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一、螺桿式空氣壓縮機(jī)與潤滑劑常識(shí)

 1.   螺桿壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)

 螺桿式壓縮機(jī)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上互相嚙合的轉(zhuǎn)子(具有凸齒的陽轉(zhuǎn)子和具有凹齒的陰轉(zhuǎn)子)在機(jī)體內(nèi)作高速旋轉(zhuǎn)，依賴轉(zhuǎn)子凹槽與機(jī)殼內(nèi)壁所構(gòu)成容積的不斷縮小，來實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的壓縮。

       螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)根據(jù)轉(zhuǎn)子的數(shù)量不同而有一定的差別，但從總體上來看，螺桿式壓縮機(jī)都由相互旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和與轉(zhuǎn)子相互配合的機(jī)殼等部件組成。

       螺桿壓縮機(jī)由工作部件、運(yùn)動(dòng)部件、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)組成。工作部件由相互嚙合的轉(zhuǎn)子（陰陽螺桿）容積腔體等組成；運(yùn)動(dòng)部件有軸承、同步齒輪（無油）以及密封等組成；冷卻系統(tǒng)由熱交換器、風(fēng)扇等組成；潤滑系統(tǒng)由油箱、過濾器、油泵等組成。在噴油壓縮機(jī)中冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)合為一體。

 

2. 螺桿式空氣壓縮機(jī)的優(yōu)勢(shì)

（1）體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、綜合成本低

（2）壓縮效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠

（3）噪音低、排氣溫度低

（4）氣體輸送沒有波動(dòng)

（5）維修保養(yǎng)方便維修費(fèi)用低

 

3. 螺桿壓縮機(jī)的潤滑方式

       根據(jù)潤滑方式不同可分為干式和濕式兩種類型，主要潤滑部件有：軸承、驅(qū)動(dòng)齒輪、密封和螺桿。

 由于螺桿壓縮機(jī)在具體應(yīng)用時(shí)要考慮壓縮介質(zhì)的不同，所以螺桿式壓縮機(jī)也分為兩種，一種是無油機(jī)，一種是有油機(jī)。不論是油有還是無油都需要用潤滑劑潤滑，無油和有油只是在壓縮腔內(nèi)的區(qū)別。

有油螺桿式壓縮機(jī)通常是采用強(qiáng)制循環(huán)噴油潤滑方式，即在壓縮過程中，將冷卻的潤滑油直接噴入壓縮室內(nèi)，其噴油量遠(yuǎn)大于活塞式壓縮機(jī)的內(nèi)部潤滑和其它非噴油潤滑方式的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。 噴入壓縮室內(nèi)的所有潤滑油與壓縮氣體混和并一起從壓縮室排出后，需經(jīng)過油氣分離，以分離和回收絕大部分潤滑油再度循環(huán)使用。通常大型多級(jí)噴油壓縮機(jī)會(huì)有一個(gè)獨(dú)立的供油系統(tǒng)，而小型單級(jí)噴油壓縮機(jī)只是利用氣體的壓力差來實(shí)現(xiàn)噴油潤滑。

  在無油壓縮機(jī)中，潤滑方式也采用強(qiáng)制潤滑的方式，由于工作容積中沒有噴入潤滑油，所以強(qiáng)制潤滑只是潤滑同步齒輪和軸承并對(duì)上述部件進(jìn)行降溫，其強(qiáng)制的動(dòng)力來源于油泵。

 

