木合塔爾·買買提 艾尼瓦爾·米吉提 庫爾班江·阿木提

(1.中國石油克拉瑪依石化分公司；2.中國石油塔里木油田公司a.油氣生產(chǎn)技術(shù)部；b.油田開發(fā)事業(yè)部)

某石化公司潤滑油白土精制裝置分為兩套，其中Ⅰ套1987年5月試車成功，設(shè)計(jì)處理能力為100 kt/a；Ⅱ套1995年9月試車成功，設(shè)計(jì)處理能力為150 kt/a。為了保證產(chǎn)品的機(jī)械雜質(zhì)合格，過濾系統(tǒng)采用兩級(jí)過濾。一級(jí)過濾使用板框壓濾機(jī)，使用濾布過濾，大部分白土在一級(jí)過濾時(shí)被過濾出來，但仍不能將油中的白土含量降到規(guī)定的指標(biāo)。為保證油的質(zhì)量，還需用濾紙作為過濾介質(zhì)進(jìn)一步過濾，即二級(jí)過濾。裝置有4臺(tái)二級(jí)壓濾機(jī)(簡稱細(xì)濾機(jī))，采用手動(dòng)板框式壓濾，每臺(tái)過濾面積為30m2。

潤滑油白土裝置二級(jí)過濾主要存在問題是：細(xì)濾機(jī)設(shè)備老化、陳舊，機(jī)件密封效果差，導(dǎo)致濾機(jī)泄漏率、故障率越來越高；濾機(jī)過濾面積小，制約著加工能力的提高。其次，由于濾機(jī)設(shè)計(jì)上存在缺陷，壓濾機(jī)控制技術(shù)為手動(dòng)操作液壓保壓系統(tǒng)，更換濾紙和正常工作時(shí)需要手動(dòng)旋緊螺母, 保持各濾紙之間的壓緊力, 才能實(shí)現(xiàn)機(jī)械保壓。存在螺紋間隙造成過濾介質(zhì)從板框與濾紙間隙處往外泄漏，加工損失大。另外，液壓站系統(tǒng)沒有電氣控制系統(tǒng)，無拉、取濾板功能，人力拉板由于勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作條件惡劣、有效過濾時(shí)間短，不能夠確保裝置長周期安全運(yùn)行。為減少環(huán)境污染，創(chuàng)造舒適、干凈的工作環(huán)境，提高裝置生產(chǎn)能力，濾機(jī)的技術(shù)改造成為必然。

1 存在問題

1.1 壓濾機(jī)液壓系統(tǒng)存在的問題

手動(dòng)板框式壓濾機(jī)運(yùn)行時(shí)，油缸通常采用液壓油泵壓緊。在沒有儀電控制條件下為實(shí)現(xiàn)保壓要求，油缸采用一種活塞桿及其支承在套管上內(nèi)外設(shè)計(jì)有螺紋，當(dāng)油缸在液壓泵的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)壓緊動(dòng)作后，前端用螺紋副機(jī)械鎖緊，故過濾過程中油缸后腔不再需要手動(dòng)補(bǔ)壓，過濾結(jié)束后依靠人力轉(zhuǎn)動(dòng)活塞杠螺母實(shí)現(xiàn)回程動(dòng)作[1]。

從壓濾機(jī)的工作原理來看，濾機(jī)工作時(shí)，現(xiàn)液壓站的手動(dòng)換向閥扳至壓緊狀態(tài)，啟動(dòng)液壓泵將壓緊板壓緊，當(dāng)壓力達(dá)到系統(tǒng)壓緊壓力上限時(shí)，手動(dòng)旋緊活塞桿螺母，使其拉緊活塞桿，然后按停止按鈕，濾機(jī)正常過濾，過濾過程中油缸后腔不再需要手動(dòng)補(bǔ)壓。過濾結(jié)束后需要松開濾板更換濾紙時(shí)，依靠人力手動(dòng)松開活塞桿旋緊螺母，液壓站的手動(dòng)換向閥扳至松開狀態(tài)，啟動(dòng)液壓泵將活動(dòng)頭松開，活塞快到完全松開時(shí)，按停止按鈕，進(jìn)行掃線和更換濾紙。液壓保壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，手動(dòng)操作過程比較多，人為操作失誤風(fēng)險(xiǎn)大，曾經(jīng)因?yàn)閴壕o板螺帽在壓緊時(shí)擰得過緊，松開壓緊板時(shí)造成咬合力過大，而出現(xiàn)油缸活塞桿螺釘拉毛的事故。

手動(dòng)操作液壓保壓系統(tǒng)，更換濾紙和正常工作時(shí)需要手動(dòng)旋緊螺母, 以保持各濾紙之間的壓緊力, 實(shí)現(xiàn)機(jī)械保壓。螺紋間隙的問題造成原料介質(zhì)從板框與濾紙間隙處泄漏，加工損失大，且機(jī)械保壓無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn), 濾板前進(jìn)速度慢, 生產(chǎn)效率低, 資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

