工業潤滑油的“頑疾”
——氣乳現象解析

何天宇，楊永明，張剛，達選剛

(1.中國石油潤滑油公司產品設計中心，上海201800；2.中國石油潤滑油公司蘭州銷售分公司，甘肅 蘭州730060)

0 引言

工業潤滑油在使用過程中常會受到氣體污染而表現出多種狀態，把潤滑油受到氣體污染后呈現出的“乳化狀態”稱為工業潤滑油的“氣乳現象”；之所以把這一問題定界在工業潤滑油范疇，因為氣乳現象常見于工業設備潤滑管理中，其本質是進入油液循環系統的氣體通過油泵被強力攪拌后，以細微的氣泡形態分散在油品中，使油品外觀以乳化狀態出現在工業用戶稀油站油箱或管道視窗中，清晰可見，當然，這種現象并不僅僅出現在工業設備中；有些專業人員稱之為“氣霧”或“油霧”現象，由于“氣霧”或“油霧”均不能形象地描述氣體重度污染時的狀態，故本文以“氣乳”名之。通常，潤滑油的氣乳現象多發生在兩個階段，一是設備啟動階段，包括初次使用或維修換油啟用階段；二是設備故障階段，主要是油泵吸油環節出現“氣隙”(本文指因腐蝕、震動或密封材料老化等因素在吸油環節形成的細小氣體通道)或吸空狀態的時候；對此，只要了解氣乳現象狀態及產生原因，便可以針對性采取措施進行防范和處理。

1 不同油品氣乳現象的表現形態

按氣體污染程度，即氣體進入油品中量的多少，氣乳現象大體可分為輕度和重度兩種表現形態，氣乳現象與油品含水乳化的本質區別在于油品靜止后，前者，油品外觀會逐漸變清亮；而后者，油品會長時間保持渾濁或不透明狀態，含水量較多時會分離出游離水。

1.1 輕質潤滑油的氣乳現象

對于液壓油、汽輪機油等黏度較低的輕質潤滑油而言，氣乳現象多發生在設備啟動階段，對于管線復雜、線路較長系統，易將系統中留存的氣體帶入循環油中。由于輕質潤滑油具有良好的空氣釋放性能，在適宜的循環倍率下，氣體會在油箱中逐漸釋放出，排除油泵吸油環節存在氣隙或潤滑油因長期使用空氣釋放性能下降，系統“氣乳”現象會逐步減輕，直至消失。

1.2 重質潤滑油的氣乳現象

對于工業齒輪油這類高黏度重質潤滑油而言，特別是在鋼鐵、水泥等企業工業齒輪油油箱，一些企業由于設備長期使用，系統密封性能下降導致的氣隙問題更為普遍，隨之產生的氣乳現象亦層出不窮，成為終端用戶主要投訴熱點之一。由于重質潤滑油空氣釋放性能相對較差，出現氣隙時，會導致循環油長期呈現輕度或重度氣乳現象。

工業齒輪油由于黏度較高，一旦發生氣乳問題，分散在油中的細小氣泡難以在短時間內排除，在動態條件下油液外觀會持續呈現乳化狀態，氣乳程度與吸入空氣量多少相關，重度氣乳現象必然引發質量投訴。

與輕質潤滑油大多情況只出現輕度氣乳現象不同，重質工業潤滑油使用中輕度、重度氣乳現象均比較常見。圖1是典型的輕度氣乳現象，其特征是外觀呈渾濁均質狀態，運行油色度深淺因使用周期長短而存在差異，無明顯泡沫，靜止后油液能在較短時間內變清亮，其外觀渾濁是循環油中含有大量細小氣泡所致，可用透明容器采樣觀測靜止前后的外觀變化進行確認。圖2是典型的重度氣乳現象，其特征是運行油外觀整體呈糊狀，其中夾雜大量氣體，油液體積明顯增加，甚至溢出油箱，但靜止后油液依然會逐漸清亮，且需要較長時間。

圖1 輕度氣乳現象

圖2 重度氣乳現象

1.3 氣隙對氣乳現象的影響

氣乳現象不是簡單的機械攪拌將空氣帶入運行油中，而是進入循環油中的空氣通過油泵時被強力分散的結果。由于吸油口多置于油箱中下部，兼有油箱隔板分離作用，油位正常情況下可以排除從吸油口位置進入大量空氣的可能性；同時，由于管道留存氣體體積有限，對系統的影響也是有限，故設備在運行過程中發生的氣乳現象，大多情況下是因為吸油管與油泵接口松動或泵體密封不佳所致；需要明確的是，出現重度氣乳狀態的潤滑系統必然存在明顯的吸氣現象。

圖3、圖4為同一油箱分別啟用主油泵與備用油泵時的回油狀態，客戶端反饋設備換油后啟用不久油品就呈現乳化狀態(如圖3所示)，后現場啟用油箱備用油泵，回油正常，明確顯示了兩泵運行差異，主泵回油狀態就是吸油同時吸入了空氣所致。

