螺桿式空氣壓縮機(jī)油是由基礎(chǔ)油和多種添加劑組成,根據(jù)性能需求分析,通常的添加劑類型包括抗氧劑、防腐劑、破乳劑、抗泡劑、抗磨劑;基礎(chǔ)油的類型也很多:傳統(tǒng)的溶劑精制礦物油型基礎(chǔ)油,由于這類基礎(chǔ)油的高溫?fù)]發(fā)量大,熱和氧化安定性較差、易形成積炭的原因,取而代之被廣泛使用的是深度加氫精制礦物油型基礎(chǔ)油以及聚α烯烴(PAO)、聚醚(PAG)、酯類油等多種合成型基礎(chǔ)油,以此滿足用戶對(duì)油品高溫穩(wěn)定性和長(zhǎng)使用壽命、生物降解性等方面的性能需求。目前一般市場(chǎng)上仍然以礦物油型的壓縮機(jī)油為主導(dǎo),但在OEM市場(chǎng),合成型產(chǎn)品的使用比例在增加。由于壓縮機(jī)油產(chǎn)品的官方標(biāo)準(zhǔn)很少或影響力較小,除了各大品牌潤(rùn)滑油公司推出的自有品牌產(chǎn)品之外,世界級(jí)的壓縮機(jī)制造商都會(huì)提出自己的壓縮機(jī)油產(chǎn)品性能需求或者OEM品牌產(chǎn)品,并要求壓縮機(jī)用戶選擇購(gòu)買OEM品牌壓縮機(jī)油,且將這種產(chǎn)品的購(gòu)買與壓縮機(jī)設(shè)備的質(zhì)量保證聯(lián)系在一起,通常這種產(chǎn)品的價(jià)格非常高。各大壓縮機(jī)制造商推出的OEM壓縮機(jī)油產(chǎn)品包括:壽力公司(SULLBER 32),Ingersoll-Rand(英格索蘭)公司的超級(jí)冷卻劑(Ultra Coolant)系列產(chǎn)品,Quincy(昆西)公司的quinsyn系列產(chǎn)品,Kaeser(凱撒)公司的Sigma系列產(chǎn)品,Gardner Denver(丹佛)公司的AEON系列產(chǎn)品等等。產(chǎn)品的類型主要是以加氫精制礦物基礎(chǔ)油和各類合成型基礎(chǔ)油調(diào)合,市場(chǎng)常見產(chǎn)品見下表。
表1.市場(chǎng)常見的適用于螺桿式空氣壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油類型
品牌 |
艾普利 |
殼牌 |
美孚 |
Gardner-Denver |
Ingersoll-Rand |
Kaeser |
測(cè)試方法 |
產(chǎn)品牌號(hào) |
ACPL-216 |
Corena |
Rarus 425 |
AEON 4000 |
SSR Ultra Coolant |
S-460 |
|
基礎(chǔ)油類型 |
加氫礦物油 |
加氫礦物油 |
高品質(zhì)礦物油 |
加氫礦物油 |
PAG+酯類合成油 |
PAO+酯類合成油 |
|
運(yùn)動(dòng)粘度(40℃)mm2/s |
46.3 |
46 |
46 |
46.6 |
48 |
43.8 |
ASTM D445 |
運(yùn)動(dòng)粘度(100℃)mm2/s |
6.93 |
6.9 |
6.9 |
7.0 |
9.0 |
6.9 |
ASTM D445 |
傾點(diǎn),℃ |
-30 |
-30 |
-27 |
-33 |
-50 |
-51 |
ASTM D97 |
閃點(diǎn),℃ |
239 |
230 |
238 |
258 |
271 |
240 |
ASTM D92 |
1.2不同類型空壓機(jī)油的應(yīng)用范圍
在產(chǎn)品的推薦使用時(shí)間上,溶劑精制礦物油型基礎(chǔ)油調(diào)配的壓縮機(jī)油推薦使用時(shí)間為1000-2000小時(shí)左右,而加氫精制礦物半合成油類型的產(chǎn)品,推薦的換油周期在2000-4000小時(shí)左右,合成型壓縮機(jī)油產(chǎn)品的推薦換油周期在8000小時(shí)左右,若再對(duì)運(yùn)行中的潤(rùn)滑油進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)和維護(hù),換油周期可以大幅度地延長(zhǎng)。合成型產(chǎn)品由于具有更廣泛的工作溫度范圍、較少的油泥和結(jié)膠形成、較低的油揮發(fā)性導(dǎo)致降低潤(rùn)滑油消耗、穩(wěn)定的性能引起更低的維護(hù)費(fèi)用,可延長(zhǎng)軸承乃至設(shè)備的壽命,已經(jīng)成為螺桿式壓縮機(jī)制造商的普遍推薦和質(zhì)保產(chǎn)品,當(dāng)然產(chǎn)品的價(jià)格也很高。選擇合成型壓縮機(jī)油產(chǎn)品時(shí),注意向產(chǎn)品供應(yīng)商咨詢相關(guān)油品與密封材料的橡膠相容性問(wèn)題,同時(shí)更換潤(rùn)滑油產(chǎn)品時(shí),注意對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清洗。
