螺桿式空氣壓縮機(jī)潤滑油乳化原因及防治措施

譚志華 上海鐵路局上海鐵路機(jī)務(wù)綜合開發(fā)有限公司

螺桿式空氣壓縮機(jī)潤滑油乳化原因及防治措施

譚志華 上海鐵路局上海鐵路機(jī)務(wù)綜合開發(fā)有限公司

通過結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)性能等方面介紹，結(jié)合實際檢修運(yùn)用情況，對螺桿式空壓機(jī)潤滑油乳化現(xiàn)象進(jìn)行分析，針對其乳化原因提出防治及處理措施，提高運(yùn)用機(jī)車螺桿式空壓機(jī)使用壽命。

螺桿式空氣壓縮機(jī)；潤滑油；乳化；防治措施

機(jī)車上的空氣壓縮機(jī)是機(jī)車用風(fēng)的關(guān)鍵部件，其產(chǎn)生的壓縮空氣除供給機(jī)車和車輛空氣制動系統(tǒng)外，還供給包括機(jī)車撒砂系統(tǒng)、電空控制系統(tǒng)、車輛空氣彈簧等輔助用風(fēng)設(shè)備。其性能和質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響列車的各用風(fēng)設(shè)備能否正常工作及行車安全。如何確保機(jī)車車輛制動及輔助用風(fēng)系統(tǒng)性能的安全和靠是保證行車安全的重中之重。而潤滑油乳化現(xiàn)象是壓縮機(jī)組運(yùn)用過程中的常發(fā)性故障。該故障往往會隨著區(qū)域、季節(jié)及氣候不同集中爆發(fā)，若發(fā)生該故障未得到及時處置時，會使螺桿表面無法形成覆蓋油膜，造成螺桿型線磨損從而帶來排氣量低、打風(fēng)時間長等問題；進(jìn)一步發(fā)展，會造成螺桿組軸承因缺油而損壞，使機(jī)頭抱死，更有甚者會因負(fù)載過大而使電機(jī)燒損，危及行車安全。

1 原因分析

油脂中形成乳化液的三個必要條件是：一是兩者不相溶的液體共存，例如：含有水分的潤滑油；二是混合液中含有加速乳化現(xiàn)象的乳化劑，例如：潤滑油含有環(huán)烷酸皂、膠體及生成的油泥等；三是乳化液形成所需的能量，例如：強(qiáng)烈攪動、循環(huán)流動等。所以，水分、乳化劑、激烈攪拌，都能引起空壓機(jī)的乳化問題。其中，含有水分和激烈攪拌是產(chǎn)生乳化的主要原因。

根據(jù)螺桿式空氣壓縮機(jī)的工作原理，在主機(jī)做功時，潤滑油和空氣同時被壓縮，經(jīng)壓縮的油氣混合物在油氣筒內(nèi)不斷的聚集再分離，同時通過內(nèi)部油氣分離結(jié)構(gòu)及油細(xì)分離裝置將壓縮空氣排出，分離出的潤滑油繼續(xù)參與下次循環(huán)。當(dāng)空氣中含有一定的水蒸氣，且經(jīng)壓縮后水蒸氣的含量超過飽和度時，就會冷凝成液態(tài)水。油分子和水分子互相包容經(jīng)過強(qiáng)烈攪拌震蕩便形成乳化液。有資料指明，乳化油好比癌細(xì)胞，一旦出現(xiàn)就會迅速擴(kuò)散，促使?jié)櫥涂焖偃榛Ｔ诼輻U泵工作過程水蒸氣冷凝成液態(tài)水的情況，主要與以下幾個方面有關(guān)：空氣的相對濕度、吸入空氣的壓力以及溫度、壓縮后的壓力以及溫度等。

機(jī)車用螺桿空壓機(jī)因其使用需適應(yīng)環(huán)境的不斷變化及惡劣的空氣狀況的變化，在其設(shè)計時已經(jīng)采取了一些必要措施，如采用高抗乳化性的潤滑油、溫控閥、精密的油細(xì)分離器等，以去除大量的液態(tài)水。因此在正常情況下是不會發(fā)生潤滑油乳化現(xiàn)象的。但在運(yùn)行中為什么會發(fā)生乳化現(xiàn)象？