4. 螺桿式壓縮機(jī)的潤滑要求

    螺桿式空氣壓縮機(jī)油由于直接與壓縮空氣接觸，其排氣溫度達(dá)80-100℃，還有不少國

產(chǎn)螺桿空壓機(jī)的排氣溫度超過100℃，在此高溫條件下普通油品極易發(fā)生氧化，產(chǎn)生積碳、

漆膜、膠質(zhì)等各種氧化物；油/空氣的混合物經(jīng)過分離器和冷卻器冷卻至50-70℃；此時(shí)潤

滑油必須承高溫裂解，整個(gè)循環(huán)過程約2分鐘，除高溫要求以外，還具有以下性能特征：

（1）優(yōu)異的高溫氧安定性能，良好的油泥、膠質(zhì)和積碳抑制性能

（2）適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)粘度和粘溫性能，一般以ISO46號(hào)居多，進(jìn)口機(jī)型多選擇ISO32號(hào)

（3）良好的潤滑和抗磨性能

（4）良好的防腐蝕和防銹性能

（5）良好的空氣釋放性能

（6）良好的抗泡沫性能

（7）良好的水解穩(wěn)定性能

（8）良好的密封材料相溶性能

（9）易于分離和排除濕氣

（10）富有競(jìng)爭(zhēng)力的維護(hù)、保養(yǎng)和管理成本

 

 

5.螺桿式空氣壓縮機(jī)潤滑油的分類

       根據(jù)基礎(chǔ)油類型的不同，以及不同設(shè)備廠家的不同性能要求，潤滑油主要

可以分為礦物型和合成型兩種類型，通過復(fù)合不同類型功能添加劑，調(diào)配出不同性能要

求的空壓機(jī)油以滿足潤滑需求。

       根據(jù)螺桿式空壓機(jī)的型式、壓縮介質(zhì)、壓縮進(jìn)氣與排氣溫度、油溫、潤滑

型式（飛濺、壓力、噴油冷卻）的不同，用戶可以根據(jù)設(shè)備制造商的推薦選擇

礦物或合成型空氣壓縮機(jī)油。

        近年來，礦物潤滑油由于整體性能較低，使用的場(chǎng)合和工況越來越受到限制，礦物型螺桿式空氣壓縮機(jī)在運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)以下問題：

 

（1）換油頻繁，約1,500-2,000小時(shí)就要更換

（2）高溫跳機(jī)現(xiàn)象頻繁，尤其是新壓縮機(jī)使用兩三年后，常常因溫度過高而自動(dòng)停機(jī)

（3）漆膜和積碳嚴(yán)重，維修清洗頻繁，壓縮機(jī)的效率減低，甚至?xí)绊懻麄€(gè)空氣動(dòng)力系統(tǒng)

（4）壓縮空氣含油高，影響后段空氣的質(zhì)量

（5）潤滑油蒸發(fā)損失大，消耗量大

（6）壓縮機(jī)維修頻繁，零部件消耗量大，一般來說螺桿壓縮機(jī)1~2年就要大修一次

特別強(qiáng)調(diào)的是，壓縮機(jī)油中的殘?zhí)繒?huì)影響壓縮機(jī)的正常操作，不僅造成壓縮腔和排氣閥的磨損，還會(huì)使排氣閥失靈，殘?zhí)恳矔?huì)增加金屬的熱阻，引起局部過熱。除造成壓縮機(jī)機(jī)械故障外，殘?zhí)窟€會(huì)引起壓縮機(jī)著火爆炸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，空壓機(jī)著火爆炸的事故中，有40%是由殘?zhí)恳鸬?。所以要保證壓縮機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須提高壓縮機(jī)油的氧化安定性能，以減少殘?zhí)康纳伞?/span>

 

合成型螺桿式空壓機(jī)潤滑油由于其使用壽命長(4,000-10,000工作小時(shí)不等)；氧化安定性能優(yōu)異，油泥、積碳和油污產(chǎn)生少，且容易清除；有效降低操作溫度和噪音，一般可降低5-10℃；油水分離迅速；有效節(jié)能、環(huán)保、消耗量低，一般可節(jié)電3～5％；延長使用壽命和維修保養(yǎng)周期等優(yōu)勢(shì)，越來越成為使用的趨勢(shì)，逐漸被制造商和用戶接受和推薦。

 

 

