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压缩机油真实寿命 计算公式佐证探究
日期:2015年11月19日 来源:上海千贏国际压缩机(aloha-beach-club.cn)

 

  各种品牌的螺杆空压机油(回转空压机油)寿命不一,从2000小时到16000小时不等。

  现在有一个问题就是“润滑油商推荐的润滑油寿命”与“螺杆空压机油的真实寿命”符合性怎么样?

  螺杆空压机油的热负荷形式类似于发动机油,但其负荷的变化率是各类润滑油中最大的。柴油机油的寿命现在多按行驶的里程数衡量,但是现在没有一个类似于柴油机车行驶里程的参数用来衡量压缩机油的寿命。

  作者在之前刊发于《压缩机》的文章中探讨过:即使是同一种压缩机油用在不同的类型、不同参数、不同压缩介质和不同工况的压缩机上,真实寿命也迥然不同。那么,如果单看润滑油制造商推荐的螺杆压缩机寿命数据,就难免有雾里看花的感觉。

  螺杆压缩机油寿命的疑虑

  大部分润滑油制造商推荐的润滑油寿命是参考别的制造商寿命数据作出的规定,而真正有能力的润滑油制造商则一方面参考别的制造商寿命数据,另一方面则需依据拟研发的新油品实验室数据和实际运行试验数据规定并修正螺杆压缩机油的寿命。

  问题在于现在国内外的压缩机油制造商并没有对不同的类型、不同参数、不同压缩介质和不同工况的压缩机做细化试验、台架试验和模拟试验。压缩机用户还是无法判定在用压缩机油的真实寿命。

  虽然Koehler Instrument RULER 润滑油剩余有用寿命测定仪可检测油中抗氧化剂的剩余浓度,从而大致确定压缩机油的剩余寿命,但其提供的仅仅是一个相对值,而不是压缩机油的真实寿命。

  其实,压缩机油的旋转氧弹值低于60min时和运动粘度增加值大于20%,可作为真实寿命终结的主要指标。

  酸值≥2.0mgKOH/g只作为参考指标(压缩酸性气体介质时不能作为真实寿命终结指标)。

  这里权且认为压缩机有制造商提供的寿命是可信的,那么,压缩机油的真实寿命可按后述公式计算。

  解析螺杆压缩机油的真实寿命

  对于不同的类型、不同参数、不同压缩介质和不同工况的压缩机油的真实寿命,可按下式计算:

  Lr= k1k2k3k4k5k6k7k8k9Lb h

  式中:

  Lr--压缩机油真实寿命 h

  Lb--压缩机油基本寿命 h (可按润滑油商提供的拟购进油品寿命)

  k1—工作温度系数

  k2—排气压力系数

  k3—转速系数

  k4—螺杆压缩机类型系数

  k5—负荷率系数

  k6—换油清洁率系数

  k7—旋转氧弹系数

  k8—压缩气体系数

  k9---抗磨修复剂系数

  

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  例1:压缩机油工作温度85℃,k1=1;排气压力0.7MPa,k2=1;转速1500rpm,k3=1;双螺杆压缩机,k4=1;负荷率100%,k5=1;换油清洁率≥99.5%,k6=1;油品旋转氧弹301~500min,k7=1.5;压缩空气,k8=1;未加SL抗磨修复剂,k9=1

  Lr1=1×1×1×1×1×1×1.5×1×1×8000=12000h

  例2:压缩机油工作温度95℃,k1=0.5;排气压力0.7MPa,k2=1;转速3000rpm,k3=0.8;单螺杆压缩机,k4=0.8;变频负荷率80%,k5=1.2;换油清洁率≥99.5%,k6=1;油品旋转氧弹1500min,k7=2;压缩氮气,k8=2;加入SL抗磨修复剂,k9=2

  Lr2=0.5×1×0.8×0.8×1.2×1×2×2×2×8000=24576h

  例3:压缩机油工作温度103℃,k1=0.25;排气压力0.3MPa,k2=1.2;转速1500rpm,k3=1;双螺杆压缩机,k4=1;容调负荷率80%,k5=0.8;换油清洁率<99.5%,k6=0.5;油品旋转氧弹650min,k7=1.75;压缩氮气,k8=2;加入SL抗磨修复剂,k9=2