1.3螺桿式空氣壓縮機(jī)油的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 6743/3A-1987,制定了壓縮機(jī)油分類標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7631.9-1997,將噴油回轉(zhuǎn)式(包括滑片式和螺桿式)空氣壓縮機(jī)油按輕、中、重分為三種,即輕負(fù)荷的L-DAG、中負(fù)荷的L-DAH、重負(fù)荷的L-DAJ,其中DAG、DAH屬礦物油型,DAJ為合成型。目前世界范圍關(guān)于螺桿式空氣壓縮機(jī)油的通用性標(biāo)準(zhǔn)是1983年頒布的ISO/DP 6521,我們國(guó)家依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5904-1986 L-DAG輕負(fù)荷噴油回轉(zhuǎn)式空氣壓縮機(jī)油,相應(yīng)的輕負(fù)荷噴油回轉(zhuǎn)式空氣壓縮機(jī)油換油指標(biāo)為SH/7 0538-2000。
表2.油回轉(zhuǎn)式空氣壓縮機(jī)的分類(GB/T 7631.9)
負(fù)荷 |
代號(hào) |
操作條件 |
輕 |
DAG |
排氣和氣/油溫度<90℃,排氣壓力800 kPa(<8ar) |
中 |
DAH |
排氣和氣/油溫度<100℃,排氣壓力800~1500kPa(8~15bar)
或排氣和氣/油溫度>100~110℃,排氣壓力<800kPa(<8bar) |
重 |
DAJ |
排氣和氣/油溫度>100℃,排氣壓力<800kPa(<8bar)
或排氣和氣/油溫度≥100℃,排氣壓力800~1500kPa(8~15bar)
或排氣壓力>1500kPa(>15bar) |
表3.適用于螺桿式壓縮機(jī)的礦物油型潤(rùn)滑油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(ISO/DP 6521)
|
ISO-L-DAH |
ISO-L-DAG |
分析方法 |
粘度等級(jí) |
32 |
46 |
68 |
100 |
150 |
32 |
46 |
68 |
100 |
150 |
ISO 3448 |
運(yùn)動(dòng)粘度,40℃,mm2/s±10% |
32 |
46 |
68 |
100 |
150 |
32 |
46 |
68 |
100 |
150 |
ISO 3104 |
粘度指數(shù),不小于 |
90 |
90 |
ISO 2909 |
傾點(diǎn),℃,不大于 |
-9 |
-9 |
ISO 3016 |
銅片腐蝕(100℃,3h),不大于 |
1b |
1b |
ISO 2160 |
液相銹蝕試驗(yàn) |
無(wú)銹 |
無(wú)銹 |
ISO 7120A |
抗乳化性, |
|
|
ISO 6614 |
測(cè)試溫度,℃ |
54 |
82 |
54 |
82 |
乳化層<3ml的時(shí)間,min,不大于 |
30 |
30 |
抗泡性(24℃,吹氣5min/靜止10min)ml/ml,不大于 |
300/0 |
300/0 |
ISO 6247
|
氧化安定性/h,不小于 |
1000 |
- |
ISO 4263 |
在L-DAH級(jí)別上,除了上述常規(guī)理化性能測(cè)試外,還要測(cè)試油品的氧化安定性能,試驗(yàn)測(cè)試方法包括旋轉(zhuǎn)氧彈法(ASTM D2272)和改進(jìn)的通用氧化/熱安定性測(cè)試方法(ASTM D4871),考察項(xiàng)目包括蒸發(fā)損失、粘度增加值、酸值增加值、油泥增加量。 其中我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)GB 5904,在氧化試驗(yàn)上依據(jù)SH/T 0192試驗(yàn)方法,規(guī)定了揮發(fā)損失不大于20%,康氏殘?zhí)吭黾硬淮笥?.5%,在承載能力測(cè)試方面依據(jù)SH/T 0306試驗(yàn)方法,規(guī)定FZG齒輪機(jī)失效載荷大小于10級(jí)。