液壓元件的選用和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在缺陷。該液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)保壓主要靠手動(dòng)換向閥的O形密封圈來封閉油缸兩腔中的油液，從而鎖定活塞。由于換向閥閥芯為滑閥結(jié)構(gòu)，加工精度不高和使用中閥芯磨損嚴(yán)重，對油液的封閉能力不高，特別是在壓力較高的情況下，高、低壓腔的油液將始終作用在閥芯上，壓腔壓差推動(dòng)滑閥閥芯向低壓腔移動(dòng)，形成差壓運(yùn)動(dòng)，必將進(jìn)一步增大油液的內(nèi)泄漏，從而也降低了換向閥O形密封圈的保壓能力，保壓效果很差[2]。

原濾機(jī)液壓系統(tǒng)抗污染能力低。液壓系統(tǒng)中未設(shè)置系統(tǒng)油液的過濾器，而現(xiàn)場工況灰塵多，極易進(jìn)入液壓站箱污染油液，經(jīng)常出現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)或個(gè)別的液壓元件無法正常工作，故障率高，系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，修復(fù)困難。

1.2 壓濾機(jī)本身存在的問題

濾機(jī)濾液分布不均。濾液進(jìn)、出是一進(jìn)一出方式，容易出現(xiàn)濾液進(jìn)入濾機(jī)后濾液分布不均的現(xiàn)象，使整個(gè)板面不均勻過濾濾液，濾框由下而上堆積機(jī)械雜物使過濾面積逐漸變小，進(jìn)而縮短濾紙的使用時(shí)間，平均每天更換一次濾紙，消耗濾紙較多。

人工進(jìn)行接液翻板，勞動(dòng)強(qiáng)度大。接液翻板在濾機(jī)正常工作時(shí)接液(泄漏的潤滑油)，在更換濾紙時(shí)翻板，騰出空間進(jìn)行更換濾紙操作?，F(xiàn)壓濾機(jī)濾板下方只有一塊1m×3m鋼制接液翻板， 在接液時(shí)需要兩人同時(shí)將接液翻板推入接液槽上方進(jìn)行接液。而在濾紙更換時(shí)，需要人力再次將接液翻板拉出,提供操作空間。整個(gè)操作過程都需要人力完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2 技術(shù)改造方案

2.1 液壓站安裝電氣控制系統(tǒng)

改造后的液壓站(圖1)在電氣控制系統(tǒng)的作用下，通過油泵、油缸及液壓元件來完成各種動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊、自動(dòng)補(bǔ)壓、自動(dòng)卸壓、自動(dòng)松開及自動(dòng)拉取板等功能。所有操作工序能自動(dòng)控制，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了操作條件。

圖1 液壓站結(jié)構(gòu)簡圖

1——液位液溫計(jì)；2——防爆電動(dòng)機(jī)；3——定量軸向柱塞泵；4——液壓空氣濾清器；5——直回式回油過濾器；6——溢流閥；7——防振壓力表；8——直角單向閥；9——調(diào)速閥；10——直動(dòng)式溢流閥；11，12——三位四通電磁換向閥；13——壓力繼電器；14——液控單向閥；15——壓力變送器；16——電磁球閥

該液壓系統(tǒng)由動(dòng)力系統(tǒng)(定量柱塞泵電機(jī)組)、控制系統(tǒng)(液壓元件)和執(zhí)行系統(tǒng)(油缸、油馬達(dá))3部分組成。其中控制系統(tǒng)由3個(gè)基本回路組成：

a.壓力控制回路。由高壓溢流閥、單向閥、普通壓力表、電磁換向閥和低壓溢流閥組成。油缸壓緊壓力由高壓溢流閥調(diào)定，油缸松開壓力和拉取板壓力由低壓溢流閥調(diào)定(7MPa)；單向閥防止高壓油倒流沖擊柱塞泵和高壓溢流閥，延長它們的使用壽命；電磁換向閥控制油液流動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)高低壓轉(zhuǎn)換和液壓系統(tǒng)卸荷兩個(gè)基本過程。

b.油缸壓緊松開回路。由電液換向閥、液控單向閥、電磁球閥和電接點(diǎn)壓力表組成。電液換向閥控制油液流動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)油缸壓緊松開兩個(gè)基本動(dòng)作；液控單向閥保證油缸后腔(高壓腔)壓力穩(wěn)定；電磁球閥用于油缸退回前卸掉油缸后腔(高壓腔)壓力，防止高壓油沖擊整個(gè)液壓系統(tǒng)；電接點(diǎn)壓力表實(shí)現(xiàn)油缸后腔(高壓腔)壓力的自動(dòng)補(bǔ)壓，使壓力穩(wěn)定在一個(gè)范圍之內(nèi)，確保過濾過程的順利完成。

c.油馬達(dá)拉板取板回路。由調(diào)速閥、電磁換向閥和壓力繼電器組成。調(diào)速閥設(shè)定拉取板速度，使拉取板速度保持在一個(gè)合適范圍之內(nèi)(160mm/s左右)；電磁換向閥控制油液流動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)油馬達(dá)拉板取板兩個(gè)基本動(dòng)作；壓力繼電器控制電磁換向閥換向，實(shí)現(xiàn)拉板小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成整個(gè)卸料過程。