結(jié)合實際檢修運(yùn)用情況，發(fā)生乳化現(xiàn)象主要存在幾點問題。

1.1 空氣濕度大

當(dāng)機(jī)車運(yùn)行在潮濕多雨的南方地區(qū)，尤其遇到梅雨季節(jié)時，空氣相對濕度一般在90%左右，而此時也是螺桿泵故障的高發(fā)時段。而一般同區(qū)段運(yùn)用機(jī)車，安裝于機(jī)械間的電力機(jī)車用交流螺桿泵比安裝于冷卻間的內(nèi)燃機(jī)車用直流螺桿泵故障率低。主要原因是電力機(jī)車機(jī)械間的密閉情況好于兩側(cè)有百葉窗通風(fēng)的冷卻間。多雨季節(jié)，內(nèi)燃機(jī)車?yán)鋮s風(fēng)扇吸風(fēng)使冷卻間內(nèi)形成負(fù)壓，造成雨水倒灌，一方面使冷卻間局部濕度增大，空壓機(jī)組吸氣過程中已經(jīng)存在相當(dāng)水分；另一方面，可能直接吸入小水珠。而當(dāng)空氣濾清器含水量超過其有效過濾吸附能力后，一部分冷凝水就直接被吸入機(jī)組。

1.2 排氣溫度低于壓縮空氣露點溫度

由于螺桿泵本身沒有單獨的排水裝置，而是根據(jù)壓力空氣露點原理，即當(dāng)排氣溫度大于露點溫度時，水在油中不會凝析，僅以水蒸氣的狀態(tài)存在，工作過程中通過排氣口將含有水分的混合氣體一起排出，達(dá)到排水的目的。在運(yùn)用中，空壓機(jī)本身是間歇做功，存在建立溫度的過程，而此過程不可避免產(chǎn)生水分的析出。設(shè)計中是通過溫控閥控制，將建立溫度過程縮短，進(jìn)而削減因水分析出造成的影響。例如：環(huán)境溫度30℃，相對濕度90%，排氣壓力1 MPa（絕對壓力）時，壓力露點為74.5℃，壓縮空氣最大飽和含水能力為92 g/m3。這說明如果排氣溫度高于74.5℃且空氣含水量低于92 g/m3時，空壓機(jī)的排水可以正常進(jìn)行，反之就會有水析出進(jìn)入潤滑油內(nèi)，時間一久會造成油品乳化。

機(jī)組的啟動溫度低勢必造成排氣溫度低，同樣如果空壓機(jī)工作時間較短，建立溫度過程長，不足以將內(nèi)部空氣水分帶走，長時間也會引起潤滑油乳化。一方面，位于冷卻間的空壓機(jī)由于大功率冷卻風(fēng)扇不停地工作，造成機(jī)組停止工作后迅速降溫。當(dāng)機(jī)組重新啟動時，溫控閥不能立刻打開，重復(fù)建溫過程，水就會析出；另一方面，根據(jù)資料顯示，單管供風(fēng)機(jī)車上的空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率僅有7%左右，不能達(dá)到理想狀態(tài)的30%，空置率較高、靜置冷卻時間長，這樣也會延長建溫過程。

1.3 潤滑油品質(zhì)降低

潤滑油品質(zhì)降低也是造成乳化的一個原因。

一方面，空壓機(jī)卸荷閥的主要作用是停機(jī)時為保護(hù)轉(zhuǎn)子，避免轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)，快速泄放內(nèi)部壓力，并反吹空氣濾清器，且達(dá)到清潔其表面附著臟物的目的。但是反吹過程中，不可避免反吹的壓力空氣含有油氣，細(xì)小的油滴附著在空濾內(nèi)外壁上，長時間與空氣、水分、灰塵等接觸反應(yīng)，就會產(chǎn)生皂類、酸類及膠體物質(zhì)，這些物質(zhì)會隨著空壓機(jī)吸氣過程進(jìn)入機(jī)體，加快潤滑油乳化。