二、螺桿式空氣壓縮機(jī)售后服務(wù)與專用油的誤區(qū)

      近年來，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，螺桿式空壓機(jī)制造商在品質(zhì)上的差異越來越小，成本壓力越來越大，銷售整機(jī)基本上處于無利可圖現(xiàn)狀，更多的會(huì)從銷售配件、提供有償服務(wù)等方面獲得相應(yīng)的回報(bào)以維持公司的正常運(yùn)營，比如外面經(jīng)常提到的某某品牌提供5年整機(jī)售后服務(wù)承諾。

眾所周知，壓縮機(jī)供應(yīng)商從來不生產(chǎn)潤滑油，就象汽車廠從來不生產(chǎn)潤滑油一樣，服務(wù)油或所謂的專用油全部為外購，由于成本和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)等因素，對(duì)采購成本要求極為苛刻，不同階段采購的潤滑油公司也不同。一般都采用兩次或三次加氫精制的礦物型基礎(chǔ)油與復(fù)合添加劑調(diào)配，沒有復(fù)配提升抗氧能力的高溫抗氧劑、鈍化劑等特種添加劑，礦物型潤滑油抗氧化能力不理想，油泥和積碳生成較快，潤滑油中和酸能力差，酸值上升快，短期內(nèi)即容易造成較多的積碳和膠質(zhì)，導(dǎo)致油濾和油精分離器經(jīng)常堵塞，溫度上升，空氣釋放性、抗泡沫性和破乳化性一般。對(duì)于合成油分為幾類，一是使用三次加氫精制基礎(chǔ)油生產(chǎn)的所謂（半）合成油，推薦換油周期一般為3,000~4,000工作小時(shí)；另一類為使用PAO或POE生產(chǎn)的所謂全合成油，推薦使用周期可達(dá)8,000工作小時(shí)；還有就是上述不同類型的基礎(chǔ)油的混合，通過不同油公司的貼牌、包裝或干脆直接采購某品牌的成品油回來換桶或貼張自己的標(biāo)貼進(jìn)行銷售。

 由于壓縮機(jī)供應(yīng)商對(duì)于潤滑油采購的成本壓縮得非常低，少數(shù)油公司在訂制或提供成品時(shí)所采用的原材料也因此大打折扣，所承諾的性能也很難達(dá)到。但用戶往往缺乏專業(yè)的檢測(cè)手段，無法正常判斷油品質(zhì)量的好壞，基本上都是聽從壓縮機(jī)供應(yīng)商的建議更換油品，極容易造成更換油品頻繁、過濾器、油精分離器、工時(shí)等顯而易見的成本上升，這往往是部分小壓縮機(jī)供應(yīng)商所期望的結(jié)果。事實(shí)上，絕大多數(shù)的進(jìn)口和國產(chǎn)壓縮機(jī)供應(yīng)商基本上能夠提供符合正常換油周期要求的標(biāo)準(zhǔn)油品，只是銷售價(jià)格已經(jīng)幾倍于采購油品的成本，通過此途徑獲取運(yùn)行利潤。

關(guān)于此章節(jié)以后將有更加詳細(xì)的論述。 

 

使用專用油5600小時(shí)知名螺桿式壓縮機(jī)兩次換油圖片

 

三、現(xiàn)代合成螺桿式空氣壓縮機(jī)油不同配方工藝

       根據(jù)螺桿式空壓機(jī)的型式、壓縮介質(zhì)、壓縮進(jìn)氣與排氣溫度、油溫、潤滑型式(飛濺、壓力、噴油冷卻)的不同，終端用戶逐漸傾向于推薦合成型空壓機(jī)油替代礦物型油，以延長換油周期、節(jié)能、降低維修綜合成本，螺桿式空壓機(jī)油的升級(jí)大致經(jīng)歷以下過程：

