離心式分離機在潤滑油系統(tǒng)中的應用技術

馬明生

摘 要：本文件系統(tǒng)全面地介紹了應用離心式分離機的技術原理，結構特征和使用注意事項.分離機系統(tǒng)為保障壓縮機系統(tǒng)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，進而提升流程裝置的可靠性有著重要的應用價值.正確理解和配置分離機系統(tǒng)，有利于提高壓縮機系統(tǒng)的技術成套水平和整體工作效能，優(yōu)化設計方案，對于提升出口產(chǎn)品競爭力，拓展國際市場空間具有重要意義.

本文件可用于規(guī)范設計指南和技術培訓文件，也可用于指導用戶采購.

關鍵詞：油系統(tǒng) 離心式分油機 原理 應用

1 技術原理

本文件所引用的商標和型號等產(chǎn)品信息的相關權利全部為原技術專利商或制造商所有，任何被提及的技術和產(chǎn)品細節(jié)均為公開渠道消息獲得.

本文件不分析化學合成油作為潤滑油系統(tǒng)工作介質(zhì)時的技術細節(jié).

離心式分離機用途極為廣泛，本文件只介紹在離心式壓縮機油系統(tǒng)的技術應用.

離心式壓縮機作為氣體增壓機械應用廣泛，隨著其產(chǎn)品大型化和通用范圍廣泛.對機組的安全運行提出了更高的要求，對軸承潤滑油的要求亦不斷提高.

離心式分離機（Purifier）作為一種油品延壽設備，能夠增強和維持潤滑油品質(zhì)（部分品牌潤滑油初始充裝前的技術參數(shù)不能滿足壓縮機使用要求，必須經(jīng)過預處理使其達到安全使用要求），直接關系到機組運行的平穩(wěn)可靠和安全.

分離機是一種離心式沉淀設備，作用是將待分離油中的雜質(zhì)顆粒和水分分離，基本原理是利用碟片之間的微小間隙和分離機高速旋轉(zhuǎn)的離心力將雜質(zhì)顆粒和水分等密度較大的成分分離出去.

SJ-G型分離機模塊（MKK）剖視圖

在分離機中被處理的油品是被分散的物質(zhì)，即兩項甚至是多相（當溫度較高時）混合物，其中的一相是液態(tài)連續(xù)相，其他分散相是固體或液體.各相之間不能互相溶解.各相之間有比重差.工作液體中固相物質(zhì)的體積濃度小于25%.被分離的顆粒和液滴不能小于0.1μm（這是離心分離機的分離極限，也是其他形式分離機尤其是多重親水過濾結構難以企及的數(shù)量級）.這些因素是離心分離的技術基礎條件.

分離機的核心工作模塊是分層堆疊碟片，因此也稱為碟片式分離機 （Laminated Centrifuge）.

離心分離是強制沉降的過程，其實現(xiàn)過程遵守斯托克斯定律（Stokes Law），具體參見參考文獻1.

碟片結構縮短了沉降的路徑，并增加了沉降面積，堆疊的碟片保證了分離界面是一個圓柱體，這樣就在給定的空間里實現(xiàn)了最高的分離效率.

分離機正常工作轉(zhuǎn)速可達10000～12000rpm，在轉(zhuǎn)鼓筒內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)的碟片組可達5000～7000的重力因數(shù)（離心加速度與重力加速度比值），進而實現(xiàn)高效分離.分離機能夠去除3μm直徑的金屬微粒，金屬污染物的，分離脫離效率大于95%，對于游離水的分離脫離效率也能達到99.9%.

經(jīng)過分離處理的輕組分潤滑油被轉(zhuǎn)鼓集成的向心泵（Centripetal Pump）排出，排放壓力一般大于0.5barg，被輸送回油箱，完成一次循環(huán).被分離出的重組分被強制沉降在搜集腔底部.

分離機采用三相異步交流電機驅(qū)動，通過同步皮帶或蝸桿副傳送驅(qū)動分離機轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)，吸入側(cè)一般壓力較低，內(nèi)置吸入泵或外配置獨立的吸入泵組，吸入泵的工作流量應與分油機的工作流量相匹配.

作為一種高速回轉(zhuǎn)機械，結構緊湊，離心式分離機用途極為廣泛，運動機構無往復摩擦部件，運行平穩(wěn)，單元設備較少，系統(tǒng)流程簡單，使運行有很高的可靠性，服役壽命持久.這也是所有高速回轉(zhuǎn)機械的普適優(yōu)勢.

限于篇幅，分離機結構和各個部件的功能和名稱見具體的產(chǎn)品目錄.

