數

改造后實際運行參數見表1。

表1 改造后實際運行參數

4 結語

綜上,云南馳宏鋅鍺股份有限公司此次針對油冷卻系統的國產化改造是成功的。從經濟的角度出發沒有將原來的油冷卻器拆除更換大的油冷卻器，而是通過理論計算補足了相差的換熱面積,既解決了存在的問題,同時又降低了改造費用。改造后使用效果良好,排除了原先設備運行的安全隱患,延長了使用壽命,值得推廣。

[1] 錢頌文.換熱器設計手冊[M].北京:化學工業出版社,2006.

[2] 余建祖.換熱器原理及設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[3] 童景山.流體熱物性學[M].北京:中國石化出版社,2008.

[4] 郁永章.壓縮機工程手冊[M].北京:中國石化出版社,2012.

System Reformation of Oil Cooling System for KK&K Centrifugal Compressor Set

FU Ming,GAO Jiantao
(Yunnan Chihong Zn&Ge Co.,Ltd.,Qujing,Yunnan 654211,China)

Yunnan Chihong Zn&Ge Co.,Ltd.makes a cause analysis on operation abnormal condition of oil cooling system of KK&K centrifugal compressor set,lacking of cooler area is the cause.The existing centrifugal compressor set is provided with one domestic oil cooler in parallel to make up heat exchange area by theoretic calculation,by which it can resolve the existing problems, reduce reformation cost and obtain good reformation effect.

centrifugal compressor set;oil cooling system;fault analysis;type selection;System reformation

TH452

B

1004-4345(2015)01-0035-02

2014-10-16

付 明(1968—),男,工程師,主要從事企業設備管理工作。