強(qiáng)制循環(huán)式預(yù)熱裝置的研發(fā)

張勁松，張進(jìn)，王亮，劉志偉，李東，冉文香

（中國(guó)石油集團(tuán)濟(jì)柴動(dòng)力有限公司東部分公司，河北 滄州 062658）

發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)等一般設(shè)備的起動(dòng)性能與環(huán)境溫度密切相關(guān)，在冬季寒冷地區(qū)，因環(huán)境溫度太低，潤(rùn)滑油粘度過(guò)大、流動(dòng)性差，設(shè)備起動(dòng)非常困難。在初始啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果不能給摩擦副表面很好的潤(rùn)滑，對(duì)機(jī)組可能造成很大的損害，而要在短時(shí)間內(nèi)加載到全負(fù)荷更不可能。因此，需要加裝外循環(huán)預(yù)熱裝置，對(duì)機(jī)體內(nèi)的潤(rùn)滑油、冷卻液進(jìn)行預(yù)熱處理，對(duì)摩擦副提前進(jìn)行預(yù)潤(rùn)滑處理，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速起動(dòng)和加載。

1 常規(guī)加熱器存在的不足

常規(guī)的潤(rùn)滑油加熱器，采用電阻片加熱，功率小，能處理的潤(rùn)滑油少；且其沒(méi)有溫度檢測(cè)和控制裝置，無(wú)法控制加熱后的潤(rùn)滑油的溫度；或采用電加熱器插入油底殼中直接加熱潤(rùn)滑油，但這種加熱器存在表面溫度過(guò)高，容易使?jié)櫥吞蓟Y(jié)焦、變質(zhì)，直接對(duì)設(shè)備造成損害。常規(guī)加熱器沒(méi)有自成體系，適用范圍窄，只是作為設(shè)備的附件使用，無(wú)法對(duì)機(jī)械設(shè)備中運(yùn)行的潤(rùn)滑油、冷卻液進(jìn)行加熱控制或起到預(yù)潤(rùn)滑的作用。

2 強(qiáng)制循環(huán)式預(yù)熱裝置的作用

強(qiáng)制循環(huán)式預(yù)熱裝置的研發(fā)為發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)等一般機(jī)械設(shè)備提供一種完整成套、自成體系的循環(huán)加熱系統(tǒng)，能對(duì)機(jī)械設(shè)備中的潤(rùn)滑油、冷卻液進(jìn)行快速循環(huán)加熱，并能對(duì)加熱溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，使機(jī)械設(shè)備內(nèi)的潤(rùn)滑油、冷卻液溫度一直保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，同時(shí)在起機(jī)前對(duì)機(jī)械設(shè)備摩擦副進(jìn)行預(yù)潤(rùn)，起到預(yù)熱暖機(jī)、預(yù)潤(rùn)滑的作用。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（圖1～3）

圖1 產(chǎn)品的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，包括組成產(chǎn)品的部件及各部件之間的連接關(guān)系

如圖所示，強(qiáng)制循環(huán)式潤(rùn)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(kāi)關(guān)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(jī)11、防爆控制箱12等零部件組成。齒輪油泵10由防爆電機(jī)11驅(qū)動(dòng)，由潤(rùn)滑油吸入口將潤(rùn)滑油通過(guò)齒輪油泵與電加熱連接油管9泵入電加熱筒體4，經(jīng)加熱后，由流量開(kāi)關(guān)2流出加熱器，流入機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)。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(nèi)部包含繼電器、延時(shí)繼電器、接觸器、斷路器、熱過(guò)載繼電器、變壓器等電器元件，對(duì)整個(gè)潤(rùn)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(tǒng)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(kāi)關(guān)啟停溫差為10℃，即當(dāng)潤(rùn)滑油溫度低于30℃時(shí)加熱，高于40℃（該溫度可調(diào)）時(shí)停止加熱。