有一種觀點認為，長期使用離心式分離機會將油品中的有效添加劑成分誤分離導致潤滑油性能急劇下降，這種觀點缺乏科學依據(jù)，潤滑油添加劑多為化學合成復合添加劑（例如鹽類，胺類，磺酸系列， 硫磷酸系列， 烯酐系列等約10類），具有親油的分子結構，采用純物理方法是無法將其與潤滑油基礎油分離的.也正因為添加劑的化學穩(wěn)定性強，決定了多數(shù)廢棄潤滑油不能隨意傾倒.

MAB 103型分離機模塊（ALFALAVAL），不含外圍冗余和輔助模塊

2.選型原則

根據(jù)用戶使用習慣和機組用途需求，離心式分離機一般分為間歇式工作制和連續(xù)工作制兩種.前者多位撬裝移動式，供多機組主油箱分享使用.后者一般用于公用油系統(tǒng)或重要設備的油系統(tǒng)，可采用撬裝固定式，也可采用液位聯(lián)鎖信號內(nèi)反饋驅(qū)動的核心模塊，缺點是一次性投資成本偏高，每套主油箱均需單獨配置一臺分離機.

分離物排放方式通常為手動排渣型，應用于苛刻工況的連續(xù)在線作業(yè)的分離機，當需要實現(xiàn)自動在線清洗時，需要專用的氣源和水源條件，具體要求見制造方需求文件.

分離機的處理量選取原則，一般為設計輸出潤滑油量的1%和油箱全部注油量在24小時之內(nèi)處理完畢所需單位時間流量二值中取較寬松要求值.

撬裝移動式LOP Master型分離機 （GEA Westfalia），含輔助設備和控制模塊

盲目地選取過大處理流量的分離機會大幅增加投資成本，同時也沒有必要，大流量分離機一般為訂制設計，主要用于船舶化工食品等連續(xù)過程工業(yè)，高速旋轉(zhuǎn)的工作特性決定其底部支座必須有足夠的重量平衡軸向力和離心力，對安裝空間和固定都有專用要求，更不利于搬運和移動操作.

離心式分離機的最高處理量不宜超過45Litre/min.正常以5～15Litre/min區(qū)間性價比最佳.

分離機基本模塊應包含轉(zhuǎn)鼓筒部件，機身部件（內(nèi)置傳動系統(tǒng)和排渣搜集系統(tǒng)），驅(qū)動電機，儲水罐和連接導管.

自動控制系統(tǒng)，過程參數(shù)監(jiān)測，報警和顯示系統(tǒng)，交互式操作面板，布線集成到接線箱和一體式輸油管，動力電源接線等是選配模塊，可以根據(jù)用戶的要求分模塊供貨.

自動化集成程度高的分離機系統(tǒng)具有很好的可操作性和維護性，大幅降低了對操作者的專業(yè)知識技能要求.

專用工具包是賣方的強制供貨范圍.不同制造商的專用工具不盡相同.

3.注意事項

分離機不能在超出定義的工作參數(shù)范圍外工作.

離心式分離機是高速旋轉(zhuǎn)設備，轉(zhuǎn)子部件在工作時具有很高的動能，使用和拆裝前必須閱讀操作手冊等技術文件.絕對禁止在工作狀態(tài)拆解.

分離機開機和關機有專用步驟要求.

更換旋轉(zhuǎn)部件后，應考慮動平衡測試合格后回裝.

由于分離機工作時處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，為降低設備重心，大量設備置于底部配重，這時撬裝盤的腳輪定位結構必須鎖緊制動.

分離機正常工作時是不需要外添加循環(huán)水的，僅需要按照量杯（作為專用工具隨設備附帶）量取定量純凈水作為水封.

分離機工作時距離主油箱距離不宜大于5米.

在分離機停機時將分離出的顆粒整理，取樣分析后妥善處置.

潤滑油在低于40℃時不能投入使用，分離機只在較小的粘度（例如5～20 mm2/s）和較高的溫度（例如50～75℃）能達到理想最佳的分離效率.潤滑油在低溫時具有很大的粘度，使用分離機會導致電機超負荷甚至發(fā)熱損壞.

電氣儀表設計條件應遵守買方工程項目文件（Material Requirements）體系的統(tǒng)一要求.

撬裝固定式SJ-G型分離機 （MKK），含沖洗排渣和控制模塊

參考文獻：

[1]< Industrial Separation Processes Fundamentals>.André B. de Haan Hans Bosch. DE GRUYTER

[2].Warren L. McCabe Julian C. Smith Peter Harriott. McGraw Hill.