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压缩机的润滑保养
2015-02-12 10:36:04  OLM周刊  OLM周刊  浏览次数:

摘要:压缩机油是对压缩机部件进行润滑的油品,属于一种工业润滑油。

压缩机油是对压缩机部件进行润滑的油品,属于一种工业润滑油。对于压缩机来说,压缩机油应当被看成一个重要零件,它对压缩机起到润滑、冷却、清洁、密封、防锈防腐蚀作用,对压缩机的稳定运行和使用寿命都起到关键作用。下面,OLM周刊给您介绍压缩机油的种类、哪些因素影响压缩机油的性能、压缩机油与压缩机磨损、故障之间的关系。
一.压缩机油的种类:
目前,压缩机油总共可以分为两大类:普通压缩机油(矿物油型压缩机油)、合成型压缩机油,因为压缩机油的主要成分是基础油,合成型压缩机油使用合成油作为基础油,矿物型压缩机油使用矿物油作为基础油。
如果分的再细一点,压缩机油有八种类型:
1.矿物油型压缩机油
2.合成烃压缩机油(PAO或者SHC)
3.合成酯压缩机油
4.磷酸酯压缩机油
5.PAG压缩机油
6.硅油型压缩机油
7.全氟聚醚
8.半合成压缩机油
这八种类型中,第1种是矿物油,2~7属于合成型压缩机油,第8种的基础油是一定比例合成油和矿物油的混合物。
1.矿物油压缩机油:
矿物型压缩机油使用的基础油是矿物油,使用石油里的某些成分精制而成。在过去,矿物压缩机油曾广泛使用,螺杆式压缩机曾广泛使用矿物型压缩机油,一直到上个世纪80年代,有些厂家和用户甚至使用汽车发动机油和变速箱油来当压缩机油,这主要是润滑油和压缩机技术的局限性。矿物油的使用寿命很短,差不多1000小时就要换一次新油。
矿物油价格比较便宜,但是石油在精制中总会留下一些杂质,其中就包括石蜡。石蜡在低温下会凝固,因此影响压缩机油的低温性能。矿物油抗氧化性能相对较差,因此使用寿命较短,尤其在高温和高压下。氧化后,生成油泥、漆膜垢层,对压缩机的润滑和运行造成危害。
矿物型压缩机油价格便宜,需要勤换,如果工况允许使用矿物油,并且没有办法避免压缩机油受到污染,那么选择矿物油就比较划算,换油时候也可以顺带把杂质排掉。
2.合成烃压缩机油:
对于压缩机油来说,合成烃压缩机油是一种使用广泛的合成型压缩机油,这类压缩机油的基础油主要是PAO(或者SHC)。PAO拥有矿物压缩机油的优点,但是却没有矿物油的缺点,而且PAO多项性能都超过矿物油。PAO压缩机油使用的基础油是PAO,是一种通过化学合成制取的油类,因此不含油矿物油残留的杂质,饱和烃含量高,不易氧化变质,因此比矿物压缩机油耐高温,使用寿命也明显延长。除此之外,PAO压缩机油的优点还包括:低温性能特别好,毒性低,油水分离性好。
但是PAO对添加剂的溶解性不佳,但是在常温使用中不会有什么影响。在储存中,如果储存时间较长,可能出现添加剂少量析出的现象,造成局部浑浊或者沉淀,一般搅动后可以消除。
在生产PAO压缩机油时,厂家会在油里加入少量的酯类油作为添加剂,可以促进其它添加剂在PAO里的溶解。总体来说,PAO是一种高性能的压缩机油,尤其对于螺杆式压缩机来说,PAO压缩机油对滚动轴承的润滑效果很好。
3.合成酯压缩机油:
合成酯也是一种合成油,酯类压缩机油使用有机合成酯作为基础油,其中,双酯油和聚酯油(POE)又是两种最常见的酯类压缩机油。
20世纪7、80年代,当合成油开始大量运用于压缩机润滑时,双酯油在当时是最受欢迎的合成压缩机油。双酯油的优点主要有:能良好地浸润和吸附在金属表面,油膜强度好,耐高温,能适应的温度变化范围大(耐高温、低温性能好)。
双酯油具有良好的溶剂特性,因此添加剂在双酯油里可以充分溶解,但是良好的溶解性既是优点,也是缺点。例如,添加剂溶解充分、酯类油还可以把压缩机内部的沉淀、附着物给清洗下来,防止结垢,但是也可能侵蚀油封,引起普通橡胶密封溶涨,损坏,因此使用双酯油需要注意这些问题。另外,双酯油不耐水,而且吸湿性强,与水接触后会形成腐蚀性的酸性物质,并产生挥发性的醇类。
