离心式分离机在润滑油系统中的应用技术

马明生

摘 要：本文件系统全面地介绍了应用离心式分离机的技术原理，结构特征和使用注意事项.分离机系统为保障压缩机系统平稳运转，进而提升流程装置的可靠性有着重要的应用价值.正确理解和配置分离机系统，有利于提高压缩机系统的技术成套水平和整体工作效能，优化设计方案，对于提升出口产品竞争力，拓展国际市场空间具有重要意义.

本文件可用于规范设计指南和技术培训文件，也可用于指导用户采购.

关键词：油系统 离心式分油机 原理 应用

1 技术原理

本文件所引用的商标和型号等产品信息的相关权利全部为原技术专利商或制造商所有，任何被提及的技术和产品细节均为公开渠道消息获得.

本文件不分析化学合成油作为润滑油系统工作介质时的技术细节.

离心式分离机用途极为广泛，本文件只介绍在离心式压缩机油系统的技术应用.

离心式压缩机作为气体增压机械应用广泛，随着其产品大型化和通用范围广泛.对机组的安全运行提出了更高的要求，对轴承润滑油的要求亦不断提高.

离心式分离机（Purifier）作为一种油品延寿设备，能够增强和维持润滑油品质（部分品牌润滑油初始充装前的技术参数不能满足压缩机使用要求，必须经过预处理使其达到安全使用要求），直接关系到机组运行的平稳可靠和安全.

分离机是一种离心式沉淀设备，作用是将待分离油中的杂质颗粒和水分分离，基本原理是利用碟片之间的微小间隙和分离机高速旋转的离心力将杂质颗粒和水分等密度较大的成分分离出去.

SJ-G型分离机模块（MKK）剖视图

在分离机中被处理的油品是被分散的物质，即两项甚至是多相（当温度较高时）混合物，其中的一相是液态连续相，其他分散相是固体或液体.各相之间不能互相溶解.各相之间有比重差.工作液体中固相物质的体积浓度小于25%.被分离的颗粒和液滴不能小于0.1μm（这是离心分离机的分离极限，也是其他形式分离机尤其是多重亲水过滤结构难以企及的数量级）.这些因素是离心分离的技术基础条件.

分离机的核心工作模块是分层堆叠碟片，因此也称为碟片式分离机 （Laminated Centrifuge）.

离心分离是强制沉降的过程，其实现过程遵守斯托克斯定律（Stokes Law），具体参见参考文献1.

碟片结构缩短了沉降的路径，并增加了沉降面积，堆叠的碟片保证了分离界面是一个圆柱体，这样就在给定的空间里实现了最高的分离效率.

分离机正常工作转速可达10000～12000rpm，在转鼓筒内部高速旋转的碟片组可达5000～7000的重力因数（离心加速度与重力加速度比值），进而实现高效分离.分离机能够去除3μm直径的金属微粒，金属污染物的，分离脱离效率大于95%，对于游离水的分离脱离效率也能达到99.9%.

经过分离处理的轻组分润滑油被转鼓集成的向心泵（Centripetal Pump）排出，排放压力一般大于0.5barg，被输送回油箱，完成一次循环.被分离出的重组分被强制沉降在搜集腔底部.

分离机采用三相异步交流电机驱动，通过同步皮带或蜗杆副传送驱动分离机转鼓旋转，吸入侧一般压力较低，内置吸入泵或外配置独立的吸入泵组，吸入泵的工作流量应与分油机的工作流量相匹配.

作为一种高速回转机械，结构紧凑，离心式分离机用途极为广泛，运动机构无往复摩擦部件，运行平稳，单元设备较少，系统流程简单，使运行有很高的可靠性，服役寿命持久.这也是所有高速回转机械的普适优势.

限于篇幅，分离机结构和各个部件的功能和名称见具体的产品目录.

