離心壓縮機(jī)滑動(dòng)軸承漆膜產(chǎn)生的原因及防治措施

郭輝

（福建天辰耀隆新材料有限公司，福建 福州 350309）

0 引言

漆膜是一種高分子烴類聚合物，為油品變質(zhì)產(chǎn)物，顏色從淺棕色、棕色至棕褐色。漆膜有極性，易黏附在金屬表面，在使用一段時(shí)間的機(jī)械設(shè)備油液中普遍存在，尤其在汽輪機(jī)油和壓力較高的液壓系統(tǒng)油液中更為常見[1]。

1 漆膜成因

1.1 漆膜的組成

漆膜的產(chǎn)生是一個(gè)復(fù)雜的過程，隨著潤滑油不斷氧化，氧化物開始聚合，逐漸產(chǎn)生可溶性的、有機(jī)性的軟性污染物，即基礎(chǔ)油和抗氧化劑的降解物。

1.2 漆膜的成因

（1）油品的配方：潤滑中的酚類抗氧劑不易生成漆膜，而胺類抗氧劑較易生成漆膜。

（2）氧化降解：油品在使用過程中，遇到高溫、水分、金屬（銅和鐵）和空氣都會(huì)加速氧化，生成羧酸、酯、醇等氧化產(chǎn)物，并進(jìn)一步縮聚形成高分子聚合物，如漆膜。

（3）熱降解：高溫燃?xì)狻⒄羝蚋邚?qiáng)度摩擦?xí)菇饘俦砻鏈囟壬撸l(fā)基礎(chǔ)油和添加劑的熱降解，生成漆膜。

（4）靜電流降解：分子的內(nèi)摩擦及流體與機(jī)械表面的電勢差會(huì)產(chǎn)生靜電流。當(dāng)電勢累積到適當(dāng)?shù)某潭葧r(shí)，會(huì)產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象，溫度可高達(dá)幾百甚至上千攝氏度，造成油液微區(qū)“微燃燒”，生成極小尺寸的不溶物，附著在金屬表面形成漆膜[2]。

1.3 影響漆膜形成的外界因素有：

（1）從漆膜的沉積過程來看

溫度：高溫會(huì)加速氧化和焦化，燃燒沉積物，附著在軸瓦表面；低溫會(huì)影響污染物的溶解度。

壓力：壓力增加會(huì)加速沉積物的沉積。

（2）從化學(xué)機(jī)理來看：①氧化：空氣，金屬催化劑，紫外線等使基礎(chǔ)油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。胺類和酚類抗氧化劑缺少，潤滑油容易氧化；②熱裂解：火花放電，微燃燒。可能存在微小氣泡內(nèi)爆導(dǎo)致微燃燒，產(chǎn)生碳顆粒；③污染物沉積：抗氧化劑，防銹劑等添加劑氧化產(chǎn)物沉積，以及其他污染物的沉積。

1.4 軸瓦結(jié)焦成因

漆膜溶于潤滑油，在特定的溫度和壓力下，濃度會(huì)達(dá)到飽和，它就會(huì)析出并附著在潤滑油系統(tǒng)的各個(gè)部位，尤其是金屬表面，如軸承、齒輪、冷卻器內(nèi)壁等。漆膜也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)潤滑油的氧化。

2 漆膜對(duì)壓縮機(jī)的影響

漆膜會(huì)使軸承溫度升高、軸振值變大，對(duì)壓縮機(jī)的可靠性是嚴(yán)重隱患。

（1）軸承徑向和軸向間隙變小，油膜變薄，且漆膜會(huì)附著固體顆粒，增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦，造成軸瓦溫度高，甚至可能融化巴氏合金。

