中國石化長城4506合成壓縮機(jī)油在阿特拉斯空壓機(jī)的應(yīng)用

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中國石化潤滑油有限公司西北分公司

本文采用長城4506（68）合成壓縮機(jī)油在河南某油田企業(yè)的阿特拉斯XRVO 1550 CD7移動(dòng)式空壓機(jī)上進(jìn)行了1 000 h應(yīng)用試驗(yàn)。油品監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，使用過程中試驗(yàn)油品40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、酸值、殘?zhí)?、銅含量、鐵含量指標(biāo)變化正常，遠(yuǎn)小于換油指標(biāo)要求，設(shè)備無異常磨損，設(shè)備換油期可達(dá)1 000 h，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原裝填油品的替代。

空氣壓縮機(jī)也稱空壓機(jī)（下稱空壓機(jī)），是一種將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置。目前廣泛應(yīng)用于電力、化工、冶金、水泥、遠(yuǎn)洋航運(yùn)等行業(yè)。

壓縮機(jī)按照壓縮方式分為容積式壓縮機(jī)和速度式壓縮機(jī)，其中國內(nèi)市場螺桿壓縮機(jī)（屬于容積式）品牌主要以英格索蘭、阿特拉斯、壽力、康普艾、復(fù)盛及國產(chǎn)品牌（開山、捷豹）等為主。這些壓縮機(jī)廠家針對(duì)自己的產(chǎn)品提出了其對(duì)壓縮機(jī)油性能指標(biāo)要求，并推出了自有品牌的壓縮機(jī)油產(chǎn)品。他們?cè)趬嚎s機(jī)設(shè)備說明書上要求壓縮機(jī)使用與設(shè)備配套的專用壓縮機(jī)油，并且將油品與設(shè)備質(zhì)量緊密聯(lián)系起來。

阿特拉斯移動(dòng)式壓縮機(jī)在行業(yè)內(nèi)知名度高，同時(shí)在海洋平臺(tái)和陸地油田等企業(yè)應(yīng)用較多。目前，國內(nèi)較大油田企業(yè)在生產(chǎn)過程中，大部分使用阿特拉斯空壓機(jī)，并且在設(shè)備保養(yǎng)過程中也在使用售后專用油。此前空壓機(jī)設(shè)備維保市場基本都是由廠家售后進(jìn)行服務(wù)，保養(yǎng)成本較高。為了幫助企業(yè)降低成本，加快國產(chǎn)化替代工作的進(jìn)程，根據(jù)中國石化在系統(tǒng)內(nèi)開展國產(chǎn)化替代工作的要求，本文開展了河南某油田采油廠阿特拉斯空壓機(jī)上的長城潤滑油油品試用工作。

空壓機(jī)對(duì)潤滑油品的要求[1，2]

壓縮機(jī)油是空壓機(jī)日常使用中不可或缺的維保產(chǎn)品。它起著潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封等作用。因此,壓縮機(jī)油性能的好壞直接影響空壓機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和使用壽命?？諌簷C(jī)對(duì)壓縮機(jī)油的性能要求主要包括以下幾點(diǎn)：

高品質(zhì)的基礎(chǔ)油

潤滑油主要由基礎(chǔ)油和添加劑調(diào)和生成，其中基礎(chǔ)油占整個(gè)潤滑油成分比例最多，所以基礎(chǔ)油的質(zhì)量決定了空壓機(jī)油品質(zhì)量的高低，而基礎(chǔ)油的質(zhì)量又與油品精制程度有著直接關(guān)系?；A(chǔ)油可分為礦物油和合成油兩大類。其中礦物油是將原油進(jìn)行常壓和減壓分餾、溶劑提煉和脫蠟，加氫精制而得，而合成油是通過化學(xué)合成或精煉加工的方法進(jìn)行生成，精制程度高，其工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，但是它具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、氧化安定性，積炭傾向小的特點(diǎn)。

適宜的黏度

潤滑油在金屬表面形成一層穩(wěn)定的油膜，油膜厚度的大小根據(jù)油品的黏度增大而增加,相應(yīng)摩擦力也會(huì)隨著油品黏度的增大而增加。如果黏度過低，油品不易形成足夠強(qiáng)的油膜,會(huì)加速磨損,降低設(shè)備的使用壽命。反之黏度過高,會(huì)增加內(nèi)摩擦力,使空壓機(jī)的比功率增大,導(dǎo)致設(shè)備功耗和油耗增大。

