浅析往复式空压机润滑油选用

1、浅析往复式空压机润滑油选用摘要： 对往复式空压机润滑油发展历程做出简要概述，根据压缩介质、 排气压力和温度，结合运动粘度、闪点、氧化安定性、积碳倾向性等选型指标，分析探讨CFA34往复式空压机润 滑油选型实例，为往复式空气压缩机润滑油选型提供一定的参考。文/ 袁宗泽1 、引言往复式空压机用于气缸、 活塞、 活塞环、 填料等与压缩空气直接接触的工作部件润滑的，称为气缸润滑1-2 ， 多采用压力润滑方式， 其原理主要依靠专门的注油器在压力下注入气缸强制润滑，注油点和注油量均可控制，各润滑点由单独的油管供油。往复式空压机的润滑，除采用自润滑材料外，均要求在相对运动运动表面注入适量润滑油，形成一定厚度

2、油膜，以减少摩擦、磨损，降低功率损耗。此外，润滑油还能起到阻塞、密封气体以及清洗冷却的作用。 因此正确选择润滑油的牌号和注油量， 是保证往复式空气压缩机安全、可靠运行的重要基础。润滑油随着基础油及添加剂的发展、 压缩机的种类区别较大， 实际运用中应根据压缩机的工 况，结合润滑油理化指标，选型出适宜压缩机的润滑油。2、润滑油发展概略往复式空压机油主要分为矿物油型和合成油型，我国最早于20世纪60年代对照苏联rOCT1861-54标准3,开始研究和生产矿物油型润滑油， 并发布了石油化工部标准 SY-1216-66, 该标准中仅有HY-13和HY-19两个牌号，HY-13未加添加剂，HS-19增加了

3、抗氧防腐剂，当时 的油品无法满足高压、高温工况，易产生积碳，对活塞和气阀损坏较大。之后在此基础上修订完善了 SY-1216-77版标准，但牌号仍然较少。1981 年， ISO 开始逐渐发布润滑油标准族ISO6743， 1987 年首个空气压缩机润滑油国标ISO6743-3A/3B （ 3B适用于冷冻压缩机）发布。 2003年，ISO发布6743-3 : 2003标准，取消 了 3A 和 3B 之分 4 。我国在1991年正式执行 GB 12691-90,于1992年正式替代 SY-1216-77。该标准主要规定了 矿物油型空气压缩机油的技术条件，其中根据排气压力、温度、级压力比和最终排气压力，

4、分成了轻载荷（DAA）和中载荷（DAB） 2类油品，适宜有油润滑往复式空气压缩机，并按40运动粘度分为 32#、 46#、 68#、 100#、 150#5 个牌号，较原标准增加了 3 个。1992 年， 我国正式发布了 GB/T 7631.9-92。 1997年， 对照ISO 6743-3A： 1987 和 ISO6743-3B：1988 ，对其进行了第一次修订，发布了 GB/T7631.9-1997 标准 5 。该标准中根据分了轻载荷（DAA）、中载荷（DAB）、重负荷（DAC） 3个种类，5个牌号共计15种。标准中约定俗称DAA 和 DAB 为矿物质油， DAC 为合成油。 2014 年

5、经第二次修订，发布GB/T7631.9-2014 标准，该标准对标ISO 6743-3: 2003标准，取消了 DAC分类，其中 DAA和DAB除了载荷区分 外，均包含矿物油和合成油 4 ， DAA 类主要包括深度精制的矿物油，半合成和全合成油，DAB 类主要包括特殊配置的矿物油、 半合成和全合成油。 研究认为， 这与空气压缩机市场中 螺杆式逐渐成为主流有较大关系。目前，往复式空压机工况逐渐向“三高”发展，即高压、高压差和高排温6 ，空气压缩机润滑油的发展趋势为高可靠性、 长寿命。 随着空气压缩机工况条件逐渐苛刻， 对润滑油的要求不断增加，有高温氧化安定性、积碳倾向性低、 粘温性能好、挥发性弱