（2）油膜變薄，供油量減少，軸振動(dòng)也會(huì)增大。

（3）溫控閥閥芯和閥座間隙變小甚至粘連，導(dǎo)致溫控閥失靈，油溫進(jìn)一步升高。

（4）堵塞油過濾器導(dǎo)致油壓降低。

（5）附著在油冷卻器換熱管上導(dǎo)致?lián)Q熱效果差，油溫升高。

3 滑動(dòng)軸承瓦塊上的漆膜的防治及措施

從漆膜的成因來看，對(duì)于漆膜的防治和措施主要從軸承溫度、潤滑油溫度和潤滑油性能三個(gè)方面來解決和優(yōu)化：

3.1 降低軸承溫度

軸承溫度越高，潤滑油越容易氧化，軸瓦表面容易形成漆膜；一般來說，離心壓縮機(jī)正常負(fù)載時(shí)，其滑動(dòng)軸承溫度不要超過95℃，如果超過，就需要采取一定的措施來降低軸承溫度。

影響軸承溫度高的因素及相應(yīng)措施：

（1）軸瓦間隙小：一般設(shè)計(jì)滑動(dòng)軸承可傾瓦間隙為1.2～2‰（實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)間隙范圍以廠家規(guī)范為準(zhǔn)），低于此范圍軸承溫度就會(huì)偏高。因此，必要時(shí)要測量軸瓦間隙來并判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如果測量值在標(biāo)準(zhǔn)外，目前的可傾瓦軸承不能調(diào)節(jié)間隙，就需要更換軸承。另外，一旦軸瓦表面形成了漆膜，軸瓦間隙也會(huì)變小，軸承溫度變高，這樣就會(huì)惡性循環(huán)[3]。

（2）瓦塊兩側(cè)的油擋間隙小：油擋的間隙是控制軸承內(nèi)潤滑油排出油量的多少，如果間隙過小，軸承內(nèi)高溫潤滑油無法得到置換，造成軸瓦溫度高。油擋間隙不可調(diào)，如修改需要修改設(shè)計(jì)值。

（3）瓦塊內(nèi)的供油量小：瓦塊內(nèi)的供油量與油壓，油路是否通暢及噴嘴、瓦塊的設(shè)計(jì)有關(guān)。如果軸瓦溫度比較高，可以通過適當(dāng)?shù)靥岣哂蛪簛斫档洼S瓦的溫度，對(duì)于供油壓力超過2bar的壓縮機(jī)，最多可以將油壓提高0.4bar左右，來降低軸承溫度。為了確保油路通暢，每次檢修時(shí)務(wù)必用高壓氣體將蝸殼和軸瓦內(nèi)部的油路吹掃干凈。有些壓縮機(jī)廠家會(huì)通過增大噴油嘴的方法來增加進(jìn)油量，這種改造需要廠家來確定。還有壓縮機(jī)廠家將瓦塊進(jìn)油側(cè)磨一個(gè)導(dǎo)角，使得進(jìn)入瓦塊的油量增加，同樣需要廠家來確定。也有的壓縮機(jī)廠家為了增加進(jìn)油量在瓦塊上進(jìn)行開槽。

（4）軸電流：軸承如果有軸電流放電現(xiàn)象存在，局部可能存在高溫點(diǎn)，產(chǎn)生漆膜。如果是汽輪機(jī)組，需檢查碳刷和機(jī)組接地情況。如果是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需要檢查回路，RTD的連接部位及機(jī)組的接地情況。

（5）壓縮機(jī)的負(fù)載：通常情況，壓縮機(jī)的載荷越大，軸承溫度越高。因此，如果軸承溫度高，可以通過軸承溫度與壓縮機(jī)負(fù)載的歷史曲線來分析判斷它們之間的相關(guān)性，然后做出相應(yīng)的措施。壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，不要超過壓縮機(jī)設(shè)計(jì)流量[4]。

