制冷冷水机组：润滑系统的6个关键部件

1、功能作用   
油分离器是制冷系统中至关重要的部件之一 , 其主要功能是将压缩机排气中的油与制冷剂气体分离 , 确保回到压缩机的油量充足 , 同时避免过多的油进入系统其他部件 , 影响换热性能和节流装置工作。 高效的油分离可以提高压缩机的可靠性 , 延长其使用寿命 , 并保证整个制冷系统的正常运转。

2、性能要求    
油分离器的分离效率是评价其性能的关键指标。通常要求油分离器的油气分离效率达到 98% 以上 , 即压缩机排气中 99.5% 以上的油能被分离并回到压缩机。此外 , 油分离器还应具有较低的压力损失 , 以免影响压缩机的吸气压力 , 增大功耗。同时 , 油分离器应具备一定的容油量 , 避免频繁启停时油量不足。

3、结构特点     
常见的油分离器主要有旋流式、反向流式、玻璃纤维过滤式等类型。 不同类型的结构略有差异 , 但基本原理相似 , 即利用油滴与气体的密度差 , 通过离心力、惯性力等作用实现分离。

旋流式油分离器利用排气的旋转运动 , 在离心力作用下使较重的油滴撞击分离器内壁并沿壁面流下 , 收集在底部的油池中 ; 净化后的气体则由中心管流出。该类型分离器结构简单、尺寸小、分离效率高 , 在小型制冷设备中应用广泛。

反向流式分离器的进气方向与油流动方向相反 , 含油气体由下而上通过折流板 , 气体流速骤然降低 , 大部分油滴在重力和惯性作用下沉降并被收集 , 剩余油雾被上部的丝网捕集 , 最终净化后的气体由顶部流出。这种分离器油气两相停留时间较长 , 分离效果好 , 多见于大型工业制冷设备。

玻璃纤维过滤式分离器内填充了玻纤滤芯 , 含油气体在通过滤芯时 , 微小的油滴被吸附在玻纤丝上 , 汇聚成大油滴后滴落到储油腔。这类分离器可捕集小至 0.1μm 的微小油雾 , 分离效率非常高 , 但阻力较大 , 需定期更换滤芯 , 运行成本较高。

4、安装要求     
油分离器一般安装在压缩机排气口的下游 , 水平或垂直安装均可 , 但进出口方向应按设计要求正确连接。安装高度应高于压缩机 , 确保回油顺畅。连接管路应有一定坡度 , 避免油囊积。

 

1、功能作用      
油过滤器用于去除压缩机润滑油中的杂质、残渣、腐蚀产物等 , 避免这些污染物堵塞油路或加速部件磨损 , 从而保证充分润滑 , 延长压缩机使用寿命。含有大量杂质的润滑油会导致轴承、活塞等关键部件快速恶化 , 引发压缩机故障。定期更换滤芯可有效控制油品污染度 , 消除隐患。

2、性能要求      
油过滤器的过滤精度是其最重要的性能参数。 针对不同压缩机的工况、油品等 , 需选用过滤等级匹配的滤芯。通常制冷压缩机多采用 15-40μm 的滤芯。过滤面积要充足 , 确保长时间使用后仍有足够的通流能力 , 避免因滤芯堵塞导致油压升高。

同时 , 油过滤器应耐受一定的压力和温度 , 并具备足够的强度以承受冷热冲击、振动等。常用材料有金属烧结、玻璃纤维、合成纤维等。

3、结构特点     
油过滤器主要由外壳体和内部可更换的滤芯组成。壳体上设有进油口和出油口 , 以及安全阀、放空阀、差压表等附件。

滤芯有折叠式、筒式、螺旋式等多种结构形式。折叠式滤芯利用折纸原理 , 将滤纸呈波浪状折叠 , 并用端盖固定 , 具有很大的过滤面积 , 是最常用的一种 ; 筒式滤芯将玻纤或烧结材料制成中空筒状 , 通过控制壁厚和多孔度实现过滤 ; 螺旋式滤芯将滤材呈螺旋状缠绕 , 具有褶皱率高、通流能力强的特点 , 多用于重负荷或低温工况。

4、安装要求     
油过滤器需安装在冷冻水机组的主油路上 , 一般置于油冷却器之后。应保证进出口连接无误 , 并与管路平直度、同心度匹配。安装位置应便于维护和滤芯更换。非工作状态下须切断进油 , 避免滤芯反脏。