现在,双酯油在螺杆式压缩机油的使用已经不多,但是在大型的活塞式(往复式)压缩机使用还比较普遍。因为活塞式压缩机内部容易形成积碳,影响排气阀使用寿命,而双酯油可以减少积碳问题。
聚酯油(POE)也是酯类油,聚酯油的性能类似于双酯油,区别在于POE比双酯油更耐高温,更耐氧化,因此,POE主要用于某些高温高压的螺杆式压缩机。
4.磷酸酯:
磷酸酯属于一种很特殊的合成油,使用磷酸酯制作的压缩机油使用于特殊场合,用途有限。作为一种合成油,磷酸酯却算不上“高性能”的润滑油——磷酸酯粘度指数低,不耐高温,耐水性差,使用寿命也不长,如果遇水分解,还具有腐蚀性。因此,磷酸酯的使用非常有限,它的优点在于抗燃,因此炼油厂、化工厂和某些特种场合需要抗燃压缩机油,才会使用磷酸酯。不过,磷酸酯在纯氧中燃烧很剧烈。
5.PAG压缩机油:
PAG是一种合成液,最初是专门做天然气压缩机油,因为烃类压缩机油会吸收天然气,导致压缩机油本身被“稀释”,使矿物型压缩机油的粘度在使用中降低。通过合成时对PAG的分子结构进行控制,PAG可以做成油溶性PAG和水溶性PAG。另外,还可以根据被压缩的气体类型或者特定烃类气体的要求,对PAG的分子结构进行调整,以适应特定气体对压缩机油的要求。
PAG适用于烃类气体和天然气的压缩机油,但是对于普通空气压缩机,PAG压缩机油只有在特殊的时候需要,比如空气压缩机确实需要避免漆膜问题,因为PAG不会形成漆膜。
6.硅油:
硅油也是一种合成油,主要优点是耐高温/低温,抗氧化、蒸发损失少,化学性质不活泼。由于具有化学惰性,硅油主要用于特殊用途的压缩机,例如接触强氧化剂、高纯度氧气的压缩机润滑。 
虽然硅油化学惰性好,但是,硅油价格高,容易泄漏,对金属部件的润滑性不是很理想,而且很多运用场合,如油漆喷涂等,要求“不含硅”,这些缺点都限制了硅油的推广。 
7.全氟聚醚:
全氟聚醚属于一种合成油,全氟聚醚压缩机油的优点包括:化学惰性高,能适用于特殊场合,例如含有纯氧、化学性质活泼的物质,比如卤族元素,还有强酸强碱如硫酸、硝酸等强腐蚀性物质,全氟聚醚润滑油都可以使用。全氟聚醚和密封材料的相容性良好、难燃。由于全氟聚醚油的分子结构中,所有的氢原子都被氟原子取代,因此化学性质异常稳定,耐高温,使用寿命长,形成的油膜润滑性良好,但是价格很贵。
除了全氟聚醚,还有其它的含氟润滑油,例如聚三氟氯乙烯(CTFE,PCTFE),化学性质稳定,具有抗燃性,但是聚三氟氯乙烯在高温下不稳定,与某些密封材料接触可 能产生问题,所以要特别注意密封材料和这类润滑油的相容性。
8.半合成压缩机油:
半合成压缩机油的基础油是合成油和矿物油以一定比例混合,例如使用PAO和矿物油混合,使矿物油的性能得到改善。半合成压缩机油的性能比普通的矿物油好些,总体来说价格和性能介于矿物油和全合成PAO压缩机油之间。
二.压缩机的润滑问题:
压缩机的润滑需要注意哪些问题?下面我们就以螺杆式压缩机为例,对压缩机润滑的常见问题进行讨论。
1.水:
对于螺杆式压缩机和真空泵来说,水是引发润滑问题的一个重要原因。进气口空气里携带的水分是主要的来源,压缩机油里的水分对轴承的寿命影响很大,油里只要含有少量的水,65ppm~100ppm,轴承的使用寿命就会受到影响,接近500ppm,滚动轴承的寿命就减半。 
压缩机油里的水有三种状态:游离水,乳化水和溶解水。其中,主要是游离水和溶解水。润滑油里会溶解少量的水,不同的压缩机油,溶解的水分饱和点不一样。
不同类型的润滑油,能溶解的水分含量不同,当润滑油里的含水量超过油的吸水饱和点后,多于的水分就会成为游离水。以PAO和PAG为例,PAO属于“憎水”型润滑油,与水不容易结合,室温下,PAO的含水饱和点大约是100ppm多一点,因此,PAO更容易和水分离开,使油水分层,分开后的游离水可以放掉。而PAG由于极性强,具有吸湿性,与水容易结合,含水的饱和点可以高达10000ppm(1%),也就是说PAG里可以吸收溶解1%的水分才达到饱和。
