中國石化長城4506合成壓縮機油在阿特拉斯空壓機的應用

高帥旗

中國石化潤滑油有限公司西北分公司

本文采用長城4506（68）合成壓縮機油在河南某油田企業的阿特拉斯XRVO 1550 CD7移動式空壓機上進行了1 000 h應用試驗。油品監測結果表明，使用過程中試驗油品40 ℃運動黏度、酸值、殘炭、銅含量、鐵含量指標變化正常，遠小于換油指標要求，設備無異常磨損，設備換油期可達1 000 h，可以實現對原裝填油品的替代。

空氣壓縮機也稱空壓機（下稱空壓機），是一種將原動機的機械能轉化轉換成氣體壓力能的裝置。目前廣泛應用于電力、化工、冶金、水泥、遠洋航運等行業。

壓縮機按照壓縮方式分為容積式壓縮機和速度式壓縮機，其中國內市場螺桿壓縮機（屬于容積式）品牌主要以英格索蘭、阿特拉斯、壽力、康普艾、復盛及國產品牌（開山、捷豹）等為主。這些壓縮機廠家針對自己的產品提出了其對壓縮機油性能指標要求，并推出了自有品牌的壓縮機油產品。他們在壓縮機設備說明書上要求壓縮機使用與設備配套的專用壓縮機油，并且將油品與設備質量緊密聯系起來。

阿特拉斯移動式壓縮機在行業內知名度高，同時在海洋平臺和陸地油田等企業應用較多。目前，國內較大油田企業在生產過程中，大部分使用阿特拉斯空壓機，并且在設備保養過程中也在使用售后專用油。此前空壓機設備維保市場基本都是由廠家售后進行服務，保養成本較高。為了幫助企業降低成本，加快國產化替代工作的進程，根據中國石化在系統內開展國產化替代工作的要求，本文開展了河南某油田采油廠阿特拉斯空壓機上的長城潤滑油油品試用工作。

空壓機對潤滑油品的要求[1，2]

壓縮機油是空壓機日常使用中不可或缺的維保產品。它起著潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封等作用。因此,壓縮機油性能的好壞直接影響空壓機的正常運轉和使用壽命。空壓機對壓縮機油的性能要求主要包括以下幾點：

高品質的基礎油

潤滑油主要由基礎油和添加劑調和生成，其中基礎油占整個潤滑油成分比例最多，所以基礎油的質量決定了空壓機油品質量的高低，而基礎油的質量又與油品精制程度有著直接關系。基礎油可分為礦物油和合成油兩大類。其中礦物油是將原油進行常壓和減壓分餾、溶劑提煉和脫蠟，加氫精制而得，而合成油是通過化學合成或精煉加工的方法進行生成，精制程度高，其工藝復雜，生產成本高，但是它具有優異的熱穩定性、氧化安定性，積炭傾向小的特點。

適宜的黏度

潤滑油在金屬表面形成一層穩定的油膜，油膜厚度的大小根據油品的黏度增大而增加,相應摩擦力也會隨著油品黏度的增大而增加。如果黏度過低，油品不易形成足夠強的油膜,會加速磨損,降低設備的使用壽命。反之黏度過高,會增加內摩擦力,使空壓機的比功率增大,導致設備功耗和油耗增大。

良好的黏溫性能

油品在空壓機潤滑系統循環過程中要經過反復升溫和冷卻，所以要求油品在隨著溫度變化的過程中，黏度沒有較大的變化。

積炭傾向性較小

據近幾年網絡報道[3]，在工業生產中，大中型空壓機因為積炭，影響設備的正常運行，甚至發生嚴重的爆炸事故。積炭是油品氧化高溫的生成物。通常情況下，積炭的自燃溫度在180 ℃左右，空壓機工作的出口溫度一般不高于160 ℃，正常運行情況下積炭是不會被點燃的。但是，當空壓機因某些故障出現瞬時高溫或者高壓時，空壓機內溫度急劇升高，引起積炭自燃，使得黏附在積炭上的油品被蒸發和分解，產生裂化輕質碳化氫和游離碳。一旦與高溫高壓空氣混合，達到爆炸極限時即發生爆炸。

優異的氧化安定性

在螺桿壓縮機潤滑系統中，油品在循環過程中,容易被空氣氧化變質生成各種酸類、膠質、瀝青質等物質，從而使得油品顏色變深，酸值變大，黏度增加并出現沉積物，從而減少油品的噴入量，使油品和機器的溫度升高，造成磨損，降低工作性能，甚至可能造成設備爆炸的危險。因此，氧化安定性是保障油品能夠長期安全使用的一項重要指標。

抗腐蝕、防銹性能好

空壓機部分部件的主要材質為銅，容易腐蝕，會催化油品氧化變質，同時空氣中冷凝水分也會影響油品潤滑性能，所以要求油品具有良好的抗腐蝕能力和防銹性能。

良好的油水分離性

空壓機在運轉過程中，夾雜著空氣中的冷凝水劇烈轉動,容易產生乳化現象，破壞油膜的厚度，造成設備的損壞。因此,要求油品具有良好的油水分離性。

良好的抗泡性

油品在設備潤滑系統中不斷地流動和循環，當與空氣接觸并發生激烈的攪拌時，就有可能將空氣混入油中產生泡沫。這些泡沫會造成油品的冷卻效果下降、管路產生氣阻、油品供應不足、油箱溢油，甚至出現油泵抽空等故障。因此，要求油品在產生泡沫后，能夠快速消除，保障設備的正常工作。