良好的黏溫性能

油品在空壓機(jī)潤滑系統(tǒng)循環(huán)過程中要經(jīng)過反復(fù)升溫和冷卻，所以要求油品在隨著溫度變化的過程中，黏度沒有較大的變化。

積炭傾向性較小

據(jù)近幾年網(wǎng)絡(luò)報(bào)道[3]，在工業(yè)生產(chǎn)中，大中型空壓機(jī)因?yàn)榉e炭，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至發(fā)生嚴(yán)重的爆炸事故。積炭是油品氧化高溫的生成物。通常情況下，積炭的自燃溫度在180 ℃左右，空壓機(jī)工作的出口溫度一般不高于160 ℃，正常運(yùn)行情況下積炭是不會(huì)被點(diǎn)燃的。但是，當(dāng)空壓機(jī)因某些故障出現(xiàn)瞬時(shí)高溫或者高壓時(shí)，空壓機(jī)內(nèi)溫度急劇升高，引起積炭自燃，使得黏附在積炭上的油品被蒸發(fā)和分解，產(chǎn)生裂化輕質(zhì)碳化氫和游離碳。一旦與高溫高壓空氣混合，達(dá)到爆炸極限時(shí)即發(fā)生爆炸。

優(yōu)異的氧化安定性

在螺桿壓縮機(jī)潤滑系統(tǒng)中，油品在循環(huán)過程中,容易被空氣氧化變質(zhì)生成各種酸類、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等物質(zhì)，從而使得油品顏色變深，酸值變大，黏度增加并出現(xiàn)沉積物，從而減少油品的噴入量，使油品和機(jī)器的溫度升高，造成磨損，降低工作性能，甚至可能造成設(shè)備爆炸的危險(xiǎn)。因此，氧化安定性是保障油品能夠長期安全使用的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

抗腐蝕、防銹性能好

空壓機(jī)部分部件的主要材質(zhì)為銅，容易腐蝕，會(huì)催化油品氧化變質(zhì)，同時(shí)空氣中冷凝水分也會(huì)影響油品潤滑性能，所以要求油品具有良好的抗腐蝕能力和防銹性能。

良好的油水分離性

空壓機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，夾雜著空氣中的冷凝水劇烈轉(zhuǎn)動(dòng),容易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，破壞油膜的厚度，造成設(shè)備的損壞。因此,要求油品具有良好的油水分離性。

良好的抗泡性

油品在設(shè)備潤滑系統(tǒng)中不斷地流動(dòng)和循環(huán)，當(dāng)與空氣接觸并發(fā)生激烈的攪拌時(shí)，就有可能將空氣混入油中產(chǎn)生泡沫。這些泡沫會(huì)造成油品的冷卻效果下降、管路產(chǎn)生氣阻、油品供應(yīng)不足、油箱溢油，甚至出現(xiàn)油泵抽空等故障。因此，要求油品在產(chǎn)生泡沫后，能夠快速消除，保障設(shè)備的正常工作。

長城4506（68）合成壓縮機(jī)油的性能特點(diǎn)

長城4506（68）合成壓縮機(jī)油是以合成油為基礎(chǔ)油，并加有抗氧、抗磨、防銹等高效復(fù)合添加劑組成。該產(chǎn)品可廣泛用于鋼鐵、水泥、化工、機(jī)械、電子等行業(yè)小、中大型單級(jí)或多級(jí)往復(fù)式、回轉(zhuǎn)式空氣壓縮機(jī)的潤滑，特別適用于離心式和螺桿式壓縮機(jī)。它具有以下特點(diǎn)：

◇優(yōu)異的熱氧化安定性能，防止?jié)櫥驮诟邷叵伦冑|(zhì)；

◇良好的材料適應(yīng)性，避免系統(tǒng)使用中出現(xiàn)泄漏；

◇優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性能，降低壓縮機(jī)運(yùn)行溫度；

◇優(yōu)異的抗高溫結(jié)焦和積炭性能，增強(qiáng)壓縮機(jī)高溫下工作的安全性；

◇優(yōu)良的高低溫性能，保證系統(tǒng)寬溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

◇良好的潤滑性，保護(hù)壓縮機(jī)，減少磨損。

長城4506（68）合成壓縮機(jī)油應(yīng)用試驗(yàn)

設(shè)備概況及工況要求

河南某油田采油廠注氮隊(duì)現(xiàn)有3套I200-2 型移動(dòng)注氮裝置的XRVO 1550 CD7阿特拉斯螺桿空壓機(jī)，主要在野外露天作業(yè)，風(fēng)吹日曬。該空壓機(jī)由卡特柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其啟動(dòng)系統(tǒng)與螺桿機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)共用一個(gè)控制屏。設(shè)備具體參數(shù)見表1。

表1 螺桿壓縮機(jī)主要性能參數(shù)[4]

該空壓機(jī)目前使用配套售后專用油。按照設(shè)備說明書要求，該設(shè)備運(yùn)行1 000 h之后需要更換油品。

該移動(dòng)式空壓機(jī)特點(diǎn)如下：

◇工作場所不定，野外作業(yè)較多，經(jīng)受風(fēng)吹日曬，作業(yè)環(huán)境惡劣，工作條件多變，承受負(fù)荷變化大。

◇設(shè)備經(jīng)常頻繁啟動(dòng)，承受較多沖擊負(fù)荷。

◇設(shè)備空間狹小，維修困難，所以要求設(shè)備能夠長久使用。

移動(dòng)式空壓機(jī)對(duì)潤滑油的要求：

◇由于移動(dòng)式空壓機(jī)的體積和油箱的容積小，潤滑油加油量也少，在工作時(shí)油溫較高，在金屬的催化作用下會(huì)更容易出現(xiàn)氧化變質(zhì)，產(chǎn)生膠質(zhì)和酸性物質(zhì)，降低設(shè)備壽命，所以要求油品需要具有良好的熱穩(wěn)定性和抗氧化性。

