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压缩机油如何选择?

2017-03-06 13:00分类:电工基础知识 阅读:

 

合理选择压缩机油对延长设备的使用寿命、提高设备运转可靠性、防止事故的发生、保证产品纯度要求等方面均有直接影响,故对此必须十分慎重。
选择压缩机油的基本原则是:按压缩机的不同结构类型来选择压缩机油,以适应其性能要求与工作条件;按不同压缩介质来选择压缩机油,以使压缩介质不受影响。
压缩机油的质量选择主要是粘度的选择。要求油的粘度对润滑部位能形成油膜,同时起到润滑、减磨、密封、冷却、防腐蚀等作用。
往复压缩机的润滑可分为两部分:一是与压缩介质直接接触的内部润滑部分,包括气缸阀件等;另一部分是曲轴箱轴承、连杆等不与介质直接接触的外部润滑部分。
内部润滑油的粘度是按排气压力范围并结合考虑最终压缩温度来进行选择,其推荐值如表2-16所示。
近来,尚有根据活塞环表面负荷和活塞平均速度来选择内部润滑油粘度的方法,其计算式为

按此计算式所算得的各种压缩机的内部润滑油适当粘度值标于以排气压力为横坐标的图2-10上,并将上述按排气压力范围进行选择的推荐粘度值也一起标在图
上。由图2-10可知,属于通用压缩机范
畴的排气压力在lMPa以下时,推荐值较
高。这是因为在推荐值中考虑了这些通用
型压缩机多为一级压缩,排气温度较高的


不利因素,包括了较大的安全系数。
外部润滑油粘度的选择,主要是考虑维持轴承液体润滑的形成。
 1.不同类型压缩机用油的选择
(1)往复压缩机  按使用场合分,往复压缩机可分为移动空气压缩机和固定空气压缩机两大类。移动空气压缩机一般排气压力为0.7~0. 9MPa,排气量在l2m3/min以内,多用于建筑工业上。它一般装在专门设计的汽车或拖车上,也有的装在手推车上。
固定空气压缩机的排气压力,动力用的一般为0.7~0. 9MPa,仪表用的一般为0.1~0.25MPa。另外,空气耗量差别很大,一般是3~ 570m3/min,大多数是30~l70m3/min。
往复空气压缩机最常用的润滑油是13号压缩机油,高压多级往复式压缩机则采用19号压缩机油。对于一些小型固定或移动压缩机,通常使用清净发动机油和加防锈抗氧剂的汽轮机油。
往复大型压缩机最常用的润滑油是残炭比较低的优质环烷基压缩机油,加有防锈及抗氧化添加剂,粘度级别由环境温度决定。这种油与同等粘度的石蜡基油相比更易挥发,这样留在热表面的油少,氧化生成的积炭也少,而且比较松,在温度不太高的情况下,环烷基油的性能显得比石蜡基油好;在温度较高的情况下,两种油的性能差别不大。
国外有些制造厂允许选用柴油机油,这类油一般都应符合美国军用标准MIL-L-2104A及MIL-L-2104B。
往复十字头压缩机多为双动大型固定式,气缸和曲轴箱是隔开的,所有重负荷压缩机及大多数中等负荷往复压缩机属于此类。润滑可以用一种油,也可以用两种不同的油,其内部润滑油的粘度应比外部油大得多。假如填料密封不严,则可能会使曲轴箱油稠化,故应特别注意。
十字头压缩机的曲轴箱润滑一般没有问题。最常用的曲轴箱油是加防锈剂、抗氧剂、抗泡剂,具有高粘度指数,不含脂肪的油,倾点应比最低环境温度低5.5℃以上,并对一般轴承材料无腐蚀作用。粘度应严格遵守制造厂的要求,建议一般采用50°C粘度(40~50)×10 -6m2/s的油。
曲轴箱油不应有脂肪类化合物,因为脂肪类化合物将使油乳化(如有一定水的话),这将影响油的过滤、轴承的润滑及油流速度,同时其氧化安定性也不好。十字头压缩机气缸的润滑是一次通过的,即只供够润滑的油量,过剩油量将随空气排走。此润滑油不循环使用。

