无油润滑技术在活塞式氮氢气压缩机高压段气缸中应用

一、问题的提出

压缩机无油润滑技术作为一种节能改造新技术，自产生并在各行业各种压缩机上推广应用至今已有60多年历史了。目前我国在氧压机、氢压机、空压机和氮氢气压缩机上都有较好应用，作为氧压机气缸是必须采用无油润滑技术，那末作为化肥行业中广泛使用的氮氢气压缩机，采用无油润滑技术能够获得多少收益，采用无油润滑的压缩机其易损件工作周期以及机台输气量是否会受到影响？这是准备采用该项技术时往往会产生的问题。本文就氮氢气压缩机气缸中应用无油润滑技术的优越性以及所能获得的效益来说明无油润滑技术采用的必要性，以推广应用无油润滑技术三十余年来的实际事例来印证无油润滑技术在压缩机上应用的可行性。

二、氮氢气压缩机高压段气缸采用无油润滑技术的必要性

1. 采用无油润滑技术能有效稳定高压段气缸活塞环工作周期：

氮氢气压缩机高压段气缸的工作压力很高，一般达13―31兆帕，实际情况是这些高压气缸的活塞环注油工作时工作寿命往往存在较大问题，工作1―2个月就发生磨损，产生大量泄漏被迫停车更换的情况并不少见。显而易见，这种情况的存在对机台的出率和企业生产状况的稳定带来很大的负面影响，严重危及企业生产能力提高，影响企业的经济效益。

分析这些气缸活塞环工作寿命难以稳定达到预期工作周期的重要原因是高压气缸注油系统故障。因为在高压段气缸活塞环所受的背压值十分巨大，它可以是低压段气缸活塞环工作时所受背压的上百倍，在如此大的背压值作用下，必须要求气缸注油系统工作状况良好，气缸内要有充足的润滑油以减少环与气缸壁的摩擦系数，以避免活塞环工作时产生短期超量磨损。这就对高压气缸的注油系统提出了十分高的要求，注油器的压力必须超过气缸工作压力，润滑油才能进入气缸。因此高压气缸的注油器工作负荷很大，修理要求也很高，生产实际中经常发生注油器故障，稍不留意注油器就不注油，严重影响高压段活塞环工作寿命。

与此相对应的在无油润滑气缸内活塞环具有良好的自润滑性能，运行时不需要向气缸注油润滑，活塞环就能保持良好的摩擦工况，正常工作。目前高压气缸中无油润滑活塞环的材质一般采用FH-1A金属塑料复合材料，该材料具有良好的自润滑性能，良好的耐磨和密封性能，保证了其在31兆帕高压气缸中无油润滑状况下的工作周期可达4000小时。对某些特殊结构气缸例如高压平衡式的气缸活塞，无油润滑工作周期甚至可达8000小时左右。这是因为无油润滑结构的活塞组件其运行性能已摆脱了对润滑油的依赖，因此有效地避免了高压注油系统故障对其运行周期的影响。

这就是采用无油润滑技术可以有效稳定高压气缸活塞环工作寿命的原因，也是高压气缸采用无油润滑技术的一大优点。

2．节约用油：

在活塞式压缩机中当以铸铁为活塞时环材料注入气缸用以润滑的高级机械油消耗数量很大，以年产10万吨合成氨的化肥企业来说，单在压缩机高压气缸加入的润滑油数量可达每年20吨，单价值就达20万元。此外，我国石油资源不算丰富，如果压缩机采用无油润滑运行，节省了大量的石油资源消耗，其意义就更大。

3.净化气体、降低生产成本、实现增产节约：

压缩机气缸在运行中有润滑油注入时，这些润滑油不可避免地要被雾化并随着被压缩气体一起被送出，虽然高压机出口一般设有油分离器，但是分离器的分离效果绝不可能达到百分之百，因而在注油运行气缸的出口气体中经常夹带油雾。化肥生产用的氮氢气压缩机出口所夹带的油雾会进入精炼系统、合成氨系统或甲醇系统以及高压甲烷化系统均会对生产系统带来很大危害。

例如，压缩机六段气缸出口气体送精炼系统，如果气体中夹带油污进入醋酸铜氨液中会恶化铜液质量，使得气体微量指标不能得到保证。清理油污或者更新铜液所耗费的资金显然会大大升高合成氨生产成本。

又如：压缩机七段出口气体送合成氨生产系统，此补充新鲜气体中如油污成份较高，那末，气体进入合成塔后会将油份带入触媒筐，油污接触到触媒会包在触媒外表，使其永久性中毒而失去活性，其结果是合成反应热点下移，合成塔生产能力降低继而提早更换触媒。有企业反映，一次检修更换触媒时从合成塔下部排出润滑油30多公斤，足见气体夹带油雾量不少。

再如：在生产甲醇的企业中，由于甲醇触媒敏感性更强触媒更易中毒老化，净化气体对甲醇生产系统意义就更大。某企业原来甲醇触媒4个月就要更换，全部压缩机高压气缸采用无油润滑后触媒使用周期延长到12个月。由此可以清楚地看到，采用无油润滑技术净化气体，对降低生产成本、提高生产效益，增产降耗的作用的确很明显。

最后，化肥生产企业当前进行一系列的生产工艺改革，其目的自然是为进一步节能降耗。比如，采用高压甲烷化工艺取消精炼工序就是其中之一。高压甲烷化就是在高压下将微量一氧化碳和二氧化碳转化成甲烷，该转化由触媒催化完成，该触媒更敏感，气体带油份将使微量不合格。因此采用该工艺生产时要求压缩机高压气缸不注油运行。

综上所述，对氮氢气压缩机所压缩气体净化特别是高压段气体的净化对化肥生产有一系列的益处，为企业进一步节能降耗、增加效益、提升活力。压缩机高压缸的无油润滑并非可有可无，而是势在必行。