氣囊式蓄能器在機組潤滑油站上的應用

馬昌岳*

（大連西太平洋石油化工有限公司）

0 前言

潤滑系統是轉動設備中大型機組的重要輔助系統，其主要作用是為各個軸承部位提供潤滑、冷卻和沖洗功能，帶走機組運行過程中軸承部位的熱量和雜質等，確保軸承處于良好的工作環境，使機組平穩運行。在潤滑系統正常運行過程中，若運行油泵故障或潤滑油過濾器差壓高，需要切換油泵或潤滑油過濾器，操作時會使潤滑油壓力產生波動，氣囊式蓄能器可以作為穩定潤滑油壓力的輔助設施，有效降低了壓力波動的幅度和速度。

某公司加氫裝置內一套潤滑油站可為高壓進料泵、液力透平、電機等轉動設備提供潤滑油，其流程如圖1 所示。該潤滑油站中的潤滑油泵為離心泵，A、B 兩臺一備一用且帶有電氣互鎖功能，即運行泵停下時，備用泵立刻自行啟動。此外，該潤滑系統還有壓力低聯鎖啟動備泵和壓力低低聯鎖停機組主電機等功能。

潤滑油自離心泵加壓后，經調壓閥將壓力穩定在0.4 MPa，通過冷卻器、過濾器，到達機組的各個軸承部位和高位潤滑油箱，潤滑油總管的壓力降低至0.22 MPa 時，機組會發出報警聲并自行啟動備用泵，當潤滑油支線壓力降至0.135 MPa 時，機組發生聯鎖停機。

圖1 潤滑油流程圖

1 聯鎖試驗失敗原因分析

2019 年該裝置檢修時，在檢修期間對機組進行潤滑油聯鎖試驗。備用泵B 處于聯鎖位置，手動關停正在運行的A 泵，B 泵在電氣互鎖功能的作用下立即啟動，但泵出口壓力上漲緩慢， 1～2 s 時間后壓力上漲至0.135 MPa，但此時潤滑油各支線壓力已經低于0.135 MPa。雖然備用泵能夠聯鎖啟動，但是由于潤滑油壓力下降速度過快，主電機聯鎖停機，潤滑油聯鎖試驗失敗。

分析試驗失效原因如下：（1）潤滑油泵為長軸液下泵，入口管垂直布置，出口管水平向上布置，B 泵長期處于備用狀態，進出管線內潤滑油由于密封微漏，在重力作用下逐漸回流到潤滑油箱內，使進出口管線布滿空氣；（2）潤滑油泵為離心泵，自吸能力差、加壓時間長，并且進出管線內存有空氣，造成啟動后出口壓力上升緩慢，相比較容積式泵存在一定不足。

2 解決方案及效果

2.1 解決方案

2.1.1 方案選擇

為了解決備用聯鎖啟動時潤滑油壓力下降過快的問題，考慮了兩種解決方案：一種是更換潤滑油泵的類型，將離心泵更換為容積式泵（如螺桿泵、齒輪泵等），除更換泵外，還要更換潤滑油箱、增加潤滑油控制閥，并且需要重新布置潤滑油站的位置；另外一種方案是增加氣囊式蓄能器，在潤滑油主線靠近分支部位增加一組蓄能器。

第一種方案投資高，施工難度大，見效周期長，因此決定采用第二種方案，通過核算增加氣囊式蓄能器，延緩潤滑油壓力下降的速度，避免因潤滑油壓力低造成主電機聯鎖的現象。

2.1.2 蓄能器參數

根據潤滑油站的設計參數和日常運行情況，潤滑油泵額定流量Q=75m3/h，選取潤滑油正常壓力為p1=0.40 MPa，最低工作壓力p2=0.15 MPa（＞0.135 MPa），正常溫度為40 ℃，根據經驗選取蓄能器的充氣壓力p0為0.7 倍的最低工作壓力，即p0=0.7×p2=0.10 MPa。

經聯鎖試驗確定，潤滑油備泵啟動后，潤滑油壓力上漲與聯鎖停機存在1～2 s 的時間差，選定排油時間?t=2 s，從而確定蓄能器的排油量。由于排油時間短，可以將該過程看成是絕熱膨脹過程，絕熱指數n=1.4。潤滑油額定流量Q= 75 m3/h=75 000÷3 600=20.8 L/s。

蓄能器排油時間至少為2 s，則蓄能器排油量V=Q×?t=20.8×2=41.6 L。蓄能器是潤滑油的輔助動力，其容積可按規范中的公式進行計算：

計算后得 V0=110.34 L，通過計算確定蓄能器總容積Vmax≥110.34 L，因排油時間確定為2 s,為便于進一步聯鎖試驗時間確認，選定2 個容積為63 L 的蓄能器進行安裝。

2.2 應用效果

改造完畢后，再次進行潤滑油聯鎖試驗，潤滑油總管及支線壓力下降速度均減慢，備泵啟動后可以保證機組正常運行而不發生聯鎖停車。此外，蓄能器的安裝還對穩定潤滑油壓力起到了很大作用，進一步提高了潤滑系統的安全性。

3 結論

通過在潤滑系統上安裝氣囊式蓄能器，可以有效減小切換潤滑油泵或過濾器等操作對油壓的影響，對潤滑油壓力的波動具有緩沖作用，減少潤滑系統的故障，同時，這種方式投資低、見效快、結構簡單、性能可靠，對其他存在類似問題的機組具有借鑒意義。