6、和寿命长的合成润滑油品得到了较快的发展7-8 。3、空气压缩机油品理化指标3.1 粘度粘度为润滑油最主要的指标， 定义为一定温度条件下内摩擦系数与密度之比。 粘度大表示润滑时内摩擦阻力大， 将增大润滑功率损耗；粘度过小，则不能生成适宜厚度的油膜，影响润滑性能，增加摩擦功和磨损。润滑油粘度还会随温度变化而变化，一般润滑油低温时变化小，超过60 时变化较大。表征粘度随温度变化的程度的是粘度指数， 定义为 40与100下粘度的比值，当粘度指数高于 80 时，常认为是高粘度指数润滑油。由于压缩机在使用中被反复冷却和加热，常要求粘度指数适宜的润滑油，即粘度不能随温度变化而有太大变化。3.2 闪点当润滑油

7、被加热时， 其表面即开始形成油蒸汽， 当油品在大气压力下加热形成的蒸汽压， 达到用明火点燃的下限浓度时，发生瞬息燃烧时的温度即为闪点。闪点过高，说明油品馏分重、粘度大、沥青质等含量高，使用时易积碳；闪点过低，当气缸内温度过高时， 易发生燃烧爆炸， 造成人员伤害和设备损坏。 闪点作为油品安全性的重要指标，一定要适宜，一般文献建议选型时闪点高于使用温度2030 即可。3.3 氧化安定性氧化安定性表示油品抵抗大气或氧气作用保持其性质不变的能力， 在空气压缩机中， 润滑油在气缸金属表面形成的油膜，在金属催化作用下与空气中的氧气发生化学反应，生产脂酸、焦油、沥青等产物，使润滑油色泽变黑，粘度和酸值增加，

8、并能析出胶状沉积物阻塞油道、滤油器、气阀等。氧化安定性差将会缩短润滑油寿命周期， 增大压缩机故障或损坏概率， 是一个需要控制的指标，可通过选用合适的基础油、添加抗氧化剂等措施调制出适宜的油品。3.4 积碳倾向性 积碳倾向性以金属壁面生产的薄膜积碳的百分数来衡量， 从气缸和压缩空气一起排出的润滑油， 一部分以湿润状态附着在排气阀和排气管道表面， 在高压高温下， 在金属表面易生成薄膜积碳，影响设备安全运行。实践证明， 高粘度的油易产生积碳， 低粘度的环烷基油有时也生成大量积碳9 ，为防止积碳产生，应根据压缩机负荷和压力温度条件，选择适宜粘度的润滑油。3.5 其他往复式空压机油中抗磨性、 抗乳化性等

9、也是较为重要的指标。 抗磨性代表压缩机在使用中的抗磨性能， 实验室多用摩擦磨损试验仪， 磨迹小说明压缩机油的抗磨损能力、润滑性好。抗乳化性多表征油品从液态水中分离的性能，分离的时间越短，抗乳化性越好。4、CFA34往复式空压机润滑油选型案例4.1 CFA34往复式空压机CFA34空气压缩机为美国卡麦隆（ CAMERON） 4列4级往复式空压机，转速 1490r/min ,流 量 45Nm3/min ，最高排气压力 32MPa。 14 级排气压力分别为 3.9MPa、 8.6MPa、 21MPa 和 32MPa， 14 级排气温度分别为142、 140、 148和 92。气缸为有油润滑，通过CP

10、I 注油分配块强制润滑和控制油量，设无油流开关检测手段。4.2 润滑油选型案例在压缩机调试投运初期， 根据厂家推荐使用了壳牌万德利S2B 320#工业齿轮润滑油，经过近1 年运行发现，活塞杆出现异常磨损，局部出现发蓝现象。经查壳牌润滑油-用户手册知，S2B 系列是通用工业轴承和循环系统的润滑油，主要用于循环系统、油润滑轴承、银颈轴承及工业用闭式齿轮系统。而CFA34往复压缩机气缸润滑为非轴承、非循环润滑系统，且活塞杆异常磨损，说明油膜厚度不足，润滑油粘度不合适。后选用加德士 WS-460#润滑油替代壳牌 S2B320#,该润滑油使用了大约 2年，未出现明显的 积碳，但活塞环的使用寿命相对较之前