長城4506（68）合成壓縮機油的性能特點

長城4506（68）合成壓縮機油是以合成油為基礎油，并加有抗氧、抗磨、防銹等高效復合添加劑組成。該產品可廣泛用于鋼鐵、水泥、化工、機械、電子等行業小、中大型單級或多級往復式、回轉式空氣壓縮機的潤滑，特別適用于離心式和螺桿式壓縮機。它具有以下特點：

◇優異的熱氧化安定性能，防止潤滑油在高溫下變質；

◇良好的材料適應性，避免系統使用中出現泄漏；

◇優良的熱傳導性能，降低壓縮機運行溫度；

◇優異的抗高溫結焦和積炭性能，增強壓縮機高溫下工作的安全性；

◇優良的高低溫性能，保證系統寬溫度范圍內正常運轉；

◇良好的潤滑性，保護壓縮機，減少磨損。

長城4506（68）合成壓縮機油應用試驗

設備概況及工況要求

河南某油田采油廠注氮隊現有3套I200-2 型移動注氮裝置的XRVO 1550 CD7阿特拉斯螺桿空壓機，主要在野外露天作業，風吹日曬。該空壓機由卡特柴油發動機驅動，其啟動系統與螺桿機的檢測系統共用一個控制屏。設備具體參數見表1。

表1 螺桿壓縮機主要性能參數[4]

該空壓機目前使用配套售后專用油。按照設備說明書要求，該設備運行1 000 h之后需要更換油品。

該移動式空壓機特點如下：

◇工作場所不定，野外作業較多，經受風吹日曬，作業環境惡劣，工作條件多變，承受負荷變化大。

◇設備經常頻繁啟動，承受較多沖擊負荷。

◇設備空間狹小，維修困難，所以要求設備能夠長久使用。

移動式空壓機對潤滑油的要求：

◇由于移動式空壓機的體積和油箱的容積小，潤滑油加油量也少，在工作時油溫較高，在金屬的催化作用下會更容易出現氧化變質，產生膠質和酸性物質，降低設備壽命，所以要求油品需要具有良好的熱穩定性和抗氧化性。

◇移動式空壓機作業場所不定，并且野外環境惡劣，風吹日曬雨淋、粉塵較多，極大可能會造成潤滑油品污染，同時設備在壓縮工作過程中，會導致空氣中冷凝水的產生使壓縮機油乳化，從而降低潤滑性能；如果混入的空氣導致油品中氣泡的增加，會造成潤滑性能下降和壓縮機氣蝕的產生。所以要求潤滑油具有較好的防銹、抗腐蝕、抗乳化性、抗泡性能。

◇露天作業晝夜溫差大，四季輪回環境變化大，因此要求油品黏度隨溫度的變化要小，具有優異的黏度指數，以防因為油品黏度造成設備啟動、運轉困難。

◇要求油品對密封件的兼容性要好，避免對密封件產生腐蝕。

試驗油品

長城4506（68）合成壓縮機油與阿特拉斯空壓機專用油（簡稱阿特拉斯專用油）新油典型性數據對比見表2。

表2 長城4506（68）合成壓縮機油與阿特拉斯專用油典型性數據對比

從表2可見：

◇兩種油品運動黏度均屬于VG68規格，且長城4506合成壓縮機油的黏度指數更高，有利于油膜的形成和保持；

◇該批次長城4506合成壓縮機油抗乳化性優于阿特拉斯專用油，具有更好的油水分離性，確保壓縮機油能夠在油水分離器中快速把水分離出來；

◇從氧化試驗結果看，兩個產品均具有優異的氧化安定性，氧化試驗后金屬片無腐蝕，油品的運動黏度、酸值、殘炭等變化小；

◇其他理化性能指標兩者相當。

取樣檢測

本次試驗選用1臺同型號移動式空壓機，在相同的工作環境下，使用長城4506（68）合成壓縮機油，分別在600 h、800 h、1 000 h進行取樣檢測。

換油指標

壓縮機油的換油周期與空壓機的結構形式、壓縮介質、操作條件、潤滑方式和潤滑油質量等有關。目前國家尚無統一的換油標準。通常，根據油品在使用過程中質量性能的變化情況確定換油。本次試驗換油指標依據XRVO1550設備說明書維護保養要求，同時參考行業內換油指標以及與客戶協商確定空壓機油換油指標，見表3。

表3 空壓機油換油指標

應用結果

使用過程的油品取樣檢測分析結果見表4。

表4 長城合成壓縮機油使用過程取樣分析結果

從表4分析的數據來看：

◇長城4506（68）產品在600 h～1 000 h使用過程中，運動黏度、酸值及殘炭指標與新油相差不大，且不超過換油指標；

◇從元素分析結果中可以看到油品中無明顯磨損金屬元素（如鐵、銅含量），說明設備無異常磨損現象。

結論

本次應用試驗結果表明，長城4506（68）合成壓縮機油在使用1 000 h后，運動黏度、酸值、殘炭、元素含量（銅、鐵）的變化滿足設備換油指標要求，并且能夠達到設備換油周期1 000 h的要求，獲得了客戶的認可，最終實現了成功替代。