理想状态下,压缩机的轴承润滑应处于弹性流体动力润滑,在运动中,轴承滚子与滚道之间形成一层润滑油膜,这层油膜把滚珠和滚道隔开,避免金属之间直接摩擦,由此起到润滑作用。
压缩机油里含水会破坏压缩机油的粘度,溶解水会削弱油膜的强度,在某些情况下还会引起氢脆现象,使轴承产生细小的裂缝。因此,在使用压缩机油时,要从源头上防水,还要注意监测压缩机油的含水量,游离水要及时排掉。
2.杂质:
除了水分,杂质是压缩机油的另一大污染物。以螺杆式压缩机为例,在工作时,螺杆式压缩机的滚动轴承表面形成的润滑油膜只有0.1~1微米厚,如果进入的硬物或者颗粒状杂质直径大于这个尺寸,会直接破坏局部的润滑,并使轴承表面受到伤害。如果依靠过滤,要达到1/10微米精度的过滤是不现实的,设备制造商会给出要求的清洁度,用户根据指定的ISO清洁度等级选择过滤设备。 
随着颗粒计数技术的发展,为了定量地描述和评定油液的清洁度,近年来,各国都采用美国航天学会的NAS 1638和国际标准化组织的ISO 4406的油液清洁度标准。其中,ISO 4406标准分两个版本:ISO 4406-1987和ISO 4406-1999,ISO 4406-1987标准用两个数字来标示清洁度,而ISO 4406-1999标准采用三个数字来标定油液的清洁度。
ISO 4406:1999清洁度等级表
 
ISO清洁度等级数字
每毫升油液含有的颗粒物数目(最小值)
每毫升油液含有的颗粒物数目(最大值)
1
0.01
0.02
2
0.02
0.04
3
0.04
0.08
4
0.08
0.16
5
0.16
0.32
6
0.32
0.64
7
0.64
1.3
8
1.3
2.5
9
2.5
5.0
10
5.0
10.0
11
10.0
20.0
12
20.0
40.0
13
40.0
80.0
14
80.0
160
15
160
320
16
320
640
17
640
1300
18
1300
2500
19
2500
5000
20
5000
10000
21
10000
20000
22
20000
40000
23
40000
80000
24
80000
160000
25
160000
320000
26
320000
640000
27
640000
1300000

目前比较常见的是三位的ISO清洁度等级,例如ISO 18/16/13。其中,第一个数字表示每毫升油液中≥4微米的颗粒的数量,第二个数字表示每毫升油液中≥6微米的颗粒的数量,第三个数字表示每毫升油液中≥14微米的颗粒的数量。每个油样里的颗粒物数量不同,因此采用数字等级来大概表示颗粒物的数量达到了哪个等级。从表中我们可以看出,数字等级越大,说明油液越脏,含有的颗粒物越多。
对于ISO 18/16/13这个例子,查表我们可以得出,要求的油液≥4微米的颗粒物数目在1300~2500个,≥6微米的颗粒为320~640个,≥14微米级别的颗粒物在40~80个,也就是说,过滤后的油颗粒物检测要达到这个目标清洁度的要求。ISO清洁度表中,数字等级每增加1,颗粒物的数目增加一倍。对于滚动轴承来说,润滑油/润滑液的清洁度指标一般要达到ISO 16/14/12,如果采用旧的ISO清洁度等级(两位数表示法),那就是ISO 14/12。
压缩机油的清洁度对轴承的使用寿命有着重大影响,例如,假设压缩机油检测目前检测出来的清洁度为ISO 21/18,如果清洁度达到ISO 15/12,轴承的预期使用寿命可以增加两倍。压缩机油的清洁度指标可以帮我们预测到轴承的预期使用寿命: 
润滑油清洁度等级与轴承预期使用寿命之间的关系
02.jpg

以螺杆式压缩机为例,杂质只要通过进气口进入压缩机内部,通过检测压缩机油,灰尘和杂质一般在油液里检测里大部分体现为硅和铝,虽然有时候也含有少量的镁和钙,但是大部分时候是氧化硅和氧化铝。