(2)回转压缩机20世纪50年代初,出现了回转滑片式移动压缩机;60年代出现了螺杆压缩机;70年代,回转压缩机有逐渐取代往复压缩机的趋向。回转压缩机比往复压缩机具有明显的优点:结构紧凑、重量轻、流量稳定、易损部件少、维修费用低、维护工作量小,干式螺杆压缩机还可提供无油空气。回转压缩机也可分为移动式和固定式两大类别。移动两级滑片压缩机一般选用汽轮机油,虽然该油具有较好的分水性,但在高温下会产生大量的漆膜和沉积物,建议使用5号回转压缩机油。对于一级滑片压缩机,由于温升和密封要求较高,一般选用粘度较高的发动机油,但因该油多加有清净分散剂,抗乳化性能较差,因此建议使用13号回转压缩机油。固定式滑片压缩机排气压力一般在0.7—0. 9MPa,输气量为1.7~55m3/min,其结构、操作与移动式压缩机相同,所用润滑油也一样。固定式压缩机多为电动机驱动,采用水冷并有后冷器。
水冷式滑片压缩机,在工厂空气系统中已应用多年,它的润滑特点与方式和往复式压缩机的内部润滑相仿,故可使用13号压缩机油,或使用相当于MIL-L+
2104A或B,SAE-30或40的重负荷发动机油,如果排气温度高时,则可使用更高粘度级的油。
油冷式滑片压缩机、由于润滑油与空气直接接触充分混合,故要求使用具有良好抗氧化、抗乳化、抗泡沫和防锈性的油品较为适合。
英国Hydroyane压缩机公司生产的一级滑片压缩机,推荐用Rotella SX-40油,该油属API分类中CC及SC级发动机油,它具有抗氧化安定性和水分离性好等特点。国内几个大型化肥装置中的成品包装部分即用此种滑片压缩机,多数已使用国产13号回转压缩机油,效果良好。
还有一点尚需指出,当压缩机内腔和输气系统中出现沉淀和漆膜的情况下,选用发动机油并不是最好的。有人认为使用汽车换档液(液力传动油)更为适合,它除具有清净分散性外,尚有良好的水分离性。
螺杆压缩机是目前应用很广泛的一种压缩机,分干式和湿式两种。干式螺杆压缩机内部不需润滑,故排出气体完全不带油,最高转速可达6000—8000r/min,两级压缩的输出压力为1. 7MPa。湿式螺杆压缩机转速要比干式低(约1800r/min),温升也小,输出压力为0. 7MPa时的温升为55℃。
湿式螺杆压缩机一般多选用汽轮机油或液力传动油,在环境脏、负荷大的情况下,则可选用发动机油。干式螺杆压缩机的外部用油与湿式的一样,但由于它的条件更为缓和,故可使用普通汽轮机油。通常用ISO粘度级为32 (29.8—35.2) x10-6
m2/s (40C)的油,但也有用ISO VG 46  (41.4—50. 67)×10 -6m2/s  (400C)的油。
(3)速度型压缩机这类压缩机在空气压缩内腔不需要任何润滑剂,因此,它输送的空气或气体不带油。这类压缩机需要润滑的部分主要是轴承、增速器。压缩机的密封作用主要是将所输气体与大气隔开,此外用作轴的油封。离心压缩机排气压力为0.7~0. 9MPa,排气量28~ 425m3/min。如果用电动机带动,主液压泵直接靠主齿轮轴驱动,此情况下,建议用40号防锈抗氧汽轮机油。如果用汽轮机带动,主液压泵靠汽轮机轴的延伸部分驱动,没有齿轮箱,这类装置可采用防锈抗氧的30号汽轮机油。
另一种电动机带动离心空气压缩机用三个轴,此情况用防锈抗氧的20号汽轮机油。
有些轴流或离心压缩机,特别是低压的压缩机是用滚动轴承,需用润滑脂润滑。不同类型压缩机选油参考如表2-17所示。
2.不同介质压缩机用油的选择
在石油炼制和化学工业的各工艺过程以及管道输送中,除了压缩空气外,尚需压缩各种烃类气体、惰性气体及化学活性气体。
 
