船舶主空壓機滑油乳化的原因分析及處理

劉澤紅

（廣東中遠海運重工有限公司，廣東 廣州 510700）

在船舶運行以及設計中，船舶空壓機的選擇、設計以及維修仍不可小覷。船用空壓機作為船舶動力系統最重要的輔助機械之一，承擔著為全船提供壓縮空氣這一重要的職能，所以船用空壓機的可靠性將會直接對船舶的安全運行有所影響。因為船舶長期處于海上航行或者錨泊狀態，惡劣的工作環境使得船舶空壓機容易出現各種故障，在船舶空壓機容易出現的眾多故障中，空壓機的滑油乳化這一現象，不僅僅會使得空壓機的油耗以及維護保養成本大大增加，還會使得主軸承與連桿大端軸承燒瓦的風險大大增加，還會對主機造成極大的危害。通過從對船舶空壓機的運行原理以及以往的空壓機滑油乳化事例來分析，得到結論：導致船舶空壓機出現滑油乳化的是由于空壓機的冷凝水或泄漏至油底殼與滑油進行了混合。

1 船舶空壓機滑油成分以及作用

空壓機的滑油對于空壓機是否正常運轉有著至關重要的作用，而滑油的成分同樣也會對是否發生乳化有一定的影響。空壓機滑油一般都是合成油（合成油又分為半合成油和全合成油）和礦物油。目前國內已標準化的往復式空壓機油品種有兩種，分別是L－DAA 和LDAB，規格標準為GB12691－90，粘度等級均分為五個牌號；回轉式空壓機油中已標準化的有L－DAG 輕負荷噴油回轉式空壓機油，規格標準為GB5904－86，粘度等級分六個牌號；L－DAH 回轉式(螺桿)空壓機油標準為企業標準，設有四個牌號。空壓機滑油的基礎油可以主要分為兩大類，分別是礦物基礎油和合成基礎油。

空壓機滑油的作用是可以在各類機械上使用，用以減少零件之間的摩擦，同時還可以起到保護機械的作用。除此之外，作為液體的潤滑劑，可以起到潤滑、冷卻、清洗、降噪以及密封的作用。滑油的狀態對空壓機運行有直接影響，而滑油的清潔狀態是最重要的影響因素。

2 滑油的乳化

乳化即為兩種液體進行充分的混合成為乳狀液，空壓機滑油并不會與水進行乳化，但是如果有一些兩親性質的物質進行吸附并且吸附在油水界面上面，就有可能會對界面狀態進行一些改變。這種能夠使得兩種液體表面的活性增加并且讓他們乳化的物質即稱為乳化劑。乳化劑的種類很多，而滑油與水乳化所需要的乳化劑的計量并不大，導致難以對乳化劑的成分進行分析，只能從導致滑油發生乳化反應水的來源進行分析。

在空壓機工作過程中，發生乳化的主要原因是滑油與水發生了混合，并在工作過程中發生了攪拌等不同程度的作用從而使得滑油變得渾濁的現象[1]。關于滑油乳化，國家有明確的規定和判定以及檢查標準。滑油乳化被分成三個程度：一是油水混合物中的含水量超過0.15%時，滑油呈現為明顯渾濁的狀態，為滑油輕度乳化現象。當水含量逐漸增加，滑油的渾濁程度也逐漸加深，含水量達到了3%時，為滑油重度乳化現象。如果滑油的乳化狀態不加以控制，不僅影響機械設備的正常運行，嚴重時還可能會影響船舶的航行安全，同時也會加重維修以及檢修設備的工作量。

根據滑油乳化的定義、判定分析，可以得出船舶空壓機滑油乳化的條件與以下三點有關：

（1）發生在具有互不相溶或是不完全相溶的兩種液體當中。

（2）滑油中存在乳化劑。

（3）工作環境中有形成乳化液的能量，例如：強烈的攪拌、循環以及流動等[4]。

3 空壓機故障現象

某輪船用主空壓機型號HC-265A，為立式、水冷、二級壓縮型空壓機，潤滑方式采用齒輪泵壓力潤滑，空壓機潤滑油牌號為DAB100，運行中出現潤滑油乳化現象。該輪于2020 年7 月出廠，主營中國沿海南北線，第2001S 航次南下廈門，航行途中發現NO1 主空壓機曲軸箱滑油有乳化現象(如圖1 所示)，從曲軸箱底部取油樣放入油樣瓶中，同時停用NO1 空壓機使用NO2空壓機，對NO1 空壓機進行檢查，未發現明顯的泄漏現象。兩天后發現NO2 空壓機曲軸箱滑油也發生乳化現象，也采取同樣的方法進行取樣，靜止一段時間后，兩個油樣瓶均出現明顯的油水分界層。