如果压缩机油里检测到钡、硼、钼、磷、和锌元素,一般不用太在意,最大的可能是添加剂里含有的元素。不过,锌元素和铜元素超标也可能是发生了金属磨损。如果检测时发现了以前油里从来没有的某些元素,那么很可能是压缩机油混入了其它油品,或者是采样工具或者采样瓶不干净。不同的油品之间不能相混。
注:如果压缩机油里检出铬、钴、镍、镁、铜、铁颗粒,一般说明某处部件磨损了。
水分和杂质还会造成压缩机油变质,因为压缩机油里含有一些添加剂,这些添加剂对压缩机油的性能起到重要影响,而许多添加剂都是极性分子。如果压缩机油里进入了金属细粒,会吸引这些添加剂,结合在一起后容易被滤芯过滤掉。添加剂耗尽会造成压缩机油性能降低,甚至没到换油期就提前变质。另外,杂质和水分会催化压缩机油的氧化过程,使压缩机油变质。
3.压缩机油的氧化:
氧化是油品变质的主要原因,润滑油只要接触空气中的氧,就会氧化,但是正常情况下,这个过程非常缓慢。空气压缩机在工作时,压缩机油与空气相混,并且还处在高温高压下,因此很考验压缩机油的抗氧化性。压缩机油氧化后会造成一系列不良后果:氧化生成酸性物质,因此压缩机油酸值升高是压缩机油氧化变质的重要指标。
对于合成烃(PAO)压缩机油,总酸值(TAN)升到1就说明压缩机油氧化了,1.5就需要准备换油。压缩机油氧化还会形成一些难溶物,粘附在压缩机内部,形成一层粘膜,称为漆膜,还有油泥。这些难溶物会加速压缩机油的氧化,缩短新油的使用寿命,降低压缩机的运行效率,影响润滑效果并间接引起部件磨损。因此,压缩机油要及时换掉,否则氧化后的压缩机油会形成一系列的有害物质。
对于矿物油型压缩机油,如果是螺杆式压缩机,一般超过1000小时就要换油,否则压缩机油会开始氧化,变质,形成漆膜,并且润滑不良。合成型压缩机油性质比矿物油稳定许多,因此使用中氧化速度较慢,大部分全合成压缩机油可以使用8000个小时才需要换油。
在更换压缩机油时,只把旧油排掉是不够的。由于长期使用,旧油里含有一些有害物质,这些物质不但会造成新油里的基础油氧化,还会消耗新油里的添加剂,影响压缩机油的性能,因此有必要减少旧油的残留量。
旧油如果残留在新油里,压缩机油的使用寿命可能缩短1/4,可以从两方面避免这个问题:换油时,可以使用新油冲洗一下放掉,可以减少旧油的残余量。还有就是稍微提前一点换油,不要等到压缩机油的油质严重劣化后才换油,这样会产生更多的有害产物,而且形成漆膜后也不容易清除。 
压缩机油在储存、运输和使用的过程中很容易受到污染,除了做好密封、过滤工作外,还应做到专器专用,不同的油品不要共用一个容器或者操作工具,不同的油品不能使用同一个油泵。
结语:压缩机油是压缩机的一个重要部件,对压缩机的重要部件起到关键的润滑减磨作用。压缩机油的质量、油质和清洁度对压缩机的使用寿命至关重要,在使用压缩机油时,主要要防污染。为了延长压缩机的使用寿命、减少润滑问题带来的故障,需要注意以下方面:
1.放置压缩机时,应选择清洁、干净的环境,避免潮湿、空气粉尘大的地方。
2.如果压缩机采用空气冷却,保持冷却器的清洁,定期维护冷却器,保证空气的清洁干燥。
3.如果压缩机使用冷却水来冷却,应保证热交换器(冷却器)清洁干净,进入冷却器的水质要干净。
4.勤做油液检测,了解压缩机油和压缩机的状态。
5.如果允许,压缩机每周关闭一次,检查油箱里是否有分离出来的水,如果有,及时把水放掉。在湿热地区,检查次数应增加。
6.进气口的过滤器是压缩机的第一道防线,应经常检查滤芯,如有需要应及时更换。检查滤网是否连接稳固,进气线路有无泄露,密封是否良好。
7.当压缩机油接近使用寿命晚期时就应该提前换掉。变质的压缩机油残留后会明显缩短新油的使用寿命。换油时,用新油冲洗一下。
8.正确使用压缩机,不要超过额定的温度范围,避免空转。 
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