2.2 安裝油液過濾器

在進(jìn)入液壓座之前安裝過濾器，用以濾除液壓油中混入的機(jī)械雜質(zhì)和液壓油本身化學(xué)變化所產(chǎn)生的膠質(zhì)、炭渣質(zhì)，從而防止閥芯卡死、節(jié)流小孔縫隙和阻尼孔的堵塞以及液壓元件過快磨損等故障的發(fā)生。

2.3 改進(jìn)進(jìn)出料孔道

將原來的濾液由一孔進(jìn)料、一孔出料改為暗流四孔道(二孔進(jìn)料、二孔出料)，避免了原來容易出現(xiàn)濾液進(jìn)入濾機(jī)后使整個(gè)板面不均勻過濾的問題，增加過濾時(shí)間，延長了濾紙的使用壽命。

2.4 改造接液翻板系統(tǒng)

在壓濾機(jī)濾板下方設(shè)計(jì)了兩塊協(xié)調(diào)工作的翻板，在過濾過程中兩個(gè)翻板面處于閉合狀態(tài)，可將過濾過程中的滴漏液導(dǎo)入旁邊的積液槽，以保證濾餅不被二次污染。過濾完成后或更換濾紙時(shí)兩個(gè)翻板面打開卸紙。該系統(tǒng)占用空間小，運(yùn)行可靠，且這些動(dòng)作全靠液壓系統(tǒng)的幫助下完成。

2.5 更換油封材料

重新改造濾機(jī)液壓缸活塞油封，油封材料改為耐油橡膠，防止硬化。

3 改造效果

對該壓濾機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)裝備改造, 運(yùn)用液壓集成技術(shù)、PLC、可靠性設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法, 采用液壓技術(shù)與電氣技術(shù)相結(jié)合的策略，完成實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)的自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

壓濾機(jī)具有自動(dòng)壓緊、自動(dòng)保壓、自動(dòng)翻版閉合，自動(dòng)松開、自動(dòng)逐片拉開濾板和濾框，自動(dòng)卸掉濾紙，隨時(shí)停止進(jìn)行濾板和濾框清理、并隨時(shí)恢復(fù)自動(dòng)拉取板。更換濾紙時(shí)，自動(dòng)松開、自動(dòng)逐片拉開濾板和濾框，人工放入托紙架一塊濾紙，隨濾板運(yùn)動(dòng)而夾緊，逐片完成所有濾紙的更換。解決了原壓濾機(jī)拉、取濾板板更換濾紙時(shí)全靠手動(dòng)操作，增加員工勞動(dòng)強(qiáng)度和影響工作效率的問題。

利用PLC 和液壓電磁換向閥、壓力繼電器, 可以很好地實(shí)現(xiàn)油缸低壓啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)油及系統(tǒng)在保壓狀態(tài)下的卸荷。另外編制了自動(dòng)、手動(dòng)運(yùn)行PLC 程序、壓力超調(diào)報(bào)警程序、故障報(bào)警程序, 可以自由地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和非自動(dòng)狀態(tài)切換。 壓濾機(jī)進(jìn)行改造后，一次試投產(chǎn)成功。經(jīng)改造后每臺(tái)壓濾機(jī)過濾面積由30m2增加到70m2；濾紙更換次數(shù)由一天更換一次提高到20天更換一次；故障率每年由16次減少到1次；維修費(fèi)用由8.0萬元降低至0.2萬元；泄漏損失由43.20t減少0.72t；每年由于過濾機(jī)維修停用造成的加工量損失由750.00t減少至62.00t。改造4臺(tái)壓濾機(jī)投入的資金為80.4萬元，但是一年節(jié)約的各種費(fèi)用就達(dá)到450.0萬元。

4 結(jié)束語

通過分析手動(dòng)板框式壓濾機(jī)運(yùn)行中的問題，提出解決方案，實(shí)施技術(shù)改造。原手動(dòng)板框式壓濾機(jī)因壓緊力不均勻而過濾時(shí)泄漏量大，濾機(jī)液壓站只能壓緊及松開機(jī)頭板作用、液壓站無拉、取濾板功能。采用液壓與電氣技術(shù)相結(jié)合的控制技術(shù)后,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊、自動(dòng)補(bǔ)壓、自動(dòng)卸壓、自動(dòng)松開及自動(dòng)拉取板等。降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，改進(jìn)了壓濾機(jī)的工作效能，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 周志根.廂式壓濾機(jī)典型液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、改進(jìn)與對比分析[J].液壓與氣動(dòng)，2012，(1)：68～72.

[2] 張齊生，趙靜一，黃宴委，等.壓濾機(jī)液壓控制系統(tǒng)改造與仿真分析[J].中國機(jī)械工程，2003，14(13)：1094～1096.