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新型壓縮機潤滑油研發現狀及試驗探究

中國空氣壓縮機】新開發精品壓縮機的高性能和可靠性不僅決定于壓縮機本身的設計和制造工藝,也與新品壓縮機配套的壓縮機油有很大關系。但是對于新產品壓縮機適用的潤滑油的試驗研究卻寥寥無幾,此種狀況影響了壓縮機的發展。壓縮機制造商與有科研能力的潤滑油制造商進行戰略合作是必要的,精良的壓縮機油會使新開發的精品壓縮機的功能發揮到極致。

1、新產品壓縮機油的現狀

k8凯发首页如果壓縮機在研發期,無可非議的做法是找一種認為可用的潤滑油試用,而在壓縮機研發后期,人們往往卻忽視了潤滑油的更適應研究。一種得過且過的做法使尋找更適應潤滑油的工作如石沉大海,隨后就是以訛傳訛,互相抄襲,誰也不肯在潤滑油方面再增加成本,致使在此方面提高壓縮機性能和可靠性的工作停滯不前。

原因在于:

1)壓縮機制造商缺乏熟悉潤滑技術的專業技術人員;

2)潤滑油制造商缺乏對壓縮機油的較深一步的了解;

3)低成本想法造就了此項工作的無人問津。

k8凯发首页發動機行業比壓縮機行業大得多,競爭更為激烈,發動機油更新換代周期短,這和壓縮機狀況形成鮮明的對比。

k8凯发首页其實,壓縮機行業的頂尖制造商在暗暗通過特殊的潤滑油制造商提高潤滑油品的技術研究,從而達到和提高潤滑油的適應性,使其壓縮機可靠性高踞于群雄之s*。

k8凯发首页兩個例子可以說明壓縮機油對壓縮機適應性的重要程度。

k8凯发首页一個例子是:德萊賽公司在國外的近百臺的蒸汽透平驅動活塞壓縮機一直在持續運行,而魯西化肥廠從中國德萊賽購進的兩臺蒸汽透平驅動活塞壓縮機卻事故頻出(包括聯軸器故障,減速機高速軸斷裂等),該廠中間換過高價減速箱的高彈性聯軸器,換過減速機,z*后不得不因為不堪重負而廢掉蒸汽透平和減速機,并修改基礎,改為同步電機驅動。這中間傷筋動骨的曲折、艱辛、大量人員和資金的浪費,何人能夠知曉?

而恰恰與之相反的是山東久泰化工科技有限責任公司的蒸汽透平驅動活塞壓縮機一直在順利運行,不少化工企業也前去調研試圖取經。

問題在哪?

k8凯发首页蒸汽透平驅動活塞壓縮機裝置的減速機和壓縮機普遍共用同一油箱,該油箱應該加入抗磨液壓油,其FZG齒輪失效等級不應小于10。山東久泰化工科技有限責任公司的蒸汽透平驅動活塞壓縮機其關鍵在于他們使用的是抗磨油品;德萊賽在國外的近百臺的蒸汽透平驅動活塞壓縮機的持續穩定運行也得益于國外壓縮機油品的高FZG齒輪失效等級。

有一個普遍的事實是:中國的干螺桿壓縮機的增速齒輪箱一般裝的是普通液壓油,諸多用戶的干螺桿壓縮機3年以后出現齒輪箱異音增大,傷及干螺桿主機。即使購買國外大品牌的干螺桿空壓機也不能幸免。但往往同樣是一個公司的干螺桿空壓機在國外卻很少出現這種情況。

中國不少的大棉紡廠自行淘汰昂貴的m*無油螺桿空壓機,改用SULLAIR的24KT螺桿空壓機+后處理器。

有些壓縮機專家不懂潤滑油知識,導致不能正確使用潤滑油,使昂貴的干螺桿空壓機變得不可靠。

2、更適應于壓縮機潤滑油的研發

k8凯发首页不同氣體壓縮機,尤其是螺桿壓縮機有不同的潤滑油匹配要求,對于新品壓縮機更適應的壓縮機油的基礎油和添加劑配方應遵循:

為新精品壓縮機研發適應的潤滑油應由壓縮機專家和潤滑油專家結合,通過潤滑油樣品分析,初步設計壓縮機油的功能要求和成本要求,初步設計配方,試調油樣,通過臺架試驗和模擬臺架試驗,優選配方,并開發不同級別的適用油品。

(1)對于不同重點功能要求的新品壓縮機,匹配的新壓縮機油也應有區別。k8凯发首页例如:要求突出高能效的空壓機,新壓縮機油的重點是支持空壓機降低能耗。潤滑油制造商一般采用好的油性劑和高效減摩劑,以期由此降低壓縮機油的摩擦系數。但是僅此并不會取得理想的效果,此舉對能效的貢獻率不會超過1%。

要想達到理想的效果,可遵循的方法有:

1)采用附著力高的基礎油;

2)追求z*佳的粘度;

3)密封效果和摩擦功率消耗的綜合z*佳;

4)盡量降低空壓機的磨損,盡量延長空壓機整機和零件的壽命,使空壓機的高效工況達到5年或以上。

(2)除此以外的研發要求是:

1)壓縮介質與壓縮機油的適應性研究

k8凯发首页不同的壓縮介質有較適應的基礎油和匹配的添加劑,能夠掌握z*新,z*合理的基礎油和匹配的添加劑技術,就有可能研發出適應的新品壓縮機油。

2)氧化速度控制

對于大量使用的烴類化合物基礎油調制的壓縮機油而言,控制其氧化速度至關重要。

k8凯发首页抗氧化實驗研究主要應遵循GB/T12581-2006(ASTMD943)方法,ASTMD2112,D2272法“旋轉氧彈法”。PK8 C法適合于短期快速實驗,并可用此法得到的數據分析對照上述兩種方法得到的數據。

k8凯发首页抗氧化劑技術在不斷發展,抗氧劑單劑的性能和不同抗氧劑的協同效應差別很大;有些其它添加劑也有抗氧化作用,這些添加劑與抗氧劑的協同效應也會出現某些端倪,而令人費解。

新品壓縮機油的功能和壽命很大程度上取決于該油品的抗氧化水平。

3)酸值控制

k8凯发首页酸值控制應當用GB/T12581-2006(ASTMD943)方法,研究適用于新品壓縮機油的配方和壽命。總酸值控制的好的話,會保證新品壓縮機不易銹蝕,壓縮機的可靠性相應提高。

4)粘度控制

k8凯发首页同一種壓縮機可用壓縮機油的粘度范圍較寬,但對于壓縮機的不同功能要求有不同的z*佳粘度。此問題尚未得到壓縮機界的共識,精良控制新品壓縮機油的粘度,會使新品壓縮機更能發揮優勢,可能收到意想不到的效果。

k8凯发首页壓縮不同氣體的壓縮機油(主要是噴油螺桿壓縮機油)粘度數值變化很大,用實際氣體做實驗會更有針對性。加速和變溫模擬實驗是行之有效的方法,可先人一步取得實驗成功。

5)FZG齒輪失效等級要大于10

k8凯发首页有關DIN標準和韓國SK公司要求壓縮機油的FZG齒輪失效等級大于10,而其它的潤滑油制造商卻對此多有微詞,從很多例子應該體會到他們的規定不是沒有道理的。前述的蒸汽透平驅動活塞壓縮機就是驚人一例,而眾多干螺桿壓縮機增速箱的齒輪和軸承磨損速度就更難于令人滿意,究其原因,無不在于抗磨性差,FZG齒輪失效等級過低所致。