3.2 降低潤滑油溫度

（1）判斷溫控閥是否失效，更換整閥或其閥芯

潤滑油系統(tǒng)的溫度是由溫控閥來控制的，溫控閥如果有問題，無法調(diào)節(jié)油溫，就會(huì)造成潤滑油溫度高，導(dǎo)致軸瓦產(chǎn)生漆膜。如何判斷溫控閥是否失效：①實(shí)際供油溫度是否在溫控閥銘牌或資料上的溫控范圍內(nèi)；②測量溫控閥3個(gè)口（冷油入口A、熱油入口B、出口C）的溫度，根據(jù)ABC三點(diǎn)的溫度來判斷。供油溫度超過溫控閥控制的溫度范圍時(shí)，熱油應(yīng)該完全關(guān)閉，溫度關(guān)系應(yīng)為：B＞A=C點(diǎn)；供油溫度在溫控閥控制的溫度范圍之內(nèi)時(shí)，溫度關(guān)系B＞C＞A。如不符合上述關(guān)系，可判斷溫控閥失效；③確認(rèn)溫控閥的安裝方式是否正確，比如：某空分裝置齒式多軸離心壓縮機(jī)供油溫度高，就是因?yàn)闇乜亻y的3個(gè)口安裝有誤，更改正確后，油溫恢復(fù)正常；④將溫控閥拆下，用熱水（根據(jù)溫控閥溫度范圍）澆在溫控元件上，通過熱水的溫度和閥門關(guān)閉的程度來判斷溫控閥是否失效。

（2）對(duì)油冷卻器換熱效果差的處理。油冷卻器一般是列管式換熱器，油走殼程，循環(huán)水走管程。油冷器的狀況需要根據(jù)油冷卻器的設(shè)計(jì)參數(shù)（趨近溫度、水的溫升、油側(cè)壓差等）以及歷史曲線、當(dāng)前數(shù)據(jù)來判斷。一般油冷卻器的趨近溫度（排油溫度-進(jìn)水溫度）會(huì)在20℃之內(nèi)。工廠需要將初次開車、夏天最高環(huán)境溫度下、達(dá)到正常負(fù)荷下的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)值，然后用當(dāng)前的數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)值相比較，來判斷故障原因，見表1。

表1 油冷卻器換熱效果差的原因

相應(yīng)措施：①水流量小和水壓小：需要檢查進(jìn)回水管路和過濾器是否堵塞，水路閥門是否失靈，循環(huán)水泵是否故障或能力偏小；②換熱管度和水路前封頭短路：打開油冷卻器水路封頭，可檢查換熱管內(nèi)部是否堵塞或結(jié)垢，有則清理。對(duì)于高壓水清洗或化學(xué)清洗要慎用，因?yàn)闀?huì)對(duì)換熱管造成損傷，推薦使用超聲波清洗。封頭上的隔板穿孔或密封墊算壞會(huì)導(dǎo)致循環(huán)水的短路，如有要及時(shí)修復(fù)；③換熱器設(shè)計(jì)換熱量與設(shè)備產(chǎn)生熱量不匹配：需要根據(jù)實(shí)際情況重新設(shè)計(jì)、制作、更換油冷卻器。一般來說，油冷器的設(shè)計(jì)工況為：按照夏天最高溫度工況下，油冷器出口溫度為45℃，并且有10%的余量來設(shè)計(jì)。同時(shí)需要判斷污垢系數(shù)取值是否合理，從而進(jìn)一步確認(rèn)冷卻器設(shè)計(jì)是否偏小；④油側(cè)漆膜厚：將冷卻器芯子抽出觀察換熱管外部是否附著一層深色類似醬油的物質(zhì)，如有建議用超聲波清洗。

3.3 提高潤滑油性能

機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間之后，隨著基礎(chǔ)油和添加劑的氧化，潤滑油的性能會(huì)出現(xiàn)下降，會(huì)增大軸瓦形成漆膜的可能性。為了及時(shí)了解潤滑油的性能，除了水分、黏度、酸值等常規(guī)分析，需要對(duì)潤滑油定期做如下分析：