運(yùn)行模式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。

（1）手動(dòng)模式。將面板開(kāi)關(guān)置于“手動(dòng)”，電機(jī)帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)行，潤(rùn)滑油開(kāi)始循環(huán)，時(shí)間繼電器設(shè)置為180s，即當(dāng)潤(rùn)滑油循環(huán)3分鐘后電加熱器才開(kāi)始對(duì)潤(rùn)滑油加熱，面板“工作指示”燈亮起，此功能是為了防止在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行階段由于流量不夠或無(wú)油流而導(dǎo)致加熱器溫度過(guò)高，影響加熱器的使用壽命，當(dāng)潤(rùn)滑油溫達(dá)到溫度開(kāi)關(guān)設(shè)置溫度時(shí)，加熱器停止加熱，“工作指示”燈滅。

（2）自動(dòng)模式。將面板開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”，面板“遠(yuǎn)程控制”燈亮起，此時(shí)系統(tǒng)由遠(yuǎn)程信號(hào)控制，工作原理和過(guò)程與“手動(dòng)模式”相同，即遠(yuǎn)程信號(hào)只控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止，加熱功能仍然由時(shí)間繼電器、溫度開(kāi)關(guān)與流量開(kāi)關(guān)控制。

5 性能特點(diǎn)

（1）該加熱裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、使用壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定、占地空間小、安裝簡(jiǎn)便。

（2）優(yōu)化選材。在加熱過(guò)程中，為了防止雜質(zhì)帶入設(shè)備，保護(hù)設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件，保證輸送干凈的潤(rùn)滑油，防止銹蝕，該加熱裝置對(duì)輸送潤(rùn)滑油的配件，如加熱殼體、連接管線等均選用不銹鋼材質(zhì)。

（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(chǎn)品，適用于易燃易爆場(chǎng)所。該加熱裝置要求能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以選配安全、可靠、性能高的防爆電機(jī)和油泵，提高電加熱器的使用效能，延長(zhǎng)使用壽命。

（4）恒溫控制?？刂葡渲性O(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制電路和加熱器的控制電路，分別控制電機(jī)和加熱器的啟動(dòng)和停機(jī)。潤(rùn)滑油路經(jīng)過(guò)加熱器不斷循環(huán)加熱，由控制箱集中控制，加熱元件通過(guò)加熱筒體上安裝的恒溫器感應(yīng)單元控制，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油自動(dòng)加熱與自動(dòng)停止，使壓縮機(jī)組內(nèi)的潤(rùn)滑油溫度始終保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，達(dá)到預(yù)熱暖機(jī)的作用。

（5）遠(yuǎn)程控制。采用本地與遠(yuǎn)程控制方式，采用本地控制方式時(shí),現(xiàn)場(chǎng)工作人員可就地控制加熱裝置啟停機(jī)；在遠(yuǎn)程控制方式時(shí),該加熱裝置與上位機(jī)或PCL通信,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)啟停機(jī)控制和故障報(bào)警。

（6）保護(hù)作用。為了防止?jié)櫥驮诟邷叵绿蓟Y(jié)焦，在加熱器殼體內(nèi)安裝溫控器，通過(guò)溫控器感應(yīng)單元控制，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油自動(dòng)加熱與自動(dòng)停止的作用，把溫度控制在最佳溫度度范圍內(nèi)。為了防止溫控器損壞失靈導(dǎo)致溫度失控，在電加熱元件內(nèi)設(shè)有限溫保護(hù)開(kāi)關(guān)，當(dāng)加熱器溫度高于60℃時(shí)，限溫開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，系統(tǒng)停止加熱。防爆控制箱內(nèi)安裝有微型斷路器、熱繼電器，作為設(shè)備的短路、限流以及電機(jī)的過(guò)載保護(hù)。系統(tǒng)裝有流量開(kāi)關(guān)，當(dāng)流量減小或中斷時(shí)，流量開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，系統(tǒng)停止加熱。以上措施對(duì)該系統(tǒng)起到了保護(hù)作用。

（7）循環(huán)加熱。該加熱裝置的進(jìn)油口與壓縮機(jī)組的油底殼連接，加熱裝置的出油口與壓縮機(jī)組的進(jìn)油口相連，從而實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油循環(huán)加熱。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該潤(rùn)滑油加熱器完整成套、自成體系，具有加熱速度快、對(duì)摩擦副預(yù)潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，并能對(duì)加熱溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮機(jī)組、發(fā)動(dòng)機(jī)等設(shè)備在短時(shí)間起動(dòng)并加載到全負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的快速起動(dòng)。