圖1 空壓機滑油乳化情況

4 故障機理分析

HC-265A 型空壓機的機構圖（如圖2 所示），該型空壓機采用閉路濺油型潤滑方式，空壓機油被封閉在曲軸箱內，曲軸箱與外界空氣不直接聯通，曲軸箱的氣體通過集油器過濾掉油氣后通向吸氣室，工作時，油箱中的氣壓動態平衡于吸氣室氣壓，略低于大氣壓力，屬負壓。氣缸－活塞摩擦副及油箱軸封－曲軸摩擦摩擦副都存在一定間隙(流體摩擦)，正常時油以油膜形式填充在間隙中，起密封和潤滑作用，其中軸封位置進水(汽)只發生在空壓剛機啟動時油膜沒有建立時，一旦油膜形成，空氣便不能進入，如果不是過度頻繁啟動空壓機，軸封進水(汽)的影響可以忽略。[13]

圖2 HC-265A 空壓機結構剖面圖

該臺空壓機的冷卻水主要冷卻的氣缸組件和冷卻器，泄漏的原因主要是因為其氣缸套出現了裂紋、氣缸套的密封不足、氣缸蓋出現裂紋或是密封不良、空氣冷卻器冷卻管束泄漏等。

（1）滑油檢查：當空壓機的滑油質量得不到保障的時候，會對空壓機的正常運轉產生影響，更換滑油后，空壓機滑油乳化的現象依然存在。排除是因滑油品質問題導致乳化。

（2）緊固件檢查：由于是新船新設備，缸蓋螺栓等緊固件難免出現松動情況，按照說明書的扭力值對其進行上緊檢查，在隨后的運行過程中滑油乳化現象仍然存在。

（3）吊缸檢查：開始對空壓機進行吊缸檢查，在對空壓機的冷卻系統管路、壓縮系統機構中的各個管路和部件的密封性進行檢查，經測量空壓機的活塞環與氣缸間的間隙符合說明書要求，能夠保證其密封性。

（4）滑油冷卻系統檢查：空壓機的冷卻水的流量、溫度、清潔程度影響空壓機的正常運行，先對空壓機冷卻水的流量進行了控制。將冷卻水的截止閥關小，在保障了空壓機可以正常運行的情況下，盡可能的把冷卻水的流量降低，發現乳化問題雖然有所好轉，但是滑油乳化的現象仍然存在。再對空壓機的冷卻水溫度進行調整，冷卻水溫度進行適當的提高后，空壓機滑油乳化問題的到了一定的改善，并沒有消除。

（5）滑油呼吸系統檢查：空壓機在工作時，氣缸中的溫度高，水分很容易蒸發成氣體，正常情況下，這部分氣體會從呼吸口排出，這樣水分便不會進入曲軸箱與滑油混合，但是呼吸口如果出現堵塞或者濾網變臟，氣體無法正常排出，便會出現滑油乳化的現象。對呼吸器透氣管進行改造，更換透氣量比原來更大的彎管，并在呼吸口加裝了鐵絲網罩（改進如下圖3），發現空壓機的滑油乳化現象解決了，說明是空壓機呼吸系統出現了問題[2]。

圖3 改進后的透氣彎管

5 優化以及建議

為了減少滑油乳化現象的產生，因此對該型空壓機進行了優化：

（1）改造透氣口：為了盡可能的減少冷凝水的生成，將透氣口部位的裝置進行了改造，將原來的曲軸箱透氣口封住，裝上了新的透氣彎管，并且在新的透氣彎管的開口處新裝了鐵絲的網罩，網罩的作用是減少雜物的吸入，同時可以對透氣效果有所提升，透氣效果變好后，也能保證曲軸箱中的壓力不會過高。

（2）增加電磁閥：當壓縮機停止運轉的時候，可以通過電磁閥的控制自動停水，這樣可以降低冷卻水泄漏的幾率。

（3）在油底殼設置傳感器：可以在油底殼裝設檢測水的傳感器，當傳感器檢測到了滑油中的水分時，會自動停機來保護設備。

（4）添加抗乳化劑：在空壓機的滑油中添加抗乳化劑，可以降低發生乳化的幾率，但是也會增大滑油的成本。

對值班人員的建議：在值班過程中應該對空壓機的滑油狀態進行檢查和監控，還要定期對機械中的各個部件進行檢測，一旦有部件的磨損過大，參數達不到規定值，應該對其進行維修或者更換。在空壓機使用時，應該盡可能的提高冷卻水進入空壓機時的溫度，或者通過手動的調控，降低冷卻水的流速，這樣也可以大大的降低滑油出現乳化的幾率[3]。

空壓機作為船舶上不可或缺的設備，一旦無法正常的進行工作，將會導致船舶無法正常的運行。文中對空壓機出現滑油乳化這一現象進行了分析，對不同類型的空壓機發生滑油乳化排除的方法也不盡相同。只有了解空壓機發生滑油乳化的主要原因，確定滑油水分的來源，進行分析處理，提出維修方案及改進措施。