    1.I類礦物油換油周期2,000小時(shí)左右，以撫順二廠為代表

    2.II類油、III類油添加劑無灰抗磨液壓油復(fù)合劑調(diào)合，符合ISO-L-DAG/DAH/DAJ規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，仍然是目前主要空壓機(jī)制造商服務(wù)用油的主流，推薦換油周期3,000小時(shí)，在此背景下，空壓機(jī)制造商為獲取更多商業(yè)利益而抵制普及和推薦合成型空壓機(jī)油

    3.合成型(半合成/全合成) 螺桿式空壓機(jī)油逐漸從最初的單純PAO型、雙酯型，向多元醇酯型、PAO與多元醇酯/PAG與多元醇酯復(fù)合型過度，如Ingersoll-Rand SSR Ultra Coolant，SullairSullube 32/46，Gardner Denver Aeon PG，Quincy Quin-Syn PG800，CPI CP-1542系列等，原因如下：

     （1）換油頻繁，約2,000-3,000小時(shí)更換，相對(duì)于全合成型每8,000小時(shí)換油周期而言，1臺(tái)75M3排氣量的空壓機(jī)一年可以節(jié)省近10萬元維護(hù)成本

   （2）高溫跳機(jī)現(xiàn)象頻繁，尤其是新壓縮機(jī)使用兩三年后，常常因溫度過高而自動(dòng)停機(jī)ü漆膜和積碳嚴(yán)重，維修清洗頻繁，壓縮機(jī)的效率減低，甚至?xí)绊懻麄€(gè)空氣動(dòng)力系統(tǒng)

   （3）壓縮空氣含油高，影響后段空氣的質(zhì)量ü 潤滑油蒸發(fā)損失大，消耗量大

   （4）壓縮機(jī)維修頻繁，零部件消耗量大，一般來說螺桿壓縮機(jī)1-2年就要大修一次。

      目前市場(chǎng)上常見并容易獲取的合成基礎(chǔ)油有聚α-烯烴(PAO)、合成酯(POE)、合成聚醚(PAG)、合成硅油、合成烷基萘等。由于硅油的潤滑性比較差、揮發(fā)性高、與各種功能添加劑的相溶性差、成本高等因素，基本上沒有成功應(yīng)用。而水溶性聚醚和水不溶性聚醚亦存在與其它不同類型基礎(chǔ)油和功能劑的相溶性問題、更換成不同類型的油品的清洗問題、原材料供應(yīng)的局限性等問題，此文不做討論，僅以合成PAO和POE做簡(jiǎn)要的分析和論述。

 

3.1 PAO與POE的優(yōu)缺點(diǎn)：

3.1.1 PAO具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

(1) 高閃點(diǎn)、高燃點(diǎn)、安全性高，低蒸發(fā)損失

(2) 高粘度指數(shù)，優(yōu)異的粘溫性能，低溫冷啟動(dòng)性能和高溫穩(wěn)定性能好

(3) 良好的熱穩(wěn)定性，氧化安定性能，

(4) 低傾點(diǎn)及低揮發(fā)性能，傾點(diǎn)可低于-60℃

(5) 水解穩(wěn)定性能好

(6) 與礦物油和酯類油完全互溶，高粘度PAO與所有耐礦物油的密封材料相容

(7) 無毒性，諸多食品級(jí)潤滑劑的首選

(8) 低粘度級(jí)別的聚a-烯烴可能對(duì)某些密封材料有影響（溶漲或收縮）

(9) 與礦油、酯類油和聚醚相比，潤滑性稍差

(10) 對(duì)某些添加劑的溶解性較差

(11) 高粘度PAO生物可降解性差

 

3.1.2 POE具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

酯類油是由不同結(jié)構(gòu)的酸和醇反應(yīng)生成的，常見酯類油有單酯、雙酯、多元醇酯、復(fù)酯等，可應(yīng)用于螺桿式空氣壓縮機(jī)油的合成酯類油主要有雙酯、飽和多元醇酯(三羥甲基丙烷酯\偏苯三酸酯\季戊四醇酯等)。常用的雙酯有癸二酸、壬二酸、已二酸的2-乙基已酯等；多元醇酯是由多元醇與一元酸反應(yīng)制得的。