1、功能作用      
制冷压缩机在启动前和停机后 , 油温较低时粘度大 , 润滑性能差 , 且低温油容易在曲轴箱内凝结成液滴 , 经活塞环泄漏进入气缸 , 引起压缩机液击。在冬季或低负荷工况下尤为明显。因此 , 需借助油加热器预热润滑油 , 降低粘度 , 改善流动性和润滑性。

此外 , 油加热器还可用于机组除霜过程中 , 维持曲轴箱温度 , 降低高温高压气体回流冲刷对压缩机的影响。

2、性能要求     
油加热器的关键性能指标包括加热功率和温控精度。一般要求能将压缩机油温加热至 40-50℃ 左右 , 高于露点温度即可。加热功率需匹配压缩机曲轴箱容积和油量 , 并考虑设备散热等因素。常见数值在 500-2000W 之间。

油加热器需安装精确的温度传感器和可靠的控制器 , 实现恒温控制或定时加热。温度波动应控制在 ±2℃ 以内 , 并有过热保护功能 , 避免局部温度过高引起油品变质。

3、结构特点     
油加热器主要有电加热和热媒式两类。其中电加热方式应用最广 , 可分为管式和插入式。

管式电加热器由外壳管和内部加热管组成 , 在加热管外填充有导热填料如石墨、云母粉等。高温合金或不锈钢电热丝均匀绕制在陶瓷芯子上 , 两端引出端子 , 并填埋在电绝缘物中。整个加热器封装严密 , 耐高压 , 散热均匀 , 输出功率恒定。

插入式电加热器结构紧凑 , 可直接插装在曲轴箱油池中。加热棒露出油面的一端装有法兰盘 , 用 O 型圈密封 , 并配有防护管 , 可有效防止油蒸气腐蚀端子。加热棒的电热元件多采用非金属 PTC 材料 , 具有温度自限性 , 过热时会自动降低功率 , 从而免于烧毁。

热媒式油加热器利用外部热媒如蒸汽或热水对油进行间接加热。油在管内流动 , 传热流体在管外流动 , 油温缓慢升高。该方式启动加热较慢 , 且温度不易控制。但在北方寒冷地区 , 可充分利用电厂余热等廉价热源 , 运行成本低。

1、功能作用     
在制冷压缩机的正常运转中 , 轴承等摩擦副不可避免会产生大量的机械摩擦热 , 使润滑油温度不断升高。温度过高会降低油粘度 , 削弱油膜强度 , 加剧磨损 ; 油温超过 120℃ 时 , 部分油品还会出现氧化劣变 , 碳化结焦 , 失去润滑作用。

因此 , 有必要对压缩机润滑油进行冷却 , 使其维持在设计温度以下 , 保证最佳的润滑状态。冷却后的油还可对压缩机活塞、缸套等部件起到冷却作用 , 防止其过热变形。

2、性能要求      
油冷却器的换热量需满足压缩机最大工况下的冷却需求。制冷量较大的螺杆、离心式压缩机 , 由于转速高、轴承尺寸大 , 需配置独立的大容量油冷却器 ; 而活塞式、涡旋式等正排量压缩机 , 其冷却需求可由冷冻水管路上附设的水冷油冷却器提供。

油冷却器的冷却水路设计应与机组的冷冻水管路匹配 , 冷却水进出口温差一般控制在 5℃ 以内。为有效传热 , 油速宜控制在 0.5-1.2m/s, 水速 1.0-1.5m/s 。水压、油压需满足规定要求 , 并应设置压差保护装置。

3、结构特点     
油冷却器的结构形式较多 , 按冷却介质可分为水冷式和风冷式 ; 按传热方式可分为壳管式和板式等。

壳管式油冷却器是应用最广泛的一类 , 主要由管壳、管束、管板、接水箱等构成。制冷剂在壳程流动 , 冷却水在管程流动 , 两种流体间隔管壁传热 , 但不直接接触和混合。壳管式冷却器制造工艺成熟 , 内部利用折流板强化传热 , 结构紧凑 , 体积小 , 安装方便 , 检修容易 , 因此在工业制冷领域应用十分普遍。

板式油冷却器采用一系列平行排列的矩形金属片 , 在片间形成交错的油流道和水流道。两种介质呈逆流状分别在相邻流道内流动 , 隔片传热。板式换热器传热面积大 , 但内部结构复杂 , 制造成本较高 , 清洗不便 , 抗压强度和气密性也不如壳管式。

