潤滑油在螺杆空壓機運行中所起的作用猶如血液之於人體。具有著冷卻、潤滑、密封等作用,如果潤滑油出現問題,空壓機就會受到致命的傷害,輕則壓縮主機螺杆磨損,重則可能導致主機卡死報廢。
隨著噴油螺杆空壓機的大量使用,出現了很多與螺杆空壓機油有關的事故,其中一些非尋常事故很難用一般潤滑油的性能降解規律及有關理論進行解釋。通常螺杆空壓機維修商及用戶把責任歸結於油品質量上,但卻無法解釋為何使用不同質量的油品也不能避免此類事故的發生。
本文通過對事故現場在用油出現異常現象的分析,探討了造成螺杆空壓機油事故的原因,並提出了相應的處理措施,為解決螺杆空壓機油在使用過程中出現的問題提供參考。
這些空壓機油造成的事故現象:
①、軸承及油路結焦,有麥芽糖狀淺色膠狀物,它們堵塞了油路和濾網,導致缺油而燒死軸承,啟動困難;
②、往往發生在更換新油後的數百小時至一千多小時之間,而不是在長壽麵使用後。有時在同一用戶同一維護承包負責的多臺設備上同時發生;
③、現場有異常氣味;
④、在用油數據變化不正常。
以某螺杆空壓機在用油為例,使用500h數據見表1:
此螺杆空壓機油的新油為ISO46#礦物油,但與正常額礦物油相比,數據變化差異較大,主要有下列特性:
①、黏度和酸值成倍地增大,而相應的色度變化小,這與一般在用油的黏度和酸值變化在個位數而色度變黑嚴重的情形相差較大;
②、若加入適量NaOH水溶液能皂化成肥皂,表明該油品可能是脂肪酸酯類合成油,而礦物油型在用油不能用鹼皂化;
③、有時油品在使用中變成紫、藍、紅等顏色,而不是變黑。
在不同工廠的不同空壓機設備上,這種「二高一低」(高黏度、高酸度、低色度)特性的在用油很具有代表性。由此造成的此類事故,螺杆空壓機維修商經常將責任歸結於油品質量。
但問題是,為何使用不同質量的油品也不能避免此類事故的發生呢?本文將就造成此類事故的真正原因及解決方案進行討論。
螺杆空壓機油的突出性能要求是抗氧化性能
作為循環應用的潤滑油,如液壓油、汽輪機油、空壓機油等,都有其通用性能,如防鏽、抗氧化、抗磨損、抗乳化及抗泡性等。而噴油式螺杆空壓機油的突出性能要求是抗氧化性能,其原因是:
①、螺杆空壓機油在工作中以霧狀噴進高壓空氣中,除了潤滑螺杆及軸承外,還要冷卻壓縮空氣,油霧與高壓空氣的接觸面積比其它循環系統用油的液相接觸面積大得多,因而氧化反應也激烈得多;
②、螺杆空壓機中的壓縮空氣溫度為70~100℃,遠高於一般循環油60~80℃的環境溫度,隨著溫度升高,氧化反應速度成倍增加;
油霧接觸的是高壓空氣,其中氧分壓比常壓中氧濃度大得多,因而氧化反應也更為激烈;
③、噴油式螺杆空壓機油在螺杆室接觸高溫高壓空氣,而在隨後的油氣分離器、過濾器及冷卻器中溫度下降,不斷經歷溫度上升和下降的過程,其氧化反應的溫度範圍寬。
綜上所述,螺杆空壓機油經歷的氧化反應的劇烈程度大大高於其它工業循環油,作為一個合格的螺杆空壓機油,要求其具有突出的抗氧化性能。
目前市場上所謂的螺杆空壓機油大多是翻版或改良版的抗磨液壓油。某著名國際油品商推出的螺杆空壓機油,其取得數據的試驗條件比典型的螺杆空壓機工作條件緩和得多,並沒有切實地按螺杆空壓機油的主要特點進行配方研究。
國內螺杆空壓機油現狀
國內螺杆空壓機油有2種類型,一種是螺杆空壓機製造商與其設備品牌與設備配件同時供應的潤滑油,另一類為潤滑油製造商提供的品牌油。