各种烃类气体有甲烷(天然气)、乙烷、乙炔、乙烯、丙烷、丙烯、丁烯、丁二烯、异丁烯、异丁烷、焦炉气等。
各种惰性气体有二氧化碳、一氧化碳、氢、氮、氩、氖、氦、鼓风炉气、合成气等。
各种化学活性气体有氯、氯化氢、氧、氧化氮、氨、二氧化硫等。现按各种压缩气体,分别讨论选择压缩机气缸用润滑油的要求。
(1)空气空气压缩机的气缸润滑应采用经过很好精制的、抗氧化性能好、积炭倾向低的纯环烷基油,也可用混合基的或中等粘度指数的压缩机油,一般需要有防锈和抗氧化添加剂。粘度级一般是SAE20~40,推荐选用13号或19号压缩机油。
在湿空气条件下,最好在上述润滑油中加3%~5%的脂肪油。粘度要求一般与操作压力有关,因为在高压下密封问题更明显。
压力在10. 5MPa以下的压缩机选用粘度为(40—150)×10 -6m2/s  (40C)的油,压力大于10. SMPa的压缩机选用粘度(200—680)×10 -6m2/s  (400C)的油。680×10-6m2/s的油可用于42MPa以上的压力。油的闪点应比最高排气温度高400C。
空气压缩机排气温度达140℃时,湿空气可使用有3%~5%不溶的植物油无酸酯或无酸动物脂混合而成的一种含有防腐抗氧剂的油。干燥空气排气温度高于140℃时,采用SAE40粘度级油。
例如排气温度为150~180℃的压缩机,起火危险大,应采用合成抗燃压缩机油,如磷酸酯等。排气温度高于180℃时,应采用特殊润滑油。
壳牌科兰那(Corena)H油是为了润滑高排气温度而研制的往复式压缩机油,它也可用于滴油法润滑回转滑片和螺杆压缩机。此油是具有良好抗氧化性能的石蜡基油,可降低维修费用,延长换油期。国外一些制造厂已推荐此油,特别适用于在苛刻条件下操作的空气压缩机。科兰那H45油在排气温度260℃时,操作2500h后,其POT值为1.2,积炭增加,才需要进行大修。其性能可以由加一种抗氧化添加剂和据称能减少形成积炭的添加剂而得到增强,但其机理尚不了解。另外,该油还加有防锈和抗泡沫添加剂。
(2)天然气天然气压缩机的润滑一般用纯矿物油作压缩机油,但天然气会被油吸收,使油粘度降低,因此选用油的粘度一般要比相同大小、同等压力的空气压缩机所用油的粘度更高。
不同天然气中乙烷以上的可凝物含量,对干气为2—13 mL/m3以内,对贫气为13~40mL/m3,对湿气为40~ 54mL/m3。
对湿气或贫气,宜在油中加3%~5%的脂肪油,湿度大时可掺10% N20%的脂肪油。也有的用5%一8%不溶的植物油无酸酯或动物脂混合的油,以防凝聚物的液体冲洗油膜。
含硫气体一般只在井口或炼厂进行压缩,最好用能防酸性组分腐蚀的浮游型重负荷润滑油。
在7MPa压力以下时,最好用37.8℃粘度为(10—18) x10 -61112/S不加添加剂的环烷基压缩机油。对含硫气体,最好用SAE30的重负荷发动机油;对发动机和压缩机在一体的设备,可用发动机所用的相同润滑油。
在7MPa压力以上时,最好用37.8qC粘度(33—87)×10 -61112/S或90.9℃粘度( 14.2~26)×10-6m2/s的环烷基或混合基压缩机油;对含硫气体,用SAE50
或SAE60的重负荷发动机油。
(3)烃类气体这类气体能与矿物油互溶,从而降低油的粘度。高分子烃气体在较低压力下会冷凝,因此要考虑湿度;对润滑油的要求与天然气相同。
焦炉气大部分是氢及甲烷,气体较脏,因此一般用离心压缩机。如果采用往复式压缩机,可用13号压缩机油。
高压合成用的乙烯进行压缩时,为了避免润滑油污染影响产品性能,应采用白油或液状石蜡等作为润滑油。