风冷式油冷却器省却了冷却水 , 仅利用风冷管束与空气换热。它结构简单 , 运行维护方便 , 但散热不如水冷式 , 仅适用于小型制冷设备。

4、安装要求      
壳管式油冷却器一般水平安装 , 高度应略低于压缩机 , 确保回油顺畅。连接管路应尽量短 , 减少弯头 , 并保持一定坡度。进出口需装设温度计和压力表 , 监测油温和压力变化。

板式油冷却器须垂直安装在牢固的基座上 , 并用支架固定。安装时应避开振动源 , 否则应采取减振措施。防冻保温也是低温环境下的必要措施。

1、功能作用     
对于螺杆压缩机等采用强制供油润滑的机型 , 启动时由于转速低 , 主油泵无法建立足够的压差 , 不能及时将油送至轴承等摩擦副表面 , 容易引起干摩擦烧损。

因此 , 在启动过程中需由辅助的油诱导器为主油泵提供低压引射器 , 帮助建立油压。待油泵正常运转后 , 油诱导器随即切断 , 完成其使命。

2、性能要求     
油诱导器应能在较宽的转速和压力范围内可靠工作。常用的射流式油诱导器 , 要求射流压力高于被诱导侧压力 100kPa 以上 , 诱导能力才能有效发挥。启动诱导时间一般持续 15-90 秒 , 需覆盖压缩机的启动加速过程。

除射流压差外 , 喷嘴直径、混合室长度等几何参数对诱导器性能影响显著。应根据压缩机参数 , 优化设计油诱导器结构 , 平衡诱导量和压力损失。

3、结构特点      
射流式油诱导器主要由高压油嘴、混合室、扩压室三部分构成。高压油经喷嘴喷出 , 在混合室内形成高速射流 , 带动周围低压油流动 , 将动量传递给被诱导的低压油 , 从而增加油的压力和流速。

喷嘴和混合室是油诱导器的核心部件 , 需采用耐磨、耐腐蚀的材料制造 , 并控制精密的内表面加工质量 , 降低流动阻力。扩压室用于减速 , 将动能转化为压力能 , 一般采用锥形扩张结构。

1、功能作用      

压缩机曲轴箱内的油位高低直接影响润滑效果。油位过低会导致油泵欠吸 , 供油不足 , 易引起轴承等部件磨损烧损 ; 油位过高又会使曲轴搅油 , 产生大量油泡 , 降低油品质量 , 并增加能耗。因此 , 有必要实时监测压缩机的油位变化 , 为油量控制和故障诊断提供依据。

油位计作为测量压缩机油面高度的仪表 , 可将油位的变化转换成可观察的物理量如液位柱高度、电信号等 , 或触发报警、联锁等控制信号 , 从而实现油位的指示、记录、调节等功能。

2、性能要求      

油位计的首要性能指标是测量范围和精度。对于中小型制冷压缩机 , 油位计的量程一般为 200-1000mm, 要求测量精度达到 ±5%FS; 大型压缩机的油位变化较大 , 需要更宽的量程和更高的精度。

油位计还应具有良好的稳定性、重复性、响应速度等。对于集成了温度开关、油位开关等控制元件的油位计 , 其动作可靠性、电气绝缘性、抗干扰性等也须满足相关标准的要求。

3、结构特点     

常见的油位计主要有玻璃管式、浮球式、电接点式等类型。玻璃管式油位计安装在曲轴箱的油窗处 , 油位高低直接反映在玻璃管内 , 便于观察。但玻璃管较脆 , 压力承受能力差 , 不适合高压机型。

浮球式油位计由浮筒和滚轮组成 , 油位升高时浮筒上浮 , 通过磁偶合传动使轴上的指针或铂电阻随之转动 , 指示油位 , 或送出油位信号。这类油位计适用面广 , 可靠性高 , 不受油泡干扰 , 但存在磁滞误差。

电接点式油位计设有高、低油位电极探头 , 当油面触及探头时 , 探头导通 , 输出开关信号。电接点简单可靠 , 易实现自动控制联锁 , 但容易产生触点污染和短路等问题。

4、安装要求    

油位计的安装位置应选在曲轴箱的合适液位处 , 避开油飞溅区和回油口。安装前应仔细校准零位和量程 , 并确保密封良好 , 不得渗漏。电气连接应可靠 , 接地保护完备。油位计的集成控制元件需与压缩机控制系统兼容 , 动作逻辑关系正确。