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加氢基础油在喷油螺杆压缩机油中的应用
2017-05-09 11:03  点击:11078

  石油商技加氢基础油在喷油螺杆压缩机油中的应用白嘉玲梁群林卫红(茂名石油化工公司职工大学,茂名525000)(南海高级润滑油公司,茂名525011)喷油螺杆压缩机油的实际使用情况,并对选油条件提出了具体要求。

  前言压缩机按其压缩气体的方式分为容积型(包括往复式和回转式)及速度型(包括离心式、轴向式和混流式)两大类。容积型回转喷油式内冷螺杆压缩机(简称喷油螺杆压缩机)是各行业应用*广泛的压缩机型之一。

  目前中国已有轻负荷喷油回转式空气压缩机5904?86,质量指标DAG级),适用于空气和空气-油排出温度低于90:、有效工作压力小于800kPa的轻负荷操作条件压缩机。而对空气和空气-油排出温度90~110T、有效工作压力800~1500kPa的中负荷操作条件的压缩机所需要的润滑油仍然处于开发阶段。南海高级滑油公司为了满足润滑油市场的需要,开展了中负荷喷油螺杆压缩机油(质量级别DAH级)的研制。

  1喷油螺杆压缩机润滑特点喷油螺杆压缩机润滑油循环系统由油气粗分离器、油气细分离器、温控阀、冷却器、滤油器、回油泵和压力维持阀等主要部件组成。见。

  混合,其作用如下:一是吸收空气被压缩而产生的大量压缩热,冷却压缩空气及相关运动摩擦部件表面,即使单级压缩比高达16,排气温度也不致于过高,转子机壳之间不会因热膨胀系数不同而产生异常磨损;二是在转子、气缸及端盖表面形成油膜,进行润滑;三是密封压缩腔,使腔内保持一定压力,同时降低因高频压缩产生的噪音,然后随同压缩空气一起排出,进人圆筒形的油气粗分离器。(油气粗分离器原理是利用离心力和惯性力的作用,把大部分润滑油从压缩空气中分离出来,并聚积在油气粗分离器底部)。在压力作用下,润滑油从油气粗分离器流出,经温控阀和冷却器被控制在适宜的温度,经冷却的油再流经滤油器,除去杂质后分成2路,第1路从压缩机机壳底部直接喷人压缩腔内,第2路则送到压缩腔外,润滑各轴承、轴封和传动齿轮等各润滑点,然后再聚集于压缩机排气口,与第1路油汇合,并随同压缩空气一起又进人油气粗分离器。

  在油气粗分离器中,利用离心力和惯性力无法分离的雾状油颗粒将随同压缩空气一起进人油气细分离器。在油气细分离器中,用多层玻璃纤维或其他材质制成的滤芯吸附的油在重力作用下,在滤芯底部凹槽内凝聚,由回油泵把油引导到压缩机的吸人口,避免已被分离的润滑油再随空气排出。如果回油不畅,这些油将被压缩空气重新带走,造成排出空气含油过多,污染环境,同时油耗增加。

  2DAH喷油螺杆压缩机油性能要求DAH喷油螺杆压缩机油的主要功能有:冷却在空气压缩过程中,由压缩机机壳底部不断喷人压缩腔内的润滑油以雾状油颗粒与压缩空气研室主任。长期从事炼油化学教学工作,多次参与高档润滑油研制工作。

  高温压缩空气、密封转子啮合间隙、润滑压缩腔内外等有关部件。

  螺杆压缩机在空气压缩过程中,DAH喷油螺杆压缩机油在被喷人压缩腔之后,直至在油气分离器中与压缩空气分离之前,一直以雾状颗粒存在,并与100T;左右的高温、高氧分压的压缩空气充分混合,加上多种金属的催化作用,油品极易氧化变质。而且在喷油螺杆压缩机的润滑油循环系统中,DAH喷油螺杆压缩机油高速循环,处于反复被雾化加热和冷却凝结的工作环境,加剧了劣化过程,所以要求DAH喷油螺杆压缩机油具有优异的抗氧化性和热安定性。

