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      卷煙機潤滑油系統(tǒng)中央冷卻改造

      2013-12-31 07:17:30韓偉中甘尤姜興勃
      機械工程師 2013年5期
      關(guān)鍵詞:煙槍油溫冷卻系統(tǒng)

      韓偉中, 甘尤, 姜興勃

      (深圳卷煙廠,廣東 深圳518109)

      1 引 言

      卷包設(shè)備由兩大部分組成——卷接機和包裝機,在實際生產(chǎn)過程中兩部分均存在漏油現(xiàn)象。主要原因是煙機在高速運轉(zhuǎn)過程中,系統(tǒng)各傳動部分的潤滑油在密閉空間內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生大量熱量,油箱內(nèi)潤滑油的最高溫度可達(dá)到65℃~70℃。油溫長時間過高,極易導(dǎo)致橡膠密封件的老化和零部件的加劇磨損,從而產(chǎn)生潤滑油的跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象,嚴(yán)重時會污染煙支,甚至造成設(shè)備的不正常運轉(zhuǎn)、使用壽命減少、環(huán)境污染等。為了解決油溫高的問題,部分煙廠在每臺卷包機上增加一臺制冷機,該制冷機采用冰箱的制冷及循環(huán)原理,將主油箱的潤滑油輸入冷卻箱中降溫,然后再輸送到設(shè)備的潤滑部位。每臺制冷機上都需配備壓縮機,耗能多;體積大約1.5m3,占用空間大,且價格昂貴,每臺需60 萬元。也有部分煙廠采用小型風(fēng)冷裝置,該風(fēng)冷裝置利用設(shè)備閥島的正壓風(fēng)對潤滑油進(jìn)行降溫,由于正壓風(fēng)流量小,能交換吸收的熱量有限,降溫效果不理想,經(jīng)測試最大降溫5℃,不能從根本上解決問題。能否發(fā)現(xiàn)新的安全、合理、高效率、性價比高的換熱方式成為相關(guān)技術(shù)人員的主要研究方向之一。

      2 改造方案分析

      利用制冷機和風(fēng)冷裝置對潤滑油進(jìn)行降溫,已有煙廠進(jìn)行了試用,綜合效果并不理想。我們結(jié)合本廠的實際情況,分析了各方面的因素,決定利用中央空調(diào)的冷卻系統(tǒng)來對卷煙機組潤滑油進(jìn)行冷卻降溫。該設(shè)計思路主要考慮以下幾方面的問題:

      (1)本廠的中央空調(diào)機組有800 冷噸的4 組,400 冷噸的2 組,正常運行時800 冷噸機組2 組和400 冷噸1組即可保證正常生產(chǎn),且有30%富裕能量。該設(shè)計中充分利用此富余能量來達(dá)到冷卻要求,無需增加新的能耗。

      (2)車間現(xiàn)有9 組ZJ112 卷煙機組,每臺機組上配有一個冷卻壓縮機來對煙槍部位降溫冷卻,采用該設(shè)計后,可去掉此壓縮機,直接將冷卻水通入煙槍底座中而達(dá)到降溫的目的,減少了壓縮機的能量消耗。

      (3)車間中原有一部分輸水管道,主要用來對原有的MK9-5 卷煙機組降溫,MK9-5 卷煙機組淘汰后,管路閑置,此次可再次利用。

      (4)根據(jù)設(shè)計原理初步估算約需投資190 萬元,若利用制冷機冷卻,需投資900 萬元,投資成本大大減小。

      綜合以上因素,我們決定利用中央空調(diào)的冷卻系統(tǒng)來對卷煙機組潤滑油進(jìn)行冷卻改造。

      3 原理分析

      中央空調(diào)中的水分為冷卻水(30℃~35℃)和冷凍水(7℃),由于冷卻水的水溫較高且水溫不穩(wěn)定,若直接用冷卻水作介質(zhì)進(jìn)行冷卻降溫,降溫效果不夠穩(wěn)定,而且卷煙機煙槍部位的溫度也達(dá)不到規(guī)定溫度(40℃);若采用冷凍水,由于水溫較低,輸送管路上會結(jié)露產(chǎn)生水滴,對保溫層的要求會更高,保溫比較復(fù)雜,而且長距離輸水,空調(diào)的壓力會受一定的影響。因此設(shè)計了二級換熱冷卻的方案,采用冷凍水(7℃)對冷卻水(30℃~35℃)進(jìn)行降溫,使后者達(dá)到20℃,稱為一級冷卻,然后將20℃的冷卻水輸送到機臺,對潤滑油和煙槍進(jìn)行降溫,稱為二級冷卻(原理見圖1)。