  Lr3=0.25×1.2×1×1×.8×.5×1.75×2×2×8000=6720h

  在例中,Lb--压缩机油基本寿命取值可按润滑油商提供的拟购进油品寿命,也可采用更加可靠的寿命数据h。

  可以看到压缩机油的基本寿命对应系数k1~k9取值均为1。

  螺杆压缩机油真实寿命计算公式系数的说明

  公式中系数的确定依据:

  k1 是压缩机油的工作温度系数,按压缩机油的实际排气温度取值。不同的润滑油温度对氧化诱导期影响差异很大,例如:Mobil 1在200℃的氧化诱导期>240min,在210℃的氧化诱导期为28.27min,在220℃的氧化诱导期为19.24min,230℃的氧化诱导期只有6.68min。

  BP 2000在185℃的氧化诱导期>240min,在195℃的氧化诱导期为244.63min,在205℃的氧化诱导期为24.77min,在215℃的氧化诱导期为15.14min,在220℃的氧化诱导期只有5.87min。润滑油专业人员也普遍认为:若润滑油的使用温度提高10℃,其寿命降低一倍。

  k2 是喷油螺杆空压机油排气压力的工作系数,按实际排气压力取值。此值主要依据空气的氧气分压提高使润滑油的氧化安定性下降,实验证明:氧气压力增加0.1→0.5润滑油的氧化安定性下降27%~35%。

  k3 是压缩机转速系数。压缩机转速提高一倍,压缩机油的氧化安定性会从1下降为0.8。

  k4 是螺杆压缩机结构系数。现在双螺杆多月5:6齿,每转产生5个基元容积,对压缩机油的喷射次数是5,单螺杆压缩机一般是每转产生12个基元容积,对压缩机油的喷射次数是12,单螺杆压缩机对油的搅动强烈,压缩机油的相对寿命低。

  K5 是空压机负荷率系数。关闭进气阀的容调方式会增大压缩比,增大润滑油流量,加大压缩机油的氧化速度。负荷率越低,这种作用越强烈;而配置容积式油泵的变频压缩机随着平,频率降低,压缩机油的流量和喷射次数均降低,减弱了压缩机油的氧化趋势。

  K6 是换油清洁率系数。换油时,清理乏油彻底的话,加入的新油寿命长;反之,清理乏油不彻底的话,残存的乏油会污染新加入的压缩机油,等于植入自由基,使新加入的压缩机油寿命变短。

  K7 是油品的旋转氧弹值系数。油品的旋转氧弹值高的话,其抗氧化性能高,油品的寿命长;反之,油品的旋转氧弹值低,其抗氧化性能差,油品的寿命短。

  K8 是压缩机的气体系数。压缩氮气时,油品不易氧化,寿命相对长的多;压缩氧气时,油品的氧化强度大得多;压缩二氧化碳气时,会使压缩机油酸值很快增大,产生类似氧化的效果。压缩天然气、石油气时,虽然被压缩气体中的轻烃成分会稀释压缩机油,但总体氧化效果变化不大。

  K9 是SL抗磨修复剂作用系数。实践证明,加入容积比例为0.5~1%的SL抗磨修复剂的柴油机油和压缩机油,真实寿命延长一倍。

  CI-4柴油机油与螺杆压缩机油的寿命对照

  目前CI-4是最高等级的柴油机油,满足欧Ⅳ欧Ⅴ排放标准,寿命在20000公里以上。国外的CI-4柴油机油基本都是以Ⅲ基础油为主;国内的CI-4有以Ⅲ基础油为主的,也有以Ⅱ基础油为主的。以Ⅱ基础油为主添加剂搞得好的,寿命在20000公里以上;以Ⅲ基础油为主的CI-4柴油机油寿命在30000公里以上。上海禾泰特种润滑技术有限公司为作者打造的CI-4柴油机油寿命在50000公里以上,其中一台运行于沭阳-南京的大巴车用这种CI-4柴油机油,加入了1%的SL修复剂寿命在,运行50000公里后的油样数据完全在新油标准数据之内。

  本文的压缩机油真实寿命计算公式,可得到上述数据的佐证。

  结论

  作者创立的压缩机油真实寿命计算公式把虚无缥缈的压缩机油寿命变成定量计算的真实寿命。

  公式中的压缩机油的基本寿命可采用润滑油制造商提供的寿命数据,也可采用更加可靠的寿命数据。

  公式中为计算压缩机油真实寿命设定了9个工作系数,这些工作系数较为全面的反映了喷油螺杆空压机油诸多变化因素,在实验基础上,这9个工作系数数值可做调整。

  压缩机油的旋转氧弹值低于60min时和运动粘度增加值大于20%,可作为真实寿命终结的主要指标。酸值≥2.0mgKOH/g作为参考指标(压缩酸性气体介质时不宜作为真实寿命终结指标)。

  此压缩机油真实寿命计算公式愿与各方面的专家、从业者们经一部讨论、商榷。

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