  为了减少对周围环境(尤其是在密闭的工作环境中使用)的污染,降低油耗,喷油螺杆压缩机排出的压缩空气应尽量少含油雾(极细微的雾状油颗粒),避免油雾随压缩空气一起排出,以便循环使用,因此要求DAH喷油螺杆压缩机油有较低的挥发损失,即蒸发性要小(蒸气压低)。

  由于螺杆压缩机经常在不同地区、不同季节的露天场合使用(如矿山、建筑、道路施工等野外作业),环境温差大,为了保证良好的启动润滑和有效的冷却密封,DAH喷油螺杆压缩机油应具备良好的粘温性能,要求粘度指数高,倾点低,冬天低温启动性好,粘度适宜(4(:运动粘度32~46mm2/s为宜),气温高时也能保证正常润滑与密封。

  一级喷油螺杆压缩机通常排气温度较高,但若间歇使用,会有冷凝水残留在油中;而在二级喷油螺杆压缩机中,水气会因温度降低而凝结进人油中。这些留在油中的水分经剧烈搅拌后形成乳化液,产生泡沫,可降低油膜强度,造成磨损,加剧腐蚀,促使形成大量油泥。水的存在会促进有机酸与金属的氧化作用,生成盐类而沉积在润滑系统中,阻塞油路。水分还会使塑料部件膨胀、卡住,因此,DAH喷油螺杆压缩机油应具有很强的油水分离性,即抗乳化性要好。

  DAH喷油螺杆压缩机油在循环使用中,空气和油接触会导致部分有压空气溶人油中,空气释放性差的油在启动和泄压时会产生大量泡沫;当大量的油进人油气粗分离器后,一旦压力下降,溶解在油中的有压空气迅速膨胀,产生大量泡沫,进人油气分离器,使分油元件严重浸油,不但增大油耗,而且使阻力增大,造成过载,导致出口温度升高,压力增大,油气分离效率降低,严重影响油的使用性能,故要求DAH喷油螺杆压缩机油具有优良的空气释放性和抗泡性。

  连续运转的喷油螺杆压缩机使油品始终处于高温、高压气流中,反复加热和冷却,或由于长期不用、间歇使用,以及二级压缩机混人水分,均会引起压缩机零件表面锈蚀;酸性物质又极易导致腐蚀。因此,DAH喷油螺杆压缩机油除了对水分有严格控制之外,还应具有良好的防锈性和抗腐性。

  DAH喷油螺杆压缩机油在润滑压缩腔内部(阳、阴转子、机壳、进、排气口、端盖)和外部(轴承、轴封和齿轮传动部分)等有关部件时,必须保证良好的润滑状态,防止异常磨损,因此还应具有良好的抗磨性。

  3DAH喷油螺杆压缩机油的研制由DAH喷油螺杆压缩机油的性能要求可知,这类油品应具备优异的抗氧化性和热安定性,以及较小的蒸发性,粘温性能好,积炭倾向小,油水分离性强,空气释放性、抗泡性、防镑抗腐蚀性和抗磨性良好等。

  3.1基础油的选择在DAH喷油螺杆压缩机油中,95%以上是基础油,因此基础油质量的优劣直接关系到成品油:的质量水平。-由传统溶剂精制法制得的AP类基础油芳烃、硫、氮含量高,氧化安定性及热安定性差,不能满足高档润滑油的性能要求。加氢工艺制得的APIH、111类基础油饱和烃含量高,硫、氮含量低,抗氧化性好,热安定性高,而且还具有蒸发少和低温性能好的优点,更便于配方优化,适宜调制高档润滑油。加氢基础油(50N)和非加氢基础油(大庆150SN)的性能比较见表1. DAH喷油螺杆压缩机油工作环境苛刻,油品反复循环使用,高芳烃含量的溶剂精制AP类基础油极易氧化生成各种酸类、胶质、沥青质等物质,使油品颜色变深,酸值增高,粘度增大,出现沉淀物,并进一步生成油泥、残炭,造成启动困难,动力性下降,从而减少油的喷入量,使油品和有关部件温度升高,产生过量磨损,降低工作性能。以上各类氧化产物进一步缩合产生积炭,导致蒸发性大,可能引起压缩腔着火或爆炸。