11、有所降低，考虑到 WS-460相闰滑油粘度过高，易增加活塞杆与气缸这对摩擦副引起的摩擦损耗。 由于在往复压缩机中， 气缸与活塞环引起的摩擦损耗约占总摩擦损耗的38%45%， 填料与活塞杆引起的摩擦损耗约占 2%10%10， 对高速、高压压缩机中，这个比例还会更大。据此，针对CFA34往复式压缩机的高转速特点，同时考虑使用国内空气压缩机专用润滑油，重新按照郁永章主编活塞式压缩机 11标准选型， 探索使用低粘度润滑油（表1 ） 。笈内里何滑出帖宜造舁普多后这,FT- -fe t拜f匝刀Fl J 口 生撕 皴数气冷 却万式推荐事闻性空< 1风圈N110, N1 504 12风小N46. NTO

12、O< 12水涔N6B 亚营汜宣什干1口七千川的1黑）1 T2-3冰冷NM N10050-2 03 5水淹Mir】N 1 502Q-100水力7式我更忌得意根据活塞式压缩机，结合CFA34往复式空气压缩机工况：排气压力32MPa,压缩级数4级，气缸冷却方式为水冷， 发现并无完全符合标准的，但无论是从排气压力温度和压缩级数维度看，N150都为推荐牌号，因此选出中国石化长城LDAB-150 4502型空气压缩机油12。在选型的同时，针对压缩机使用中存在的积碳和磨损情况，委托国内某研究所对WS-460#进行深度分析，并对国内某新型研制的150#空气压缩机油进行对比试验。开展 WS-460#和新型

13、150#油高温结焦试验，进行活塞机后端除油设备中润滑油ICP分析。利用高温斜板结焦器对 WS-460#和新型150#在250c下做6h观察实验。根据实验结果可知， 发现 WS-460#成结焦量大，颜色暗深，某型150#生成结焦量较少，说明WS-460龈碳倾向性能不好，在高压高温条件下容易产生积碳，影响设备安全运行。对活塞机后端除油设备中润滑油进行ICP分析后（表2）,从废油元素分析来看，其含有铁元素含量较高，说明内部存在磨损。表2 ICP分析结案Cd匚一.；EAfivsNaxi(r> KTK W-, KT* 10-x 1 0<0u0i20.302a 127口 1660d52<

14、0,072<0/41进一步对比分析 WS-460#和新型150#油抗磨性能，经测 WS-460跄摩擦磨损试验仪中四球 磨斑半径为0.464mm,新型150#油为0.355mm,说明新型150#油具有更好的耐磨性。此外在粘度、闪点、倾点等其他理化指标方面，新型150#油与WS-460#、长城LDAB-150 4502基本相同（表3）。因此认为新型150#空气压缩机润滑油在积碳倾向性、抗磨抗压性方面优 于WS-460#润滑油，有利于降低积碳产生、减缓摩擦损耗。S3 4秒吊养湖胸后对比元博 330#E超士WS- 460氏胸痂 4502某新型I50#足度320428,20137. 40t Jl

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16、空压机润滑油选型过程，对比使用过国内外不同牌号的4类油品，得出的一些结论可供有同行业借鉴。从选型案例中可见，针对高转速、高压力的纯进口机型，进口油品无论是壳牌320#还是加德士 460#均有一定的优点和缺陷，但完全可被国产150#空气压缩机专用油替代，部分指标甚至还优于国外产品。下一步将深入对比中石化LDAB-1504502型和新型150#空气压缩机润滑油效果，继续探索往复式空压机润滑油选型中的相关课题。参考文献1魏龙.活塞式压缩机润滑油的选择 J.化学工业与工程技术，1998, 19 (4): 23-25.2李微微，孙宏飞.往复式压缩机润滑油的选用J.中国设备工程，2009, 8: 28-30.3蔡叔华.我国压缩机润滑油研究的进展J.润滑油，1995, 10 (1): 24-27.4吴旭东.从ISO标准的演变看空气压缩机油的发展J.合成润