 

(1) 高閃點(diǎn)、高燃點(diǎn)、安全性高，最高使用溫度可達(dá)200℃

(2) 良好的熱氧化穩(wěn)定性能，低揮發(fā)性能

(3) 優(yōu)異的低溫流動(dòng)性能，傾點(diǎn)可低于-60℃以下

(4) 良好的抗磨、抗擦傷和減摩特性能，有效節(jié)能

(5) 良好的潤滑性能

(6) 良好的添加劑溶解性能

(7) 與礦物油、聚a-烯烴、聚醚以及甲基苯基硅油相混溶

(8) 無毒，優(yōu)異的生物降解性能
     (9) 水解穩(wěn)定性能差，容易造成酯類油和添加劑水解、失效

(10) 橡膠相溶性差，容易使橡膠溶脹，縮短密封材料的使用壽命，造成潤滑劑泄漏

(11) 有溶解涂料覆蓋層的傾向

 

3.2幾種常見不同類型合成基礎(chǔ)油的配方設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝

       綜合考慮油公司在選用、評(píng)估、采購和實(shí)際操作中的可行性，以下三種不同合成基礎(chǔ)油的復(fù)配，以及不同性能規(guī)格的功能添加劑的組合作為討論和可供參考的潤滑解決方案：

 

3.2.1合成酯型螺桿式空氣壓縮機(jī)油

合成酯型螺桿式壓縮機(jī)油具有如下特點(diǎn)：

（1）氧化安定性好，殘?zhí)可伲瑩Q油期延長至礦物油的3-5倍

（2）高粘度指數(shù)，低傾點(diǎn)，良好的粘溫性能

(3) 揮發(fā)性低，油品消耗量少。最高消耗量可達(dá)30%，僅為礦物壓縮機(jī)油1/5～1/8

(4) 極性較強(qiáng)，摩擦因數(shù)較低，油膜強(qiáng)度高，測(cè)得低粘度醋類油承載能力是同等粘度礦物壓縮機(jī)油的兩倍以上

(5)導(dǎo)熱系數(shù)較高，其熱傳導(dǎo)率比礦物油高15％，且比熱較大，熱容量比礦物壓縮機(jī)油大5~10%，因而使用酯類油不僅延長了換油周期，還可降低油箱溫度，有利于節(jié)能

(6)抗乳化能力較高，空氣中帶入的凝結(jié)水易從油箱中放出

(7)由于極性強(qiáng)，對(duì)于密封材料和添加劑的相溶性相對(duì)較差，需要選擇適當(dāng)?shù)拿芊獠牧?，以避免潤滑劑泄露。推薦使用的有：氟化橡膠、高腈橡膠、聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂漆、硅樹脂、防油醇酸樹脂、尼龍、滌龍、CELCON、PBT等。不推薦用于：氯丁橡膠、SBR橡膠、低腈、腈、丙烯酸漆、聚苯乙烯、PVC、ABS等

(8)就目前成本和低粘度化來講，其單獨(dú)使用的經(jīng)濟(jì)性和可操作性存在一定略勢(shì)，大粘度酯類油的成本遠(yuǎn)高于PAO和PAG。 

僅針對(duì)ISO32號(hào)酯型空壓機(jī)油做以標(biāo)準(zhǔn)8,000工作小時(shí)以上配方供參考。

 