  加氢基础油饱和烃含量高,芳烃含量少,硫含量低,化学结构稳定。加氢基础油旋转氧弹诱导期长达42min,而且经80h氧化试验后,酸值较低,残炭较少,从根本上保证了油品优异的抗氧化性。

  加氢基础油蒸发损失小,初馏点较高(见),因此机油消耗小。而且在10h热管试验后(试验条件:氧油比为130:100),残炭较少,40运动粘度增长少,表现了加氢基础油良好的热安定性。

  表1加氢基础油与非加氢基础油的性能比较项目试验方法基础油分类API分类抗氧化性饱和烃含量,芳烃含量,胶质含量,硫含量,氮含量,抗氧化性(Sffli氧化后)残炭,热安定性Noaek蒸发损失,热管试验残炭,40尤运动粘度增长,粘温性能运动粘度/mm2sl粘度指数倾点/丈不加剂0.2%降凝剂1.0%降凝剂布氏粘度/mivs凝固空气释放性/min抗乳化度(MCVmin泡沫倾向/泡沫稳定后24馏出体积与馏出温度在如运动粘度大致相同的条件下,加氢基础油粘度指数高,粘温性能好,对降凝剂的感受性强,降凝效果更好,低温性能优越。在实际使用中,用加氢基础油调制的油品低温下易于启动,可保证有效润滑。

  抗泡性和抗乳化性喷油螺杆压缩机油在使用过程中循环速度快,润滑油在与空气剧烈搅拌的过程中不但产生泡沫,而且一部分空气溶解在其中,当与空气中的冷凝水接触时,易产生乳化现象,破坏油膜,造成磨损,增加油耗。另外,乳化的油会分散灰尘、污泥,使其流动到各处,影响阀的功能,增加摩擦、磨损,促进氧化。而选用加氢基础油,则杂环化合物、极性化合物基本转化殆尽,芳烃含量低,油品具有更优良的抗泡性和抗乳化性。

  3.2功能添加剂的选择为了加强加氢基础油的某些性能,使其全面达到DAH喷油螺杆压缩机油的质量指标,研制了4种复姿配方,并对其进行锈蚀、腐蚀、抗磨性及氧化安定性的考察(见表2)。配方1综合性能较差不符合质量指标要求;配方2各项指标均符合质量要求;配方3各项指标也符合质量指标,但成本低,更经济;配方4腐蚀性较差。综合考虑,配方3既符合指标要求,又比较经济,故确定配方3为32DAH喷油螺杆压缩机油的调合配方。

  表24种配方油品性能的对比项L配方1配方2配方3配方4液相锈蚀(A法)中锈无锈腐蚀试验(铜片,100,/级KGW轮机失效载荷/级化试验/h四球机试验3.3全配方性能按配方3调制的32DAH喷油螺杆压缩机油的有关性能(见表3)全部符合质量指标要求。与某厂原推荐的喷油螺杆压缩机油相比,基本相当,某些项目略好于推荐油。