另一方面，潤滑油在高溫、高壓環(huán)境下長期使用，會造成油品高溫老化，喪失其油品本身的抗水性及抗乳化性，同時失效油品也會加速乳化的過程。

2 防治措施

在修造過程中，應(yīng)盡量避免制造誤差；加強(qiáng)配件清洗后的吹掃、烘干工藝流程；更換不同性能的溫控閥，以提高其控制溫度，進(jìn)而提高排氣溫度；提高空氣濾清器過濾精度，進(jìn)而減少外界水珠進(jìn)入。潤滑油乳化預(yù)防解決的辦法除盡量控制檢修工藝及質(zhì)量外，應(yīng)在運(yùn)用中特別要做到以下幾點：

（1）及時清潔空濾，并定期更換，避免各種雜質(zhì)特別是皂類、酸類雜質(zhì)進(jìn)入，污染潤滑油，同時可降低因濾芯含水量增加而造成的水分進(jìn)入問題。實際做法是將原有更換方式（空濾過臟時更換）改為第二次小修時更換，并加強(qiáng)每趟車到達(dá)后對空氣濾芯的吹掃工作。

（2）在雨天及清洗機(jī)車時，盡量關(guān)閉空壓機(jī)處百葉窗，減少水分進(jìn)入。

（3）及時更換油過濾器，使其保持良好的過濾油脂雜質(zhì)性能，保證潤滑油清潔度。實際做法是將原有中修時更換油過濾器的方式改為第二次小修更換。

（4）及時補(bǔ)充、更換正確的潤滑油，保證潤滑油的抗乳化性能與抗水性能。

（5）通過改進(jìn)機(jī)車線路，在機(jī)車正常運(yùn)行中強(qiáng)制使用單機(jī)集中供風(fēng)，保證空壓機(jī)在30%~50%的效率下工作，避免因低于露點溫度工作造成冷凝水不斷聚集而產(chǎn)生的乳化現(xiàn)象。

（6）及時檢查潤滑油品質(zhì)并定期排放潤滑油內(nèi)的冷凝水。實際中能夠堅持每趟車到達(dá)后及時排水，減少冷凝水在潤滑油內(nèi)存在時間。

（7）機(jī)組長時間在超低運(yùn)轉(zhuǎn)率工作后或停機(jī)時間較長，如機(jī)車聯(lián)調(diào)或檢修期間而機(jī)組無運(yùn)轉(zhuǎn)、機(jī)組試驗后短期庫存或運(yùn)輸時。首次開機(jī)后，需要打開放風(fēng)閥，長時間運(yùn)轉(zhuǎn)空壓機(jī)組，最好能保證20 min-40 min，加速潤滑油內(nèi)水分排出，以消除冷凝水影響 (如果確認(rèn)潤滑油品質(zhì)已降低較大時不適于此操作)。

（8）發(fā)現(xiàn)油品乳化現(xiàn)象時，殘油要盡量排放徹底，使用新油反復(fù)清洗，徹底清除膠質(zhì)。避免殘油中有乳化情況而造成的進(jìn)一步擴(kuò)散。

3 結(jié)論

通過對油乳化現(xiàn)象的正確認(rèn)識及判斷，避免因乳化現(xiàn)象而帶來的相關(guān)危害。通過對潤滑油乳化情況的原因及整治措施分析，切實降低了現(xiàn)場運(yùn)用機(jī)組的乳化現(xiàn)象發(fā)生，這對降低螺桿空氣壓縮機(jī)及制動系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備養(yǎng)護(hù)成本、節(jié)約人工成本起到實際效益；同時對相關(guān)檢修部門保障列車安全提供堅實的基礎(chǔ)。

[1]刑自刎,螺桿壓縮機(jī)-理論、設(shè)計及應(yīng)用.北京機(jī)械工業(yè)出版社,2008年.

[2]俎玉玲,機(jī)車空壓機(jī)潤滑油乳化的分析與改進(jìn),機(jī)車車輛工藝,2006年第6期.

責(zé)任編輯：宋 飛

來稿時間：2016-11-23