（1）RULER：抗氧化劑含量，即通過測量潤滑油中抗氧化劑（受阻酚類或芳香胺類，不是每種牌號(hào)潤滑兩種都有）剩余量與新油的百分比來定量地評(píng)估潤滑油剩余使用壽命。

（2）MPC：漆膜傾向指數(shù)，對(duì)潤滑油中的降解產(chǎn)物進(jìn)行監(jiān)測，評(píng)定漆膜產(chǎn)生的傾向，其值越大，生成漆膜的風(fēng)險(xiǎn)越高，與實(shí)際是否形成漆膜并沒有絕對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系[5]。

（3）抗泡沫性：是在規(guī)定條件下測定油品的泡沫傾向性和泡沫穩(wěn)定性， 可判斷其中混入空氣后油氣的分離能力，防止?jié)櫥椭械臍馀輲У捷S瓦處，形成微燃燒的現(xiàn)象。

（4）旋轉(zhuǎn)氧彈：油品抵抗空氣或氧氣的作用而發(fā)生永久變質(zhì)的能力，用于評(píng)定使用中油品的剩余氧化試驗(yàn)壽命。 也可用來檢查生產(chǎn)的汽輪機(jī)油和礦物絕緣油的氧化安定性連續(xù)性

根據(jù)廣州機(jī)械科學(xué)研究院2017年12月對(duì)“抗氧化劑含量”及“漆膜傾向指數(shù)”參考值的最新修改，在用油的抗氧化劑含量（受阻酚類或芳香胺類）不低于新油的原始測定值的25%，如低于時(shí)需要考慮加做旋轉(zhuǎn)氧彈值（同樣是低于新油的原始測定值的25%）；漆膜傾向指數(shù)不低于15。

如以上檢測項(xiàng)目均不合格，應(yīng)該更換潤滑油。

如只是漆膜傾向指數(shù)超標(biāo)，可以使用特定的漆膜濾油機(jī)對(duì)潤滑油中的氧化物進(jìn)行凈化，目前可行的凈化方法有兩種：

（1）平衡電荷凈化法。這種方法將潤滑油分成兩部分，并賦予污染顆粒不同的電荷，然后使這些帶有不同電荷的顆粒重新結(jié)合，形成更大的顆粒，通過使用離線過濾器將其過濾除去。使用此方法需要控制離線過濾溫度，只有當(dāng)油溫低于40℃時(shí)可以才能足夠大，起到過濾作用。對(duì)于在線運(yùn)行的系統(tǒng)，油溫較高時(shí)絕大部分的漆膜軟性物質(zhì)區(qū)域溶解狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致無法清除，從而無法防止漆膜的形成[2]。

（2）離子交換樹脂法。采用特定的樹脂選擇性地吸附在用油中抗氧化劑和基礎(chǔ)油的氧化降解物，將漆膜軟性物質(zhì)-凝膠體還沒有析出時(shí)就被吸附掉，從而將凝膠體濃度降低，油就變得干凈，已經(jīng)析出的漆膜又會(huì)逐漸溶解到變得干凈的油中，再次被吸附，如此良性循環(huán)，最終，潤滑油中的漆膜傾向指數(shù)降低至正常范圍，整個(gè)油路系統(tǒng)都會(huì)變得干凈。這種方法不受潤滑油溫度高的影響，反而油溫高了吸附效果會(huì)更好一些[6]。

4 結(jié)語

漆膜的存在嚴(yán)重影響了設(shè)備的可靠性，威脅了工廠穩(wěn)定運(yùn)行。本文簡單介紹了漆膜的定義、成因和危害，并重點(diǎn)將漆膜成因逐個(gè)分析，制定了行之有效的防治漆膜的措施。而潤滑油溫度高是形成漆膜的首要原因，且會(huì)惡性循環(huán)，故此降低潤滑油溫度是防治漆膜的重中之重。