1.4螺桿式空氣壓縮機(jī)潤(rùn)滑方式
螺桿式壓縮機(jī)屬容積式壓縮機(jī),因其具有結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)低、維修費(fèi)用低、噪音低、氣體輸送沒(méi)有波動(dòng)等特點(diǎn),應(yīng)用日趨廣泛。目前已經(jīng)形成了Ingersoll-Rand(英格索蘭),Atlas-Copco(阿特拉斯-科普柯),SULLAIR(壽力),Gardner Denver(丹佛),Quincy(昆西), Kaeser(凱撒),CompAir(康普艾),Boge(伯格)等世界著名螺桿式壓縮機(jī)制造商。
壓縮機(jī)油的選擇與被壓縮氣體介質(zhì)有很大關(guān)系,主要是考慮到部分氣體對(duì)壓縮機(jī)油的溶解稀釋作用,會(huì)造成壓縮機(jī)油粘度的下降,因此選擇的特殊性很大。下面我們重點(diǎn)介紹螺桿式壓縮機(jī)在壓縮空氣介質(zhì)方面的工作狀態(tài)、故障分析等與潤(rùn)滑相關(guān)內(nèi)容。
螺桿式空氣壓縮機(jī)的潤(rùn)滑方式分為有油潤(rùn)滑和無(wú)油潤(rùn)滑,目前仍然是以有油潤(rùn)滑方式為主,采用滴油式或噴油式方式,而噴油式是螺桿式壓縮機(jī)中應(yīng)用最廣的一種形式。在這種潤(rùn)滑方式中空氣和壓縮機(jī)油接觸密切,它們的工作狀態(tài)和流程見下圖。
圖1.螺桿式空氣壓縮機(jī)的工作示意圖(摘自伯格壓縮機(jī)公司)
1.進(jìn)氣過(guò)濾器 2.多功能進(jìn)氣控制閥 3.注油管路 4.壓縮機(jī)機(jī)頭\轉(zhuǎn)子室 5.油氣預(yù)分離器罐 6.精細(xì)油氣分離器 7.最小壓力止回閥 8.油冷卻器 9.壓縮空氣冷卻器 10.油過(guò)濾器 11.溫控閥 12.清潔口
上圖示可簡(jiǎn)單描述為:空氣壓縮機(jī)從外界大氣中吸入空氣,通過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行預(yù)過(guò)濾進(jìn)入機(jī)箱內(nèi)部再通過(guò)進(jìn)氣過(guò)濾器①過(guò)濾,進(jìn)入多功能進(jìn)氣控制閥②,接著進(jìn)入轉(zhuǎn)子室④進(jìn)行壓縮,轉(zhuǎn)子由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。精確控制一定量的壓縮機(jī)油持續(xù)不斷地注入轉(zhuǎn)子室④,對(duì)旋轉(zhuǎn)的螺桿進(jìn)行潤(rùn)滑冷卻,并起到密封作用。壓縮完畢后,含油的空氣被排出機(jī)頭,經(jīng)過(guò)法蘭連接直接進(jìn)入油氣分離器⑤、⑥將油與壓縮空氣分離,被分離出來(lái)的油
在油冷卻器⑧中被冷卻,流經(jīng)油過(guò)濾器⑩重新回到注入口。分離后的壓縮空氣通過(guò)旋入式精細(xì)油氣分離器⑥,過(guò)濾掉部分油質(zhì),使壓縮空氣中的含油量只有1~3mg/m3,然后經(jīng)過(guò)最小壓力止回閥⑦回到空氣冷卻器⑨冷卻,冷卻后的壓縮空氣經(jīng)過(guò)一個(gè)截止閥進(jìn)入用氣系統(tǒng)。溫控閥在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中控制正常的油溫,保證螺桿式壓縮機(jī)在所有的運(yùn)行階段都以最佳的溫度工作。
在螺桿式空氣壓縮機(jī)的潤(rùn)滑中,壓縮機(jī)油是直接加注到壓縮機(jī)吸氣口的空氣中的,潤(rùn)滑油在高溫高壓下與空氣長(zhǎng)期接觸,從上面所述的螺桿式空氣壓縮機(jī)的工作狀態(tài)和潤(rùn)滑油的行程可以看出,在此過(guò)程中壓縮機(jī)油起到潤(rùn)滑、冷卻、密封的作用,潤(rùn)滑部件包括轉(zhuǎn)子、軸承、軸承密封、驅(qū)動(dòng)齒輪等,壓縮機(jī)油同時(shí)在循環(huán)過(guò)程中帶走壓縮產(chǎn)生的熱量,密封兩個(gè)相互旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子與殼體之間的微小配合間隙。因?yàn)閴嚎s機(jī)油在整個(gè)過(guò)程中的冷卻作用比較重要,以至于部分OEM制造商直接將壓縮機(jī)油稱為冷卻劑。