3、螺桿壓縮機油需要特殊的模擬試驗

其實潤滑油的許多試驗標準方法都屬于模擬實驗,例如:四球摩擦試驗機,是一種極端載荷試驗,其載荷是實際載荷的5000~10倍,只有齒輪的接觸載荷能達到z*大無卡咬負荷PB的十分之一,一般的摩擦載荷只有z*大無卡咬負荷PB的1/5000,球軸承的載荷在1/20~100。這種模擬實驗與實際摩擦的不同在于載荷的連續性。四球機加在摩擦面的負荷是連續負荷,而實際摩擦負荷則是脈動載荷,摩擦面有間隙的低載荷,成為摩擦面的恢復期,所以四球摩擦試驗機是一種極其嚴酷的試驗方法。但是潤滑界一直把這種方法作為神圣方法,不少的摩擦磨損學者并不認為四球摩擦試驗機的試驗方法的有效性和關聯性。

k8凯发首页潤滑油一般還要進行某些臺架試驗,一些發動機油要求作臺架試驗,通過之后方能投入使用。臺架試驗是比較接近真實工況的模擬試驗。

k8凯发首页在高檔的車輛齒輪油標準中,要進行一系列齒輪臺架的評定,包括低速高壓扭矩、高速低扭矩齒輪試驗;沖擊負壓的齒輪試驗;減速箱銹蝕試驗及油品熱氧化安定性的齒輪試驗。

評定內燃機油有很多單缸臺架試驗方法,如皮特W-1、AV-1、AV-B和萊別克L-38及國產11005、1135單缸,可以用來評定不同等級的內燃機油。目前API內燃機油質量分類規格標準中,規定柴油機油用Caterpillar、Mack、Cummins、單缸及GM多缸進行評定;汽油機油則進行MS程序ⅡD(銹蝕、抗磨損)ⅢE(高溫氧化)VE(低溫油泥)等試驗。

而對壓縮機油所進行的臺架試驗真是鳳毛麟角。

k8凯发首页有條件的制造商應該開展壓縮機油的臺架試驗和模擬實驗研究,改變目前這種壓縮機油壽命的混沌狀況。

k8凯发首页有些潤滑油制造商已經用GB/T12581-2006(ASTMD943)、旋轉氧彈、紅外和RULER方法作了一些高級壓縮機油的試驗,取得了一些數據,但還不是真正意義的臺架試驗。

k8凯发首页直接使用傳統的這些方法作所需的試驗,需要花費大量的時間、經費和人力。

k8凯发首页現在是應該以相對準確的臺架試驗數據為基礎,設計合理的模擬試驗程序、實驗項目和相應的試驗方法,設計數據評價體系等。為加快臺架試驗速度,有計劃地進行多方面的超速、超載荷、超溫等試驗,取得一定量的數據,并經進一步分析考證,得出更符合實際的相似模擬臺架試驗方法。

k8凯发首页在新壓縮機油品研發中可以應用既定的相似模擬臺架試驗方法,優選配方及工藝,z*終確定不同等級的新品壓縮機油樣品。

k8凯发首页經過模擬臺架試驗可以形成一個具體型號壓縮機油品的真實性能數據和真實壽命數據,供壓縮機制造商和用戶參考使用。

k8凯发首页針對不同種類的壓縮機(活塞式,單雙螺桿式,滑片式,透平壓縮機等),應根據需要設計不同的臺架試驗方法,以適應壓縮機的發展。

4、螺桿壓縮機油需要更全面的抗氧化試驗

旋轉氧彈、紅外和RULER方法都能反映油品抗氧化性能狀況,但含義不同。

旋轉氧彈方法反映的是整個油品的抗氧體系,包括抗氧劑還有一些起著輔助、協同作用的抗磨、防銹、抗腐劑的抗氧效果。雖然為了較快的取得數據,試驗規定工況比實際工況嚴酷,但還是比較接近實際工況。因而,潤滑油指標中,普遍都列有旋轉氧彈值,成為潤滑油z*重要的抗氧化指標,壓縮機油更是如此。

k8凯发首页紅外和RULER方法雖然快速、便捷,但是只是測定油品中抗氧劑的量,而且由于氧化過程中抗氧劑的降解物的多樣性會帶來檢測誤差。在對用品的抗氧化劑的考察上,還應以旋轉氧彈為主。ASTMD4378及一些汽輪機制造商對汽輪機油的氧化安定性都規定為控制旋轉氧彈的剩余值不得低于25%,如果低于25%,油泥增長趨勢會加大。一般油品的旋轉氧彈值達到40min時,氧化速度已開始進入次方曲線。一般把旋轉氧彈值達到50min時作為換油標準不可超越的底線,多數換油標準以旋轉氧彈值≤60min作為換油指標,即留有一定的安全空間。