从日本引进的30万吨聚乙烯装置上,两台高压和超高压压缩机内部用润滑剂为聚异丁烯(相对分子质量为1500)。
丙烯、乙烷、乙烯、丁二烯等气体易与油混合,将稀释润滑油。因此,需要用较粘的油抵制气体和其冷凝流的稀释和冲洗的影响。一般使用溶剂精制过的SAE40或SAE50的环烷基和混合基纯矿物油。
在压缩纯度要求特高的气体(如丙烷),一般采用无油润滑。若采用油时,用肥皂润滑剂或乙醇肥皂溶液,以提供必要的润滑。
(4)惰性气体惰性气体一般对润滑油无作用,如氢、氮可使用与压缩干空气相同的压缩机油。
 氮氢压缩机( 36MPa)可用24号气缸油润滑。
 对氩、氖、氦等稀有贵重气体,往往要求气体中绝对无水,并不带有任何油质。因此,一般用膜式压缩机,没有气缸润滑问题。
二氧化碳及一氧化碳与矿物油有互溶性,会使油的粘度降低,如果有水,还会产生腐蚀性的碳酸。因此应保持干燥,并用更高粘度的润滑油,以减少油气带出。
压缩二氧化碳介质的润滑油,一般用粘度不低于SAE50含添加剂的油;压力为14MPa时,用SAE60的油。
由于二氧化碳与油混合使气体污染,当气体用来加工食品或不允许污染时,应用液体或乙醇肥皂作为润滑剂。这种润滑剂一般很少使用。因为气缸润滑能够控制,污染可降低到允许的程度。日本推荐二氧化碳压缩机用Daphne Machanic oi165号油,该油实际质量水平相当于无级变速器油,具有好的抗高温化、防锈、消泡和水分离性能。   在压缩氨或合成气(常含大量氨)时,一般采用离心压缩机。系统必须保持干燥,尽可能减少油与输送气接触,因为有水分存在时,氨与油的酸性氧化物作用会生成沉淀。此外,氨还会与酸性防锈剂产生不溶性皂。在压缩和驱动设备之间,通常装有增速器。压缩机和增速器之间的活动联轴器则可能受润滑系统不溶物的影响,活动联轴器的转速高达10000~13000r/min,这时油中的沉淀和其他不溶物可能由于离心力的作用被甩出来,结果使联轴器失去平衡而产生振动,并使润滑条件变坏。为了消除这种不良后果,可在油系统中采用过滤脱水措施,或改用润滑脂来润滑。若将联轴器和油系统隔开,也可达到同样的目的。最好的办法是选用专用的抗氨汽轮机油。
(5)化学活性气体这类气体与润滑油有作用,应慎重考虑。
氯及氯化氢压缩机不应使用矿物油,这类气体的压缩机常用无油润滑压缩机。有的仅使用浓硫酸作润滑剂。
硫化氢压缩机应采用一种干燥的调和油,加有脂肪油、防锈剂及抗氧剂。根据温度情况,选择粘度约为SAE30~40的油,润滑系统及压缩机气缸要保持干燥。如有水分存在,则此气体的腐蚀性很强,润滑油的选择与压缩湿空气时相同。建议使用防锈抗氧汽轮机油。氧气压缩机不应用矿物油润滑,有时用加有6%~8%工业甘油的蒸馏水作为润滑剂,但通常使用无油润滑压缩机。
一氧化二氮与二氧化硫均能与油互混,因会降低油的粘度,故应使用粘度比一般润滑油高的润滑油,如粘度为SAE40或SAE50的油;或是经溶剂精制,含有百分之几植物油或无酸酯的环烷基或混合基油。一般规定,调和油中加有3%~5%的脂肪油。润滑系统必须保持干燥,以防止生成腐蚀性酸。压缩一氧化二氮时,不能用有分散剂的重负荷发动机油,因为添加剂会与可能生成的硝酸起作用,从而产生大量的沉积物。
当压缩二氧化硫时,由于二氧化硫是一种选择性溶剂,它有助于分出润滑油中任何生成焦油状的成分,并沉积出来。因此,应经常检查压缩机气阀与活塞环,清洗任何生成的或沉积出来的焦油状积炭。所用润滑油与压缩湿空气时相同。建议选用防锈抗氧汽轮机油,并应经常检查油样是否有沉渣。
不同压缩介质选用润滑油参考表如表2-18所示。

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