GDR63高低壓油站遠距離放置的可行性分析

邱 健 杜寄勇 李樹茂

（濟南重工股份有限公司，濟南 250109）

高低壓油站設備主要應用于冶金、礦山、建材、電力等成套機械設備中，是這些重型機械設備中的集中潤滑系統之一，根據動靜壓潤滑的工作原理，在低速起、停設備時，使用高壓系統，正常工作時使用低壓系統，從而保證設備的正常運行，近而延長主軸承的使用壽命。

1 高低壓油站概述

高低壓油站由高壓系統和低壓系統兩部分組成，并且兩個系統共同使用一個油箱，高壓系統使用低壓系統冷卻后的介質；同時，高壓系統具有四臺高壓泵裝置（兩用兩備，常規情況下高壓系統無備用泵），低壓系統為重型機械標準JB/ZQ4586-2006規定的公稱壓力為0.63MPa的稀油潤滑裝置。

高低壓油站是循環供送稀油潤滑介質的集中潤滑設備。該潤滑設備低壓系統部分將介質供送到潤滑點（中空軸與軸瓦處），對潤滑點進行潤滑和冷卻后，再返回到油箱；該設備高壓系統部分將介質輸送到設備靜壓或動靜壓軸承部分，托起中空軸，對其進行潤滑和冷卻后，又返回到油箱；返回油箱的介質，將繼續參與系統的下一個循環。主要用于冶金、礦山、建材、電力等成套機械設備中，同時，可以應用于其他具有類似工況的機械設備上。

2 油站工作原理

2.1 低壓部分

低壓系統采用兩個齒輪泵，工作時，一臺齒輪泵（另一臺備用）從油箱吸入潤滑介質，吸入的介質由定量泵進行增壓后，經液控單向閥、過濾器、冷卻器、功能性閥門和硬管被輸送到設備的潤滑點，介質對潤滑點進行潤滑和冷卻后，沿著系統的回油管路進入油箱，介質經磁網過濾裝置過濾后返回油箱參與下一次循環。

高低壓油站設置了兩套低壓油泵裝置，正常工作時使用一臺低壓泵，當低壓出油口壓力小于設定壓力值時，自動啟動備用泵。當低壓出油口壓力達到正常值后，自動停止備用泵。

2.2 高壓部分

高壓系統工作時，兩臺高壓油泵裝置（兩臺工作，兩臺備用）從低壓管路吸入介質，吸入的介質由泵進行增壓后，經液控單向閥、功能性閥門和硬管被送到設備的靜壓或動靜壓軸承的油窩，托起中空軸并對軸承進行潤滑和冷卻后，沿著系統的回油管路進入油箱，介質在油箱內經磁網過濾裝置過濾后參與下一次循環。

本設備設置了四臺高壓油泵裝置，當低壓系統壓力達到正常值時，高壓油泵才能投入工作；正常工作時使用兩臺高壓泵，當高壓出油口壓力小于設定壓力值時，自動啟動備用泵。當高壓出油口壓力達到正常值后，自動停止備用泵。

3 遠距離放置的分析

高低壓油站遠距離安裝要考慮以下幾點：油箱的大小，儲油量是否充足；壓力是否能夠將油液輸送的潤滑、冷卻點即主軸承，同時能將油液再輸送回油箱。

3.1 油箱及出油量的大小

常規油站都是就近安裝，如果遠距離安裝，管道長度增加，會增加儲油量。油箱儲油量的計算可分為四部分之和：低壓管路中的油、高壓管路中的油、主軸承中的油以及油箱最低儲油量。與此同時，還要保證油箱容積足夠大，否則會產生溢流現象。若果油箱容積不夠，可以增大油箱，更改較為容易。

3.2 管路中的壓力損失

流體管路中流體動力學問題首先是壓力損失問題。管道中的壓力損失主要分為管路中的摩擦損失和管的彎曲、分流、合流、異徑等處的局部損失。

液體流動方向的變化一般采用彎管來實現，有時流向緩慢變化的彎管也有使方向急速變化的彎頭，無論哪種形式彎管和彎頭內的流動都十分復雜。在管路的安裝中，會出現管徑變化，管徑變大或者縮小。分流和合流與管路的布置有關，其管內液體流動極其復雜。其中，摩擦損失最大，為方便計算，只計算摩擦損失，并按等徑管路進行計算。

管路摩擦系數一般有兩種定義。一種是另長L的管路其兩端的壓差為Δp，則：

式（1）中，ρ為油液密度，U為油液平均流動速度，D為管路內徑，λ為管路摩擦系數。

第二種定義：由于管路內的壓降由管道內壁的摩擦力決定，所以管道內壁上的摩擦應力與其壓差相等，即：

為方便計算，管道內的油液按層流計算，可導出壓差與流量的關系為：

式（4）中，Δp為壓力降，單位MPa；D為管路公稱內徑，單位mm；μ為動力粘性系數，單位N·s/mm2；動力粘性系數是流體密度與其運動粘度的乘積；L為管路長度，單位mm。

3.3 油站遠距離放置分析

GDR63高低油站基本參數：低壓部分設計壓力為0.63MPa，流量為63L/min，出口為DN32mm，出口壓力為0.05-0.15MPa。高壓部分設計壓力為31.5MPa，流量為2.5L/min，出口為DN10mm，出口壓力為14～16MPa。油站介質為LHM100抗磨液壓油，運動粘度為100mm2/s，密度為0.89g/cm3；管路安裝要求坡度1∶40。

假若油站距主軸承的距離L=4000mm，根據公式（4）計算得到低壓管路的壓力降Δp約為0.14MPa。此公式沒有考慮分流、變徑等情況的壓力損失。GDR63高低壓油站的低壓油出口為0.15MPa。當其到達主軸承時壓力基本為0MPa，無法將油液送回油箱。

根據公式（4）計算得到高壓管路的壓力降Δp約為1MPa。GDR63高低壓油站的高壓油出口為14MPa。對主軸承軸瓦出口處壓力約為13MPa。經過計算分析得到：對于高低壓油站能否遠距離安裝的主要因素在于低壓部分。

為保證低壓管路中的油能夠返回油箱，需要求主軸承低壓油出口具有一定的壓力，按油箱低壓油出口壓力0.05MPa計算，根據公式（4）計算得到的管路長度為14000mm。因未考慮分流、變徑等情況的壓力損失，油站距磨機的距離不要超過10m。

4 結語

本文介紹了高低壓油站的工作原理，分析了管路中流體運動的壓力損失，通過理論計算分析得到了影響GDR63高低壓油站遠距離放置主要原因，并給出了油站最遠放置距離的建議。