潤滑油的性能與船上的選用

齊鳳存

【摘 要】近期由于生物可降解滑油的興起和VGP規范的生效，以及針對船舶在營運、建造的過程中，船東、船廠所關心的船上潤滑油選用和設備安全可靠運轉問題，介紹了生物可降解滑油、VGP規范的要求、潤滑油的性能和船上的選用。

【關鍵詞】生物可降解滑油；VGP；船用；粘度

一、簡介

最近，隨著生物可降解滑油的興起以及VGP規范的生效，滑油的性能又一次被大家頻繁的提起。在船舶營運的過程中，潤滑油的選用直接關系到船東的營運成本和船上設備的安全可靠運轉。另外，由于船上潤滑油的選用而引起的設備損壞事故也是頻頻發生，所以船東和船廠越來越重視船上潤滑油的選用。本文簡單介紹了生物可降解滑油和VGP規范的要求，以及潤滑油的性能和船上的選用。

二、VGP規范和為什么要選用生物可降解滑油

VGP規范是在2013年12月19日強制執行的，要求在美國水域內，船長度大于79英尺的所有船舶，有可能發生滑油落入海中的設備，都必須使用生物可降解滑油。生物可降解滑油具有生物分解性，指借由土中或者水中的微生物進行物質分解的特性。選用生物可降解滑油，可以降低滑油泄漏對環境的影響。傳統的礦物油對環境的影響很大，一升礦物油可以污染一百萬升水，同時對地球上的生物和植物也有很大的危害。選用生物可降解滑油，是支持對環境保護政策的發展，建立綠色能源形象；是新的保護法規的要求；同時有些國家有綠色能源政策鼓勵，這些都促進了越來越多的船舶使用了生物可降解滑油。但是，生物可降解滑油必須具備：1）與傳統潤滑油具有相同的技術要求（如粘度，熱穩定性）；2）必須符合如OECD等環保組織對生物分解性與毒性要求的規范；3）基礎油可生物降解（如酯類基礎油）4）添加劑的化學組成通常不具備可降解能力，但是必須證明其無毒性。

三、潤滑油的性能

潤滑油是用在各種類型機械上以減少摩擦，保護機械及加工件的液體潤滑劑，主要起潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。成品的潤滑油由各種不同粘度的基礎油加入各種添加劑進行調和，使之能符合相關使用用途的理化指標及性能要求。潤滑油與設備的運轉及保養有著非常密切的關系，在維護保養中要根據潤滑油的檢驗結果，采取適當的措施。潤滑油檢驗結果中任何不正常的數據，都反映了設備運行的情況，定期檢驗潤滑油可以預測設備的損傷，對設備進行故障診斷，從而預防和避免重大事故的發生。

對于世界上所有知名的潤滑油公司來講，潤滑油的研發過程是一個比較漫長的系統工程，需要投入大量的時間和設備，代價是比較昂貴的。以當時我國的長城潤滑油為例，在投入船用市場之前，需要做以下的技術準備：1）成立專門的實驗室對滑油的配方進行研究；2）定期收集設備的磨損數據，檢查分析零部件的使用情況，獲取設備燃油質量、運轉狀況、遇到的問題等各方面的資料；3）定期對設備使用中的潤滑油進行化驗和統計研究；4）訪問設備的生產廠商，與其技術部門研究現在的技術狀況和發展情況；5）訪問船東，了解他們的要求；6）進行相關設備的臺架試驗，并進行實船試驗以獲取正式的認可。每個滑油公司都需要不斷的進行改革、創新，引進新工藝、新試驗方法和新技術來保證自己在行業的地位。潤滑油的主要技術參數有密度、粘度、粘度指數、總堿值（TBN）、總酸值（TAN）、閃點、傾點和凝點、灰分以及水分，相關的名詞解釋如下：

* 密度是指單位體積內所含物質的質量，單位為g/cm3。

* 粘度是指工業中采用的運動粘度，單位為cSt（mm2/s），液體在流動時，在其分子間產生內摩擦的性質。測量的方法是將一定的油品，在規定的溫度下，通過毛細管所需的時間，再適當的以毛細管的粘度校正系數修正，所得的值即為該油品的運動粘度。粘度是潤滑油的重要指標，根據設備的轉速、間隙、負荷、功率的大小、是否漏油等情況，選用潤滑油首先考慮的是油品的粘度。粘度的合理選擇，是設備能夠得到充分潤滑的保證。

* 粘度指數表示一切流體粘度隨溫度變化的程度。粘度指數越高，表示流體粘度受溫度的影響越小，粘度對溫度越不敏感。粘度指數很高的潤滑油，它具有粘溫曲線變化平緩性以及良好的粘溫性。

* 總堿值（TBN），單位為mg KOH/g，是指在規定條件下，中和存在于一克油樣中全部堿組分（含強堿與弱堿）所需要的酸量，換算成等當量的堿值。潤滑油中添加一定的堿值，主要目的是為了中和混入其中的酸性物質，防止酸性物質對設備的腐蝕。

* 總酸值（TAN），單位為mg KOH/g，是指在規定條件下，中和存在于一克油樣中全部酸性組分（含強酸與弱酸）所需要的堿量。對于新加入的油，總酸值表示潤滑油精制的程度，或添加劑的加入量。對于舊油，總酸值表示潤滑油氧化變質的程度。有機酸腐蝕金屬，能引起潤滑油的加速氧化，同時也容易產生積垢，影響設備的正常工作。

* 閃點，單位為°C，是指在規定條件下，加熱油品所逸出的蒸汽和空氣組成的混合物與火焰接觸發生閃火時的最低溫度。潤滑油的閃點決定了潤滑油的使用最高溫度，按照閃點的高低可確定其運輸、儲存和使用的各種環境安全因素。