  4南海牌DAH油螺杆压缩机油的应用南海牌32DAH喷油螺杆压缩机油2000年1月~5月在中山复盛机电有限公司生产的SA-3系列螺杆压缩机上使用,有关技术规范如下:排气温度。矣100;润滑油箱体积:26L;在3729h实际使用中,对在用油品进行了监测,有关数据见表4.国外有关,经与中山复盛机电有限公司协商,将换油期定为2000h.表3 32DAH喷油螺杆压缩机油性能项目质量标准原推荐油南海牌油试验方法粘度等级运动粘度/mm2s-1 40弋报告粘度指数色度/号报告闪点(开a)/x倾点报告抗乳化性(40泡沫性(24丈)/就4液相锈蚀(A法)无锈腐蚀试验(铜片,100,3h)/级氧化试验(200,空气,6h)蒸发损失,康氏残炭增加,FZG齿轮失效载荷/级饱和烃含量,芳烃含量,硫含量,蒸发损失,布氏粘度/(xlOmPaM凝固四球机试验热管试验残炭,40T运动粘度增长水分无硫酸盐灰分,表4在用油性能变化监测结果项目40运动粘度变化率,酸值增加值/mgKOH-g'1水分,旋转氧弹/使用时间/h痕迹换油指标为了考察喷油螺杆压缩机油的低温性能,调制了22DAH喷油螺杆压缩机油,倾点为-42,于2000年元月在东北某地进行了低温实际使用试验。压缩机停机后露天放置一夜,于第二天早晨(气温-30)不用任何辅助加热措施即可顺利启动,正常运转,表明该油具备优异的低温使用性能,冬季在寒冷的北方地区可广泛使用。' S喷油螺杆压缩机油应用中的注意事项?1987标准制定了GB7631.9~92润滑剂和有关产品(L类)的分类第9部分:D组(压缩机)使用分类标准,根据空气压缩机的类型和负荷,将空气压缩机油分为轻负荷、中负荷和重负荷喷油回转(滑片和螺杆)式压缩机油的品种代号。

  7631.9?1992标准作部分修改后,颁布了GB/T7631.9?1997标准,其中附录A对分为轻、中、重负荷喷油回转式空气压缩机的主要考虑因素(压缩机的设计、环境条件和操作条件等3个方面)作了说明,并在其后加注了“当空气湿度很高或循环油量很少时可推荐使用高档油”。但在实际使用中应注意以下几点:附录A中表A2仅考虑“空气和空气-油排出温度”与“空气排出压力”2个因素,但除此之外,还应考虑排气量及与之相关的轴功率、转速、排气压力比、级数、油循环率、油分离系统、吸人空气温度和湿度、污染物(尘埃或气体)的存在程度、连续或间断运转、维修期和换油期等大量影响压缩机工况苛刻程度的因素;根据附录A中表A2的解释,对喷油回转式空气压缩机油的选择见表5.该表将“空气和空气-油排出温度”分成了<90、<100尤、100~110和>100T;4个温度段,其中100~110;与>lore2个温度段有重叠;而将“空气排出压力”分500kPa3个压力段。在<800kPa压力段内,当温度在100~110T:时,附录A推荐用DAH中负荷油,但若其他条件苛刻时,还是用DA重负荷油更为合适。在温度<90:、压力800~1500kPa,以及温度<100、压力<800kPa时,虽未明确表示,但选择DAH中负荷油更为稳妥;附录A中表A2后加注:“在使用条件较缓和的情况下,轻负荷(DAG)油可用于空气排出压力大于800kPa的场合”,对此应持谨慎态度。因为这涉及到压缩机的设计、环境状况和操作条件,而这些影响压缩机负荷的主要参数在生产实际中是千变万化的,必须经过严格的使用试验加以确定。

  表S喷油回转式空气压缩机油的选择空气排出座力/kPa空气和空气-油排出温度/t结论用加氢基础油(m类油)研制开发的南海牌32DAH喷油螺杆压缩机油可满足空气和空气-油排出温度不大于100、空气排出压力7001200kPa、排气量3.6~ 10.3mVmin的新型喷油螺杆压缩机的使用要求。

  在选择轻、中、重负荷喷转式压缩机油时,除考虑空气和空气-油排出温度及空气排出压力外,还应考察压缩机在设计上的特点,以及操作条:件和环境状况等影响因素,以便选油定位更准确。

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