3.2.2 合成PAO＋POE復(fù)合型螺桿式空氣壓縮機(jī)油（以ISO32/46號(hào)為例）

 目前國際包括中國市場(chǎng)應(yīng)用最為典型的還是英國Uniqema（友利凱瑪，現(xiàn)為禾大）、HENUVAR（翰諾華）、德國BASF（Cognis，老科寧）和美國Hatco（現(xiàn)科聚亞公司旗下品牌）的合成酯類油，在性能上幾家不相上下，各有側(cè)重，全球主要國際石油公司無不采用上述幾家合成酯類油作為高端產(chǎn)品的原材料。在中國市場(chǎng)Croda的運(yùn)作較為成功，Chemtura, Henuvar與Cognis后來居上，成本有一定優(yōu)勢(shì)。依個(gè)人拙見，在未來完全可以預(yù)見，POE的應(yīng)用將在很大程度上替代PAO的大部分功能，一是POE與PAO、三類油、三類+、GTL等的復(fù)合使用解決了添加劑和密封材料的相溶性問題；二來POE的摩擦系數(shù)遠(yuǎn)優(yōu)于PAO、氧化安定性也優(yōu)于PAO、有利于節(jié)能降耗、抗磨性能各有側(cè)重；三是POE與三類油及PAO的復(fù)配使用已經(jīng)使用成本大大降低，綜合性能大大提高，在不考慮生物可降解性能的前提下，推薦使用PAO與POE復(fù)合的全合成多元醇酯型螺桿式空氣壓縮機(jī)油為眾多石油公司或壓縮機(jī)供應(yīng)商及終端用戶的最佳選擇。

ISO46 Semi-synthetic Oils(3,000-4,000hrs)為例

 

 

 

 

Ingrediant	Treat  Ratio, %	Function
UNIESTER  3420/2108	10.00%	-Reduce  Friction/Seal Swel                                                                --Improved stability/Helps carries additives
PAO8	10.00%	Base-stocks
250N-III/GTL	78.80%	Base-stocks
UNIRICHNOX  RS3030	0.80~1.0%	Complex  Additives
No-silicone  Antifoam	20ppm	Reduce  foaming
Demulsifier	20ppm	Promote  rapid water separation from oils

 

 

 

 

Ingrediant	Treat  Ratio, %	Function
UNIESTER  3420/2108	10.00%	-Reduce  Friction/Seal Swell                                                                 -Improved stability/Helps carries additives
PAO8	10.00%	Base-stocks
250N-III/GTL	78.80%	Base-stocks
UNIRICHNOX  RS3030	1.2~1.5%	Complex  Additives
No-silicone  Antifoam	20ppm	Reduce  foaming
Demulsifier	20ppm	Promote  rapid water separation from oils

 

以上ISO46Type Formulation-PAO/Ester (8,000 hours)為例

 

 

 

Full  Synthetic 8,000~10,000hrs
PAG  Base-stocks	Balance
UNIESTER2108/3420/3466/3468	15.00%
UNIRICHNOX  RS3030G	1.8~2.0%
No-silicone  Antifoams	20ppm
Demulsifier	20ppm

 

等同于配方工藝：Ingersoll-Rand SSR Ultra Coolant，SullairSullube 32/46，Gardner Denver Aeon PG，Quincy Quin-Syn PG800，CPI CP-1542，氧化安定性優(yōu)于以上品牌

RPVOT Life, ASTM D2272, min 2,000+

TestMethod: 150℃, 0.62 Mpa (90 psi) Cu cat, O2, H2O

 

  針對(duì)合成螺桿式空氣壓縮機(jī)油，可以推薦幾十種不同結(jié)構(gòu)復(fù)配的配方，以適應(yīng)各種品牌進(jìn)口或國產(chǎn)壓縮機(jī)潤滑需要。各種基礎(chǔ)油與添加劑選擇亦可根據(jù)供應(yīng)商供應(yīng)狀況、經(jīng)濟(jì)性能、試驗(yàn)數(shù)據(jù)表現(xiàn)等綜合考慮，以后將有更多篇幅針對(duì)合成潤滑劑配方與生產(chǎn)工藝進(jìn)行闡述。