圖3 同一油箱主泵運行狀態

圖4 同一油箱備用泵運行狀態

需要注意的是，專業人員一般都可以確認現場這種“乳化”狀態是氣體污染所致，但真正要解決這一問題，卻往往缺乏條件，對于整體已形成重度氣乳的油箱(如圖2所示)，即使備用泵正常，換泵運行也達不到預期目的；現場解決這一問題須具備以下條件：可停機條件、油箱有較長時間靜止排氣條件、至少一臺油泵正常或現場具備維修條件。

2 氣乳現象的危害

輕度氣乳現象對常見的工業潤滑系統影響相對較小，但要避免這種現象出現在精密伺服系統以及高壓潤滑系統中，因為運行油中即使少量的氣泡也會導致精密伺服閥響應靈敏度下降，造成高壓系統的壓力波動或高溫氣蝕效應。

重度氣乳現象對人、機各方的影響較大。首先，循環油體積增大，甚至溢出油箱，影響設備正常運行甚至停機；其次，由于運行油中夾雜大量氣泡，導致冷卻、潤滑能力大幅下降，摩擦副溫度升高，摩擦面油膜強度下降，磨損加劇等內在問題；再次，由于客戶端對這種現象缺乏認知，常常將其誘發原因歸于所使用的潤滑油抗泡性能不佳，從而向供應商提出質量投訴，產生許多不該發生的人力與資金成本。

據不完全統計，因氣乳問題導致的設備換油或更換潤滑油品牌事件遠高于油品其他質量問題；原因在于，一旦油箱整體發生重度氣乳現象，處理將會非常棘手，目前還沒有便捷有效的解決手段，嚴重影響了終端用戶生產線的正常運行以及對所使用油品質量的信任度。

3 工業潤滑油氣乳現象解決方案

雖然形成氣乳現象的本質是氣體污染，但由于氣體介入的渠道具有隱蔽性，兼有氣體污染理論及其危害近年來才被工業用戶逐漸認知，所以許多用戶還不能在設備運行過程中進行主動防范，而且在設備維修維護中也經常被忽略，而這恰恰是解決工業潤滑油氣乳問題的關鍵所在。

不同類型潤滑油在不同氣乳狀態下，釋放氣體所需要的時間存在較大差異，實踐證明，在靜止條件下，輕度氣乳現象一般在2 h之內可以消除，而重度氣乳現象消除至少需要2 h以上，具體油氣分離時間與油品衰敗情況、運行溫度、雜質及水分污染程度密切相關，客戶現場曾有靜止12 h未能完全恢復的情況；雖然通過靜止可以使油液恢復清亮狀態，但這要求生產現場具備停機條件；同時，對于吸油環節氣隙造成的氣乳問題，靜止的方法也不能從根本上解決問題；所以，鑒于氣乳現象對客戶端的影響，特別是重度氣乳穩定性強，難以消除的特殊性狀，最佳的解決方案就是防患于未然，提前消除誘發因素，避免其發生；其次就是做好備用方案。

具體注意事項或操作方法如下：

(1)在新設備啟用或設備換油時，新注入的油品要給予充分的靜止時間，以釋放注油過程中混入油液中的氣體，觀察油箱油液無可見氣泡時方可啟用，建議輕質潤滑油靜止時間不低于30 min，重質潤滑油靜止時間不低于60 min。

(2)對于設備開機運行，起始階段多存在系統管道留存氣體污染問題，若發現循環油夾雜較多的細小氣泡，油液外觀呈現氣乳狀態時，可停機靜止消除混入的氣體，對此，設備啟用階段可預留系統排氣時間。

(3)對于設備運行階段出現的氣乳現象，一般為油泵吸油環節出現氣隙所致，出現輕度氣乳時，需及時切換備用泵；這一時期所采取的措施非常關鍵，需要做好兩方面工作，一是要及時發現油箱出現的變化，能夠及時切換備用油泵，防止氣乳程度加劇；二是要確保備用泵工作狀態正常；只有這樣，才能將循環油狀態控制在輕度氣乳或更佳的狀態，然后再根據運行狀態確認維護計劃。

(4)對于運行階段已經發生的重度氣乳現象，若不進行事前充分準備，只有停機處理；對于重點生產線核心設備，有必要做好備用方案，相對簡單有效的方法就是預制備用油箱；啟用備用油箱，須對潤滑站進行局部改造，在原系統預留切換閥門，需要時接入備用油箱即可；對于水泥、鋼鐵企業，一臺移動式備用油箱可以解決同類潤滑油站的突發問題。

(5)最后，設備周期性檢維修時，認真檢查吸油段(包括吸油管、油管與泵的接口、油泵殼體)氣密性，特別接口密封情況，同時測試并確認備用泵狀態，備用泵是否正常是保證生產線連續運行的關鍵之一。

4 結束語

“氣乳”現象是油品使用過程中常見現象之一，其本質是氣體污染，特別是重度氣乳現象對系統運行存在極大危害，其根源在于潤滑油循環系統吸油環節密封失效，油泵吸油時吸入空氣所致，而非油品質量問題；只有認知事件本源，預先防范，才能有備無患，為生產系統保駕護航。