潤滑系統油壓波動的原因分析與處理

張付君

(河南安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠，河南 安陽 455004)

潤滑系統是保證設備運轉的重要環節，是保障生產系統正常運轉的關鍵公輔設備。但潤滑系統的故障時有發生，造成生產中斷或設備損壞，嚴重影響了生產正常運行。我廠近期出現在風機潤滑系統的幾次險兆事故為例，分析潤滑系統出現故障的原因及處理情況，為更好地預防和處理同類問題提供借鑒。

1 潤滑系統的概念、組成和工作原理

潤滑系統，是向潤滑部位供給潤滑劑的一系列的給油脂、排油脂及其附屬裝置的總稱。潤滑系統可分為五種，即循環潤滑系統，集中潤滑系統，噴霧潤滑系統，浸油與飛濺潤滑系統，油和脂的全損耗性潤滑系統[1]。循環潤滑系統有下列五大作用有[2]：

(1)潤滑作用。循環油可使運動零部件之間構成油膜接觸，減小摩擦阻力和動力損失，并減小機件的磨損。

(2)冷卻作用。利用循環油的流動性，帶走零部件的部分熱量，防止零部件溫度過高而燒損。

(3)清潔作用。流動的循環油，將零部件在工作中產生一些固體物質帶走，防止在零部件之間形成磨料而加劇磨損。

(4)密封作用。利用循環油的粘性，使循環油附著于運動零件表面，提高零件的密封效果，減少漏氣。

(5)防銹作用。潤滑油膜吸附在金屬表面，把空氣和水隔開，起到防銹和防腐蝕作用。

圖1 潤滑油系統圖(改進前)Fig.1 Lubricating oil system diagram (before improvement)

除此以外，潤滑系統還有吸振作用。潤滑油可吸收運動副間的振動，從而降低噪聲，延長設備的使用壽命。

簽于以上原因，一些風機、汽輪機、發電機等大型運轉設備、高速運轉設備都配有一套獨立的潤滑系統。

潤滑系統由油箱、齒輪油泵、過濾器、安全閥、油冷卻器、高位油箱、潤滑設備及調節、控制閥門等組成。齒輪油泵抽取油箱內的潤滑油后，一路經過濾器、油冷卻器后進入潤滑設備，然后自流潤滑油箱內，另一路經旁通管路進入高位油箱，高位油箱滿流到潤滑油箱，以備齒輪油泵突發故障停供潤滑油后，高位油箱內的潤滑油自流到潤滑設備然后自流到潤滑油箱。

2 潤滑系統故障現象及原因分析

2016年，該套潤滑系統頻繁出現油壓波動現象，設備供油壓力設定值為0.08～0.12 MPa，正常運行時，油壓維持在0.1 MPa，當主油泵啟動時，油壓在0.11 MPa，隨著運行時間的延長，潤滑油壓逐漸降低，逐漸降低至0.08 MPa以下，隨即啟動備用油泵，兩泵同時運行，才能保證0.1 MPa的正常值，這種油壓的波動對風機、電機的安全運行造成極大威脅，存在較大的安全隱患，為此我們急需查找出原因并進行排查、解決處理。對此我們查閱資料、查看使用說明書及操作規程。根據現場實際情況，最終判斷疑為以下三項原因[3]：

(1)通往高溫郵箱的閥門失效，導致去高位油箱的油量過大，造成泄壓。

(2)齒輪油泵故障，導致油壓波動。

(3)油中含有氣泡，當氣泡產生過多時，經過齒輪油泵擠壓及油冷卻器冷卻后，體積減小或經回流管道返回油箱，造成潤滑系統泄壓。

3 故障排查

首先對通往高溫油箱的閥門進行檢查。為安全起見，我們對閥門進行小范圍開動，觀察油壓情況，并觀察高位油箱回流量。油壓隨閥門的開關而相應變化，對此我們將高位油箱閥門全關閉，開大回流閥門，保持在正常油壓內，運行觀察，運行200 h后，油溫升高，油壓波動開始，因此判定去高位油箱閥門正常[4]。

經過幾天的觀察發現，泵后壓力是同時向一個方向波動，壓力同時高或同時低，有可能是齒輪油泵存在問題，我們同時交替開兩臺油泵，經觀察仍然油壓波動，為進一步證實，其中一臺齒輪油泵我們更換為正常線下備用的齒輪油泵，然后交替開兩臺油泵觀察，運行觀察，運行200 h后，油溫升高，油壓波動開始，因此判定齒輪油泵正常。

在我們排除以上兩項原因后，就只能對潤滑油進行研究了，經過我們以前的研究發現，油壓波動主要在油溫較高時進行，因此我們進行在空負荷下，將油冷卻器的冷卻水關掉。讓潤滑油空循環，等待油溫升高，待油壓波動時，觀察油箱及油路中的潤滑油狀態，經觀察發現，油溫升高后，油中氣泡較多，郵箱中上層漂浮大量氣泡。立式齒輪油泵抽取后含有氣泡。氣泡過多時，經過齒輪油泵擠壓后，油冷卻器冷卻后，體積減小或經回流管道返回油箱，造成潤滑系統泄壓。造成油壓波動。

4 解決思路與處理方法

4.1 解決思路

因油中含有氣泡，并且氣泡是造成油壓波動的原因，因此盡量減少油中氣泡，為此我們提出兩種解決油中氣泡的方法：一是在潤滑油經過高溫的滑動軸承后，油溫升高，產生氣泡，因此在經過滑動軸承后的管路中增加散熱、放氣；二是將泵前的負壓改成正壓，減少油中氣泡的抽取量。

4.2 解決方法

(1)在經過滑動軸承后的自流油管中增加散熱、放氣裝置，如圖2所示。

圖2 放氣裝置Fig.2 Bleeding device

這樣高溫的潤滑油熱氣可以及時散出，油溫可以及時降低，油中氣泡減少，然后自流到油箱中。

(2)將立式齒輪油泵更改為臥式齒輪油泵，將泵前負壓狀態改為正壓狀態，并且將油泵進口改到郵箱底部，減少氣泡進入油中的含量[5]。

圖3 潤滑油系統圖(改進后)Fig.3 Lubricating oil system diagram (improved)

4.3 改進效果

上述改造完成后，在潤滑系統空負荷、油冷卻器關閉的情況下，我們試運行了2周時間，未出現油壓波動現象，我們將潤滑系統調到正常運行狀態試運行，經過一年多的運行，目前未出現油壓波動現象。