這2類油品的性能指標分別見表2、表3。號稱使用壽命為8000h的螺杆空壓機油都為脂類合成油。
註:有些品牌不止有一個品種的產品,這裡僅取其中一種;基礎油類型根據紅外譜圖推測。
註:聲稱以上品種的使用壽命均在8000h以上,都為酯類油。
螺杆空壓機油事故原因探討
設備中存在原用油殘留物
從受壓容器額設計考慮,開孔應儘量少,孔徑應儘量小,這就使得原用油無法在常溫常壓下排盡,而維修人員在更換新油時卻想當然地認為讓原用油自然流盡就「清洗乾淨」了,其實此時在機頭、油冷卻器等處仍舊積存10~20%的原用油。
原用油經多次沉積成為高度氧化產物,越積越稠,最後便形成了半固體麥芽糖狀的殘留物。
在空壓機運轉時,也就是說不管新油質量如何,在空壓機中運轉的都是新舊油的混合物,這是造成事故的主要原因之一。
螺杆空壓機油氧化變質
按礦物油在使用中的降解常識,螺杆空壓機油不可能變成出現「 二高一低」 現象的在用油。那麼這種現象究竟是怎麼產生的呢?
通過對某著名設備品牌的「 超級冷卻劑」(酯類油)與以API Ⅲ類油為基礎油的某螺杆空壓機油同時進行了氧化試驗。試驗所用新油均為ISO46#黏度級別, 氧化條件為: 油溫150℃,試驗時間240h,氧流量100mL/min,銅絲催化。試驗結果見表4。
氧化後的檢測數據變化與表1的在用油數據基本相同,都表現出黏度和酸值大幅增加而色度較淺的特徵。而作為對比的礦物油的變化符合一般規律。由此可知,這類出現怪異的「二高一低」現象的在用油是設備品牌油苛刻氧化的產物。
一般新設備運轉時大多採用設備品牌油,其生成的氧化產物(「二高一低」在用油)不斷沉積。當廠家因價格的原因換用其他價格較低的油時,新油與原用油的沉積物混合,就可能導致設備故障的發生,而不明原因者卻誤以為是新油導致了事故的發生。
抗氧劑選用不當
在氧化試驗中發現,一些抗氧化性能不足的配方油中選用的某些抗氧劑在不同溫度段發生氧化時會變為紅、藍。紫色,這是選用抗氧劑不當之故。
螺杆空壓機油事故解決措施
換油時將系統中的在用油和沉積物清洗乾淨
方法有二:一是在設備工作結束時,趁系統仍有溫度和壓力時進行清洗,此時系統易於清空;二是使用有效的清洗和沉積物。
儘量採用同牌號同品種的油
由於市場上螺杆空壓機油品種多,組成較複雜,相互混合是否合適仍是未知數,必須經過混兌試驗,因此應儘量採用同牌號、同品種的油品,不要隨意更換。
同時不要迷信設備品牌油,某些設備品牌油的在用油黏度大、酸值高,加入強鹼能皂化,估計是脂肪酸酯類合成油。
使用抗氧化性能好的長壽命螺杆空壓機油
針對螺杆空壓機油對抗氧化性能要求突出的特點,研製使用長壽命的螺杆空壓機油是解決問題的根本出路。對部分油品進行了氧化試驗,氧化試驗條件為:純氧流量100mL/min,銅絲催化。試驗結果見表5:
結論
造成螺杆空壓機油出現非尋常事故的原因主要是:
①、設備中歷次積存的原用油放不乾淨,導致積存的沉積物與新油迭加混在一起,使油品質量快速變差;
②、某些設備品牌油在苛刻氧化條件下生成的高黏度、高酸值、低色度產物未能及時排淨,形成了麥芽糖狀粘稠物,導致設備事故的產生。
對於此類事故,可採取下列方法解決:
①、每次換油時,要排乾淨在用油和沉積物;
②、儘量避免不同品牌、不同品種的油品混合使用;
③、選用高溫抗氧化性能優秀的螺杆空壓機油。
作者:關子傑、鍾光飛、張洪源、秦和平