◇移動(dòng)式空壓機(jī)作業(yè)場所不定，并且野外環(huán)境惡劣，風(fēng)吹日曬雨淋、粉塵較多，極大可能會(huì)造成潤滑油品污染，同時(shí)設(shè)備在壓縮工作過程中，會(huì)導(dǎo)致空氣中冷凝水的產(chǎn)生使壓縮機(jī)油乳化，從而降低潤滑性能；如果混入的空氣導(dǎo)致油品中氣泡的增加，會(huì)造成潤滑性能下降和壓縮機(jī)氣蝕的產(chǎn)生。所以要求潤滑油具有較好的防銹、抗腐蝕、抗乳化性、抗泡性能。

◇露天作業(yè)晝夜溫差大，四季輪回環(huán)境變化大，因此要求油品黏度隨溫度的變化要小，具有優(yōu)異的黏度指數(shù)，以防因?yàn)橛推佛ざ仍斐稍O(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)困難。

◇要求油品對(duì)密封件的兼容性要好，避免對(duì)密封件產(chǎn)生腐蝕。

試驗(yàn)油品

長城4506（68）合成壓縮機(jī)油與阿特拉斯空壓機(jī)專用油（簡稱阿特拉斯專用油）新油典型性數(shù)據(jù)對(duì)比見表2。

表2 長城4506（68）合成壓縮機(jī)油與阿特拉斯專用油典型性數(shù)據(jù)對(duì)比

從表2可見：

◇兩種油品運(yùn)動(dòng)黏度均屬于VG68規(guī)格，且長城4506合成壓縮機(jī)油的黏度指數(shù)更高，有利于油膜的形成和保持；

◇該批次長城4506合成壓縮機(jī)油抗乳化性優(yōu)于阿特拉斯專用油，具有更好的油水分離性，確保壓縮機(jī)油能夠在油水分離器中快速把水分離出來；

◇從氧化試驗(yàn)結(jié)果看，兩個(gè)產(chǎn)品均具有優(yōu)異的氧化安定性，氧化試驗(yàn)后金屬片無腐蝕，油品的運(yùn)動(dòng)黏度、酸值、殘?zhí)康茸兓。?/p>

◇其他理化性能指標(biāo)兩者相當(dāng)。

取樣檢測(cè)

本次試驗(yàn)選用1臺(tái)同型號(hào)移動(dòng)式空壓機(jī)，在相同的工作環(huán)境下，使用長城4506（68）合成壓縮機(jī)油，分別在600 h、800 h、1 000 h進(jìn)行取樣檢測(cè)。

換油指標(biāo)

壓縮機(jī)油的換油周期與空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、壓縮介質(zhì)、操作條件、潤滑方式和潤滑油質(zhì)量等有關(guān)。目前國家尚無統(tǒng)一的換油標(biāo)準(zhǔn)。通常，根據(jù)油品在使用過程中質(zhì)量性能的變化情況確定換油。本次試驗(yàn)換油指標(biāo)依據(jù)XRVO1550設(shè)備說明書維護(hù)保養(yǎng)要求，同時(shí)參考行業(yè)內(nèi)換油指標(biāo)以及與客戶協(xié)商確定空壓機(jī)油換油指標(biāo)，見表3。

表3 空壓機(jī)油換油指標(biāo)

應(yīng)用結(jié)果

使用過程的油品取樣檢測(cè)分析結(jié)果見表4。

表4 長城合成壓縮機(jī)油使用過程取樣分析結(jié)果

從表4分析的數(shù)據(jù)來看：

◇長城4506（68）產(chǎn)品在600 h～1 000 h使用過程中，運(yùn)動(dòng)黏度、酸值及殘?zhí)恐笜?biāo)與新油相差不大，且不超過換油指標(biāo)；

◇從元素分析結(jié)果中可以看到油品中無明顯磨損金屬元素（如鐵、銅含量），說明設(shè)備無異常磨損現(xiàn)象。

結(jié)論

本次應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果表明，長城4506（68）合成壓縮機(jī)油在使用1 000 h后，運(yùn)動(dòng)黏度、酸值、殘?zhí)俊⒃睾浚ㄣ~、鐵）的變化滿足設(shè)備換油指標(biāo)要求，并且能夠達(dá)到設(shè)備換油周期1 000 h的要求，獲得了客戶的認(rèn)可，最終實(shí)現(xiàn)了成功替代。