強制循環式預熱裝置的研發

張勁松，張進，王亮，劉志偉，李東，冉文香

（中國石油集團濟柴動力有限公司東部分公司，河北 滄州 062658）

發動機和壓縮機等一般設備的起動性能與環境溫度密切相關，在冬季寒冷地區，因環境溫度太低，潤滑油粘度過大、流動性差，設備起動非常困難。在初始啟動運轉時，如果不能給摩擦副表面很好的潤滑，對機組可能造成很大的損害，而要在短時間內加載到全負荷更不可能。因此，需要加裝外循環預熱裝置，對機體內的潤滑油、冷卻液進行預熱處理，對摩擦副提前進行預潤滑處理，從而實現機組快速起動和加載。

1 常規加熱器存在的不足

常規的潤滑油加熱器，采用電阻片加熱，功率小，能處理的潤滑油少；且其沒有溫度檢測和控制裝置，無法控制加熱后的潤滑油的溫度；或采用電加熱器插入油底殼中直接加熱潤滑油，但這種加熱器存在表面溫度過高，容易使潤滑油碳化結焦、變質，直接對設備造成損害。常規加熱器沒有自成體系，適用范圍窄，只是作為設備的附件使用，無法對機械設備中運行的潤滑油、冷卻液進行加熱控制或起到預潤滑的作用。

2 強制循環式預熱裝置的作用

強制循環式預熱裝置的研發為發動機、壓縮機等一般機械設備提供一種完整成套、自成體系的循環加熱系統，能對機械設備中的潤滑油、冷卻液進行快速循環加熱，并能對加熱溫度進行自動控制，使機械設備內的潤滑油、冷卻液溫度一直保持在規定的范圍內，同時在起機前對機械設備摩擦副進行預潤，起到預熱暖機、預潤滑的作用。

3 結構設計（圖1～3）

圖1 產品的靜態結構，包括組成產品的部件及各部件之間的連接關系

如圖所示，強制循環式潤滑油加熱器主要由安裝板5、和固定于其上的防爆電加熱元件1、流量開關2、防爆接線盒3、電加熱筒體4、溫控器6、截止閥7、防爆接線盒8、齒輪油泵與電加熱連接油管9、齒輪油泵10、防爆電機11、防爆控制箱12等零部件組成。齒輪油泵10由防爆電機11驅動，由潤滑油吸入口將潤滑油通過齒輪油泵與電加熱連接油管9泵入電加熱筒體4，經加熱后，由流量開關2流出加熱器，流入機械設備潤滑系統。防爆電加熱元件1與溫控器6、截止閥7、防爆接線盒與電加熱筒體4螺紋連接，分別起到加熱、加熱啟停控制、外接壓力表、接線等作用。防爆控制箱12固定在安裝板5上，其內部包含繼電器、延時繼電器、接觸器、斷路器、熱過載繼電器、變壓器等電器元件，對整個潤滑油加熱器起到控制作用。

圖2 電加熱筒體

圖3 U形不銹鋼加熱管

4 工作原理

本系統為交流380V工作電源電壓，并裝有輸出為交流24V的變壓器，為控制回路中繼電器、接觸器等元件提供工作電源。溫度開關啟停溫差為10℃，即當潤滑油溫度低于30℃時加熱，高于40℃（該溫度可調）時停止加熱。

運行模式分為手動和自動兩種模式。

（1）手動模式。將面板開關置于“手動”，電機帶動齒輪泵運行，潤滑油開始循環，時間繼電器設置為180s，即當潤滑油循環3分鐘后電加熱器才開始對潤滑油加熱，面板“工作指示”燈亮起，此功能是為了防止在系統開始運行階段由于流量不夠或無油流而導致加熱器溫度過高，影響加熱器的使用壽命，當潤滑油溫達到溫度開關設置溫度時，加熱器停止加熱，“工作指示”燈滅。

（2）自動模式。將面板開關置于“自動”，面板“遠程控制”燈亮起，此時系統由遠程信號控制，工作原理和過程與“手動模式”相同，即遠程信號只控制電機的啟動與停止，加熱功能仍然由時間繼電器、溫度開關與流量開關控制。

5 性能特點

（1）該加熱裝置結構簡單緊湊、使用壽命長、性能穩定、占地空間小、安裝簡便。

（2）優化選材。在加熱過程中，為了防止雜質帶入設備，保護設備運動部件，保證輸送干凈的潤滑油，防止銹蝕，該加熱裝置對輸送潤滑油的配件，如加熱殼體、連接管線等均選用不銹鋼材質。

（3）選用高可靠性部件。該加熱裝置所使用的零配件均采用防爆型產品，適用于易燃易爆場所。該加熱裝置要求能長時間連續運轉，所以選配安全、可靠、性能高的防爆電機和油泵，提高電加熱器的使用效能，延長使用壽命。

（4）恒溫控制。控制箱中設有驅動電機的控制電路和加熱器的控制電路，分別控制電機和加熱器的啟動和停機。潤滑油路經過加熱器不斷循環加熱，由控制箱集中控制，加熱元件通過加熱筒體上安裝的恒溫器感應單元控制，實現潤滑油自動加熱與自動停止，使壓縮機組內的潤滑油溫度始終保持在規定的范圍內，達到預熱暖機的作用。

（5）遠程控制。采用本地與遠程控制方式，采用本地控制方式時,現場工作人員可就地控制加熱裝置啟停機；在遠程控制方式時,該加熱裝置與上位機或PCL通信,實現遠程自動啟停機控制和故障報警。

（6）保護作用。為了防止潤滑油在高溫下碳化結焦，在加熱器殼體內安裝溫控器，通過溫控器感應單元控制，實現潤滑油自動加熱與自動停止的作用，把溫度控制在最佳溫度度范圍內。為了防止溫控器損壞失靈導致溫度失控，在電加熱元件內設有限溫保護開關，當加熱器溫度高于60℃時，限溫開關斷開，系統停止加熱。防爆控制箱內安裝有微型斷路器、熱繼電器，作為設備的短路、限流以及電機的過載保護。系統裝有流量開關，當流量減小或中斷時，流量開關斷開，系統停止加熱。以上措施對該系統起到了保護作用。

（7）循環加熱。該加熱裝置的進油口與壓縮機組的油底殼連接，加熱裝置的出油口與壓縮機組的進油口相連，從而實現潤滑油循環加熱。

6 結語

綜上所述，該潤滑油加熱器完整成套、自成體系，具有加熱速度快、對摩擦副預潤滑的優點，并能對加熱溫度進行自動控制，能夠實現壓縮機組、發動機等設備在短時間起動并加載到全負荷，實現了設備的快速起動。