有一种观点认为，长期使用离心式分离机会将油品中的有效添加剂成分误分离导致润滑油性能急剧下降，这种观点缺乏科学依据，润滑油添加剂多为化学合成复合添加剂（例如盐类，胺类，磺酸系列， 硫磷酸系列， 烯酐系列等约10类），具有亲油的分子结构，采用纯物理方法是无法将其与润滑油基础油分离的.也正因为添加剂的化学稳定性强，决定了多数废弃润滑油不能随意倾倒.

MAB 103型分离机模块（ALFALAVAL），不含外围冗余和辅助模块

2.选型原则

根据用户使用习惯和机组用途需求，离心式分离机一般分为间歇式工作制和连续工作制两种.前者多位撬装移动式，供多机组主油箱分享使用.后者一般用于公用油系统或重要设备的油系统，可采用撬装固定式，也可采用液位联锁信号内反馈驱动的核心模块，缺点是一次性投资成本偏高，每套主油箱均需单独配置一台分离机.

分离物排放方式通常为手动排渣型，应用于苛刻工况的连续在线作业的分离机，当需要实现自动在线清洗时，需要专用的气源和水源条件，具体要求见制造方需求文件.

分离机的处理量选取原则，一般为设计输出润滑油量的1%和油箱全部注油量在24小时之内处理完毕所需单位时间流量二值中取较宽松要求值.

撬装移动式LOP Master型分离机 （GEA Westfalia），含辅助设备和控制模块

盲目地选取过大处理流量的分离机会大幅增加投资成本，同时也没有必要，大流量分离机一般为订制设计，主要用于船舶化工食品等连续过程工业，高速旋转的工作特性决定其底部支座必须有足够的重量平衡轴向力和离心力，对安装空间和固定都有专用要求，更不利于搬运和移动操作.

离心式分离机的最高处理量不宜超过45Litre/min.正常以5～15Litre/min区间性价比最佳.

分离机基本模块应包含转鼓筒部件，机身部件（内置传动系统和排渣搜集系统），驱动电机，储水罐和连接导管.

自动控制系统，过程参数监测，报警和显示系统，交互式操作面板，布线集成到接线箱和一体式输油管，动力电源接线等是选配模块，可以根据用户的要求分模块供货.

自动化集成程度高的分离机系统具有很好的可操作性和维护性，大幅降低了对操作者的专业知识技能要求.

专用工具包是卖方的强制供货范围.不同制造商的专用工具不尽相同.

3.注意事项

分离机不能在超出定义的工作参数范围外工作.

离心式分离机是高速旋转设备，转子部件在工作时具有很高的动能，使用和拆装前必须阅读操作手册等技术文件.绝对禁止在工作状态拆解.

分离机开机和关机有专用步骤要求.

更换旋转部件后，應考虑动平衡测试合格后回装.

由于分离机工作时处于高速旋转状态，为降低设备重心，大量设备置于底部配重，这时撬装盘的脚轮定位结构必须锁紧制动.

分离机正常工作时是不需要外添加循环水的，仅需要按照量杯（作为专用工具随设备附带）量取定量纯净水作为水封.

分离机工作时距离主油箱距离不宜大于5米.

在分离机停机时将分离出的颗粒整理，取样分析后妥善处置.

润滑油在低于40℃时不能投入使用，分离机只在较小的粘度（例如5～20 mm2/s）和较高的温度（例如50～75℃）能达到理想最佳的分离效率.润滑油在低温时具有很大的粘度，使用分离机会导致电机超负荷甚至发热损坏.

电气仪表设计条件应遵守买方工程项目文件（Material Requirements）体系的统一要求.

撬装固定式SJ-G型分离机 （MKK），含冲洗排渣和控制模块

参考文献：

[1]< Industrial Separation Processes Fundamentals>.André B. de Haan Hans Bosch. DE GRUYTER

[2].Warren L. McCabe Julian C. Smith Peter Harriott. McGraw Hill.