k8凯发首页在油品研究中,GB/T12581-2006(ASTMD943)加抑制劑的汽輪機油氧化安定性的方法很有用,試樣在有水和鐵—銅催化劑存在下,在95℃與氧反應,試驗連續進行直到試樣的酸值達到或超過2.0mgKOH/g。使試樣酸值達到2.0mgKOH/g所需要的試驗時間就是“氧化壽命”,與對油品的實際壽命相關密切。不過,這個試驗周期很長,很少有潤滑油制造商能做下來。但是,GB/T5904《輕負荷噴油回轉空氣壓縮機油》又規定用GB/T12581測定的氧化安定性(氧化壽命)為1000小時,這就使潤滑油制造商就有些難為。

k8凯发首页用GB/T12581-2006(ASTMD943)方法測試油品的氧化壽命,會受到油品總堿值的影響,總堿值高的油品測定的氧化壽命長。

在對一個油品用GB/T12581-2006(ASTMD943)進行試驗的同時,提高試驗溫度,縮短試驗時間,用不同試驗溫度得出的模擬氧化壽命與標準試驗溫度得出的氧化壽命進行比對,尋找在合適的模擬試驗溫度下得出相應的模擬氧化壽命與真實氧化壽命的關系。

該方法與程序升溫的PK8 C法也不一樣。程序升溫的PK8 C法測定的是起始氧化溫度,起始氧化溫度高的樣品抗氧化性能好。同樣,此方法適合于新油品研究和不同油品抗氧化性能的鑒別,由于起始氧化溫度偏離實際試驗溫度太遠,對油品實際使用壽命的關聯性較弱。

PK8 C恒溫法是測得油品氧化誘導期,和旋轉氧彈法有類似之處。

本刊上期所刊《壓縮機油真實壽命計算公式佐證探究》一文中所述的壓縮機油真實壽命計算公式采取旋轉氧彈值系數,正是基于此考慮。公式中沒有列入總堿值系數,宜留作潤滑油制造商提高油品質量的技術措施。

5、高級壓縮機制造商需與潤滑油商進行戰略合作

k8凯发首页高級壓縮機制造商與有技術的潤滑油制造商合作研發新品壓縮機油,是提高壓縮機油品的必經之路。

k8凯发首页中國壓縮機龍頭企業沈陽鼓風機集團已經開始這種合作。

2015年9月11日,禾泰股份與沈陽鼓風機集團風電公司簽署了《特種潤滑戰略合作框架協議》,以加強雙方在風力發電特種潤滑劑領域的強強聯合,優勢互補。雙方達成共識,在沈鼓風電自營及承接項目涉及的風力發電機組主齒輪箱、發電機、主軸承、調漿軸承、偏航軸承、偏航開式齒輪中應用的特種潤滑劑領域全面合作。作為行業后起之秀,沈鼓風電在該領域的上游齒輪箱研發制造、風場工程設計、施工、總包、運維等取得了令人矚目的行業業績。禾泰股份率先于行業先后取得Flender全合成抗微點蝕齒輪油、DenisonHF-0液壓系統用油國際認證,并研發出系列行業領導的生物可降解風電潤滑劑。此次合作將大大提升禾泰股份在風力發電領域的品牌知名度,推進風力發電潤滑劑國產化進程,逐漸打破長期以來由外資品牌壟斷的局面,進一步推動公司的“特種潤滑整合解決方案提供商”的品牌定位和發展戰略。

由于風電設備龐大,高架安裝,使用環境惡劣,修理困難,修理成本高,壽命要求高,對潤滑劑的要求很高。雖然他們目前合作的是風電項目,可這種合作終究會發展成為新品壓縮機油的合作方式。

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