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毛俊海
【摘 要】本文主要对一起氧压机刮油器严重漏油情况进行处理,对原有刮油器结构进行改进,解决了三瓣式刮油环与大直径活塞杆的配合问题及常见的油雾与氧气接触的问题,以期为相关学者的研究提供参考. 【期刊名称】《河南科技》
【年(卷),期】2018(000)011
【总页数】3页(P45-47)
【关键词】三瓣式刮油环;活塞杆;润滑油;油雾;燃烧 【作 者】毛俊海
【作者单位】河南能源开封空分集团有限公司,河南 开封 475000
核桃楸皮
【正文语种】中 文
【中图分类】军事硕士TH45
开封空分集团有限公司为某一变压吸附制氧设备配套了三台活塞式无润滑氧压机，立式结构，四列两级，单台排气量4 000Nm3/h，吸气压力5kPa，排气压力0.3MPa，活塞杆直径70mm，室内安装。
三台氧压机共计12套刮油器，在试车过程中刮油器刮油效果不佳，有10套刮油器漏油，造成活塞杆带油，2套刮油器漏油严重。通过整修活塞杆及刮油环，所有漏油刮油器刮油效果明显改善，但仍然有轻微漏油状况，效果依然不理想。氧压机留下了燃烧、爆炸的安全隐患。
由此，本文对刮油器效果不佳进行多方面分析，最终通过改进刮油器结构，提高了刮油效果，并获得国家专利。
1 提出问题
对于燃烧，通常需要三个要素：一是可燃物，二是助燃物，三是火源［1］。在氧压机系统中，润滑油是最有可能的可燃物。氧气是助燃物。火源大致分为摩擦火花和撞击火花及静电火花。摩擦火花及撞击火花通常是因为气路系统中的非有金属零部件或颗粒之间产生摩擦或撞击产生的；而静电火花则是不同零部件间出现较大电势差引起的。从防止燃烧的角度来讲，只要能做到避免三要素同时在相同位置叠加出现，就可以避免燃烧事故的发生。关于三要素的隔离，行业内的主要措施如下：对于可燃物，首先是对所有与氧气接触的零部件进行脱脂处理，将油脂残留量控制在125mg/㎡，重要的是使用刮油器，防止传动部件的润滑油通过活塞杆进入气缸内，形成新的可燃物。对于火源，通常是在压缩机系统进气位置进行氧气过滤，避免较大的非有金属颗粒进入压缩机系统内，同时控制系统内各个节点的氧气流速，降低气流带动金属颗粒的能力及减少气流赋予金属颗粒的动能，降低出现撞击和摩擦火花的可能性。非有金属颗粒之间及与非有金属零部件之间出现撞击火花或摩擦火花的概率与非有金属颗粒的动能有关，非有金属颗粒动能越大，引起撞击火花或摩擦火花的概率越大，反之越小。但是，对于活塞与气缸因故障而出现的摩擦火花或撞击火花，缺乏有效规避的措施。而对于静电火花，通常是通过加装法兰间导线和接地避免。
综上所述，现有措施不能完全杜绝氧气环境内火花的产生，但通过使用优秀的刮油器和基础的脱脂工作，可以有效避免可燃物——润滑油与氧气的接触，从而实现避免三要素同时汇集的目的。
目前，绝大多数深冷气体分离设备及变压吸附气体分离设备配套的是活塞式立式无润滑氧压机，其通过气缸内采用自润滑材料代替润滑油润滑及活塞杆刮油共同实现润滑油与氧气的隔离，防止氧气与润滑油接触混合。因为自润滑材料在气缸内的应用已非常成熟，所以影响润滑油与氧气隔离的关键是活塞杆刮油器的刮油效果。
LIBOR2 活塞式氧压机刮油器的工作原理