* 傾點和凝點，單位為°C，都是用來表示潤滑油流動性能的指標，傾點是指油品在規定條件下冷卻時，油品能夠繼續流動的最低溫度，而凝點是表示油品在規定條件下冷卻時，油品不能流動的最高溫度。所以，對于同一種油品來說，傾點的溫度一般要比凝點的溫度高。

* 灰分，一般以含量的%表示，是指油品在規定條件下，灼燒后剩下的不燃燒物質，是油品中礦物質的氧化物。對于基礎油或不加添加劑的油品來說，灰分可用于判斷油品的精制程度。潤滑油中的灰分，一定程度上可以判定設備零件上形成積炭的情況。灰分多的油品產生的積炭緊密而堅硬，使機件磨損嚴重，灰分少的油品產生的積炭易脫落、松軟。

四、船上潤滑油的選用

船用潤滑油主要有汽缸油、系統油、液壓油、艉管滑油、閉式齒輪油、空壓機用油、空調和冷藏壓縮機組用油、導熱油、潤滑油脂。下面主要列舉汽缸油、系統油、液壓油這幾種重要潤滑油的船上選用基本原則：endprint

1）船用氣缸油用于低速十字頭發動機活塞與缸套之間的潤滑，在柴油機各運動部件的潤滑中，以氣缸油的工作條件最為嚴酷。船用發動機大都采用重燃油，并含有較高的硫份，燃燒時就會生成硫酸或亞硫酸類型的酸性物質，對發動機活塞環和氣缸內襯處造成較大程度的腐蝕和腐蝕磨損，氣缸油具有足夠的堿度尤為重要，它直接關系到發動機的磨損，汽缸油的堿值是否足夠，可以通過觀察注油點之間的汽缸表面上是否出現漆狀物來判斷。由于氣缸油為一次性使用，經由潤滑油嘴定期向氣缸潤滑，完成潤滑工作之后，就會與燃料油一起燒掉，因此要求能夠燃燒干凈，所用的汽缸油添加劑形成的灰分量應比較小，而且燃燒后形成的灰分應屬于非磨料物質。汽缸油在高溫下應具有足夠的粘度，既能充分流動，迅速分布到整個氣缸套表面上，又能形成良好的吸附油膜。此外，汽缸油還需要有良好的密封性能、儲存穩定性，以及能有效地防止活塞環槽和缸套氣口處積碳。

2）船用系統油一般分為主機和輔機系統油，主要根據柴油機的機型來選擇。

主機系統油（十字頭發動機曲軸箱油）一般只用來潤滑有關軸承，燃氣和燃燒殘留物通常不易漏入系統油中。它的主要選用要求為：有良好的抗乳化性能，在受到海水或淡水污染后，仍能提供應有的功能，并容易與污染水分離；有良好的熱穩定性和抗氧化性能，這對于用油冷卻的活塞尤為重要；有一定的清凈分散性；有一定堿值，能中和酸性物質；有良好的抗腐蝕性能和防銹性能；有一定承載能力。中、高速柴油機，由于潤滑方式與低速二沖程機型完全不同，系統油在潤滑軸承的同時還需要潤滑汽缸，并且燃氣和燃燒殘留物不可避免的會混入到系統油中，使滑油污染，在曲軸箱底部沉淀出殘渣。在燃燒重油時情況更為嚴重，所以應選擇含有堿性添加劑的系統油。因此，潤滑油具有汽缸油和系統油的雙重功能。它的主要要求為：有一定堿值，能中和酸性物質；有良好的磨損保護性能；有良好的熱穩定性和抗氧化性能；有良好的耐水性能，容易與水分離而不發生乳化；有改善污染的能力，并且能改善油環和活塞的清潔性能，以便把活塞環槽、活塞內腔頂部、氣缸中的沉積物清洗下來，使它們分散在油中，不讓它在別的地方沉積下來堵塞油的通路和損壞軸承，這樣才能長期保持活塞和發動機正常運轉。系統油的粘度范圍選擇為SAE 30或SAE 40粘度等級，選用較高的粘度指數，高粘度指數系統油能夠保證柴油機在啟動以及任何負荷狀況下都有良好的工作性能。

3）船用液壓油主要用在各種液壓設備上，它的主要選用要求為：良好的液壓效率，可以減少能量消耗或增強系統響應性；良好的清潔保持性能，可以減少機器維護并延長零部件壽命；良好的剪切穩定性和高粘度指數，可以在廣泛的溫度范圍內維持設備性能；有良好的熱穩定性和抗氧化性能，可以在惡劣的運行條件下延長油品的使用壽命；有與橡膠和密封件的良好相容性；有良好的抗磨性能，有助于減少磨損并保護油泵和液壓元件；有良好的空氣分離特性以及多種金屬相容性。

某散貨輪汽缸油、系統油、液壓油選用舉例見下表：

另外，潤滑油的使用過程中，在保證油品質量等級和粘度等級等各種性能要求滿足設備使用要求的前提下，可以使用不同廠家生產的或牌號不同的潤滑油，但最好不要混用。同時，一定要注意的是，內燃機油加入添加劑的種類較多、數量較大、性能不一，其油品混用問題必須十分謹慎，以免導致不良后果甚至設備潤滑事故。

五、結語

隨著當前科學技術的迅猛發展，新的船用設備不斷向著更小、更輕、高效、可靠及環境保護的方向發展，這勢必對船用潤滑油的發展提出了更高的要求，在提高產品性能，特別是滿足設備制造商的要求下，不斷的追尋發展，研發新技術。對于船東和船廠來說，選擇合適的船用潤滑油，確保設備的安全可靠運轉已經顯得尤為重要。endprint