      圖1 空調(diào)水冷卻裝置管路控制原理圖

      在一級冷卻中,冷凍水的流量由電動閥控制,通過溫度傳感器測得冷卻水的數(shù)值,并傳送信號給電動閥,電動閥調(diào)節(jié)冷凍水的流量,冷凍水的最高需求量約為單臺800 冷噸機組的10%,不影響中央空調(diào)的正常工作。冷凍水和冷卻水的熱交換在專門設(shè)制的一級換熱器中完成。

      在二級冷卻中,冷卻水的動力由變頻循環(huán)泵提供,根據(jù)設(shè)備開機數(shù)量的多少和油溫高低實現(xiàn)冷卻水流量的自動控制,潤滑油和冷卻水在專門設(shè)制的二級換熱器中完成熱交換。

      在原理圖中設(shè)置了壓差變送器和溫度傳感器,實現(xiàn)對變頻循環(huán)泵的控制,循環(huán)泵兩臺,一備一用,電動閥采用三聯(lián)蝶閥組合,所有這些設(shè)計都是為了便于維修,保證出現(xiàn)故障時不影響設(shè)備的正常運行。

      4 方案改進(jìn)

      參照圖1 所示的控制原理,我們進(jìn)行了安裝試驗,試運行半個月,效果良好,完全能達(dá)到使用要求,但使用中發(fā)現(xiàn)因為冷卻水的水質(zhì)不好,容易引起管路堵塞,造成流量不足,引起元件(如壓差變送器、可控硅、模塊等)損壞,而且管路中的過濾器又需經(jīng)常清理,費工費時。發(fā)現(xiàn)這些問題之后,我們又重新進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,不用中央空調(diào)水塔中的冷卻水作介質(zhì),增加了一套補水系統(tǒng),采用封閉式水循環(huán),用作冷卻介質(zhì)的循環(huán)水不與外界接觸,不會臟化,與潤滑油熱交換后,帶走熱量,經(jīng)過一級冷卻系統(tǒng)降溫后再進(jìn)入二級冷卻系統(tǒng),如此循環(huán)往復(fù),如圖2。

      圖2 優(yōu)化后的空調(diào)水冷卻裝置管路控制原理圖

      與初始設(shè)計相比,此次改進(jìn)有以下優(yōu)點:(1)杜絕了雜物引起的管路堵塞、執(zhí)行元件損壞失靈的問題;(2)采用軟水循環(huán)冷卻,無水垢生成;(3)散熱效率高,損耗小,占用中央空調(diào)的功率小,運行成本低,符合環(huán)保節(jié)能的要求。

      5 測試結(jié)果

      參照圖2 完成安裝,運行期間測試的各處數(shù)據(jù)如表1、表2 所示。煙槍底座冷卻前溫度為65℃~70℃,冷卻后溫度為40℃~42℃。

      表1 一級冷卻系統(tǒng)

      表2 二級冷卻系統(tǒng)

      從以上數(shù)據(jù)可看出,輸送到設(shè)備潤滑點的潤滑油溫度已降低了20℃,達(dá)到了潤滑油的最佳使用溫度,且煙槍的溫度也達(dá)到了最適宜溫度。

      6 結(jié) 語

      基于國家標(biāo)準(zhǔn)《潤滑油油溫工藝要求》(GB/T786.1-1993),以保障生產(chǎn)、節(jié)省能源、增加可靠度等要求作為指導(dǎo)思路,建立了煙機潤滑系統(tǒng)中央冷卻的設(shè)計模型。本設(shè)計通過二級換熱方式,利用封閉水循環(huán)進(jìn)行煙機潤滑油系統(tǒng)中央冷卻改造,充分利用了中央空調(diào)的多余能量,不用再增加能耗,且不占用空間,投資相對較低。通過將近1 年的運行,效果良好,未出現(xiàn)漏油現(xiàn)象,有效地解決了煙機潤滑油系統(tǒng)油溫冷卻的問題,此設(shè)計可推廣應(yīng)用到多數(shù)卷煙廠。

      [1] 劉學(xué)來.熱工學(xué)理論基礎(chǔ)[M].北京:中國電力出版社,2004.

      [2] 關(guān)子杰.潤滑油應(yīng)用技術(shù)問答[M].北京:中國石化出版社,2012.

      [3] 汪德濤.潤滑技術(shù)手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1998.

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