刮油器在活塞式压缩机中的作用是刮除活塞杆上的润滑油。在被压缩介质纯净度要求不高的活塞式压缩机中刮油器的作用是减少润滑油进入气缸的量，降低润滑油对压缩介质的污染。而在无润滑式活塞压缩机中，尤其是氧气压缩机中，刮油器刮油效果要求较高：杜绝润滑油在活塞杆接触氧气的部位出现，防止润滑油与氧气接触可能出现的燃烧、爆炸事故［2-5］。
福田繁雄在立式活塞氧压机中，刮油器固定在机身内部，其内部刮油环刃口与活塞杆外圆配合，刮除活塞杆上来自传动部件的润滑油，杜绝润滑油沿活塞杆与氧气接触。刮油环刃口采用单向刮油，刃口朝向传动部件，在活塞杆往复运动过程中，产生与活塞杆之间的相对位移，将油从活塞杆上刮除。
3 结构介绍
3.1 原有结构分析
儿科护理学本次氧压机使用的刮油器（见图1）是四环配合，上部是三个双刃单向刮油的刮油环，每个刮油环皆为三瓣式，外圆加有拉伸弹簧，靠拉伸弹簧提供刮油环向心的力，使刮油环刃口紧抱活塞杆。同时，每个刮油环的缺口相互错开，保证活塞杆外圆表面360°都能与刮油环刃口配合，润滑油不能直接通过各环切口。刮油环之下是一个挡油环，为完整的圆环，朝向活塞杆的内圆面上加工有单向单刃口，刃口所形成的内圆直径略大于活塞杆外圆。挡油环的作用是将绝大部分润滑油挡除，即粗刮油；而刮油环组的作用则是把剩余的润滑油刮除干净，即精刮油，共同完成刮油工作［6-9］。
图1 氧压机原有刮油器的结构
该结构刮油器已经经过几十年几百台压缩机的应用实践，在活塞杆直径小于65mm的工况中是没有任何问题的，刮油效果令人满意。该结构刮油器唯一的缺陷是对机身内部产生的油雾通过刮油器向上扩散没有控制能力。在绝大多数国产立式活塞压缩机中，即便是刮油器工作良好，没有活塞杆带油现象，在压缩机运转上千小时后，气缸底部依然会出现一层油膜，这是气态的油雾穿过刮油器向上扩散凝结在气缸底部所造成的。具体来说，机身内部所有滑动摩擦面在运动摩擦过程中产生大量的摩擦热，引起润滑油轻质馏分挥发形成油雾并向上扩散，穿过刮油器内顶层刮油环上表面的导油槽向上流动，最终与气缸底部接触，并凝结于气缸底部形成一层油膜，其中有少量油膜附着在活塞杆周期性深入气缸的部分外表面，形成微量的可燃物。从安全角度来讲，油雾向上扩散凝结在与氧气有接触的部位，有可能引起燃烧，降低氧压机的安全性。
近年来，随着活塞压缩机排气量的增大，排气压力提高，活塞力不断上升，压缩机大型化，导致活塞杆直径不断变大，常用的有Φ65、Φ70、Φ80、Φ90 mm等级。在使用图1结构的刮油器时，出现刮油效果不佳的比例较高，通常高达20%～80%。活塞杆越大，效果不佳的比例越高，采用整修或更换新环的方式维修，刮油效果也不理想，使用单位对此意见较大。的确，在中、大型氧气压缩机中继续使用图1结构的刮油器，如果刮油效果达不到
要求是比较危险的。
在该次刮油器漏油事件中，通过分析认为，此结构刮油器在中、大型活塞压缩机中不适应。三个刮油环和一个挡油环在轴向叠加，造成每一个环的上、下平面相对于轴线的垂直度公差叠加，引起刮油环刃口圆柱面与活塞杆圆柱面局部脱离，形成偏磨，导致刮油环刮油不均匀，整个刮油器刮油效果不佳。当活塞杆直径较小时，所对应的刮油环内、外直径也较小，垂直度公差叠加的值相应较小，对刮油环的影响可以忽略不计。因此，该结构使用在小直径活塞杆上时，刮油效果良好。同理，当活塞杆直径增大时，各环垂直度公差叠加值也随着刮油环尺寸增大而相应增大，刮油环偏磨的可能性增加，易出现刮油器漏油现象。
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