王儲 喬琦 張向英 劉燕

中海油氣（泰州）石化有限公司

以中海油氣（泰州）石化有限公司加氫基礎油為原料，通過基礎油的調制和添加劑的復配，研制出適用于中、重負荷工況下使用的L-DAH46螺桿空氣壓縮機油。

近年來，隨著空氣壓縮機設計與制造的發(fā)展，螺桿式空氣壓縮機正在逐步取代傳統(tǒng)的往復式壓縮機。其原因是螺桿式空氣壓縮機具有重量輕、體積緊湊、不需要堅固的基座、震動小、噪聲低、易于操作和維修方便等優(yōu)點[1]。

螺桿式空氣壓縮機機型分為干式壓縮機、滴油式壓縮機和噴油內冷式壓縮機3種。噴油內冷式壓縮機是目前應用最為廣泛的一種類型。在這種壓縮機中，潤滑油由油泵壓入壓縮機內部，分別潤滑軸承、轉子、滑片(或螺桿)，并將油直接噴入壓縮機內，以霧狀與壓縮空氣混合，吸收空氣中的壓縮熱，同時在轉子氣缸及覆蓋表面形成油膜，起密封與潤滑作用，然后一起排至儲氣油箱中。大部分潤滑油在這里借助機械碰撞，從壓縮空氣中分離出來，返回油池，少部分循環(huán)使用[2]。

螺桿式壓縮機的潤滑特點以及運行工況和環(huán)境，致使回轉式螺桿壓縮機油的使用條件較為苛刻，要求潤滑油品除了具備適宜的黏度、閃點以外，還應具有極好的氧化安定性、抗腐蝕性、良好的油水分離性以及極好的消泡性。只有選用適宜的螺桿壓縮機油才能避免運轉問題的發(fā)生，因此市場對壓縮機油的質量要求也越來越高，對中高檔壓縮機油的需求也越來越多。

為滿足市場需求，健全螺桿空氣壓縮機油油品質量規(guī)范，本文以中海油氣（泰州）石化有限公司生產的加氫基礎油為原料，通過優(yōu)化基礎油方案，篩選抗磨劑、抗氧劑、防銹劑，確定油品配方組成，成功研制了滿足中、重負荷條件下使用的L-DAH46螺桿空氣壓縮機油。

螺桿空氣壓縮機油性能要求及產品技術指標

主要性能

螺桿空氣壓縮機油以高的循環(huán)速度反復被加熱與冷卻，還將不斷受到銅、鋼等金屬的氧化催化，加劇了老化變質；潤滑油中可能混入冷凝水而使油品嚴重乳化；潤滑油在使用中易受吸入空氣中顆粒狀雜質、懸浮狀粉塵和腐蝕性氣體的影響，加速了油的老化變質等等[3]。這些實際工況要求回轉式螺桿空氣壓縮機油具有以下性能：

◇良好的黏溫性能，黏度不隨溫度變化而有較大改變；

◇積炭傾向性??；

◇由于油品在循環(huán)使用過程中易氧化變質生成各種酸類、膠質、瀝青質等，使黏度增大，減少了噴油量，產生過量磨損，因此油品必須具有極佳的氧化安定性；

◇油水分離、油氣分離性能好；

◇不腐蝕金屬，防銹性能好。

技術指標

我國現(xiàn)行的壓縮機油相關標準有：GB 12691—1990《空氣壓縮機油》、GB 5904—1986 《輕負荷噴油回轉式空氣壓縮機油》、NB/SH/T 0538—2013 《輕負荷噴油回轉空氣壓縮機油換油指標》、TB/T 3257—2011《鐵路機車空氣壓縮機油》?，F(xiàn)行標準中，對排出溫度80～110 ℃、有效工作壓力800～1 500 kaP的中負荷和重負荷螺桿壓縮機所需要的潤滑油性能指標規(guī)定不夠詳盡。中、重負荷壓縮機在選用潤滑油時，通常與空氣壓縮機油進行載荷、排氣量、壓力、溫度的對比，再結合自身氣體的特性進行選擇[4]。L-DAH46螺桿空氣壓縮機油研制指標要求見表1。

配方篩選與評定

基礎油的調制

根據中海油氣（泰州）石化有限公司加氫基礎油性能特點，選擇1～6號基礎油進行理化性質分析，組合調制成L-DAH46螺桿空氣壓縮機基礎油?；A油的性質見表2。

由表2 可以看出，2號基礎油運動黏度較大，同時低溫性能較好。3號基礎油運動黏度過大，低溫性能較差，不適宜用做本課題調合基礎油。將1號、4號、5號、6號與2號基礎油調合，可獲得黏度適中且低溫性能優(yōu)異的基礎油。按照產品黏度要求選擇適合的組分進行調合試驗，調合方案見表3，調合基礎油的性質見表4。

由表4可以看出：

◇方案1、方案2調合的基礎油傾點較好，但經液壓油熱穩(wěn)定性測試后油品顏色色號較深。

◇方案3、方案4調合的基礎油熱穩(wěn)定性均滿足要求，方案4的閃點高于方案3，同時油品顏色變化較淺，方案較優(yōu)。

通過基礎油評選，確定L-DAH46螺桿壓縮機油基礎油由2號與6號基礎油按照方案4比例調合而成。

添加劑的復配

本文研制的L-DAH46螺桿空氣壓縮機油是由中海油氣（泰州）石化有限公司加氫基礎油，添加抗磨劑、抗氧劑、防銹劑等添加劑調制而成。由于該油品的應用工況條件苛刻，在要求產品具有良好的抗泡、抗乳化、良好的黏溫性能以外，還著重要求油品需擁有較長使用壽命、優(yōu)異的抗氧化性能和防銹抗腐蝕性能，確保油品能夠針對各種中、重負荷螺桿式空氣壓縮機起到冷卻、潤滑和保護的作用。

表1 L-DAH46螺桿空氣壓縮機油研制指標要求

根據產品性能指標需求與理化特性，重點考察了無灰抗磨劑A、B，C，抗氧劑D、E，防銹劑F。

抗磨劑的評價

以最佳基礎油方案的油品為原料，添加相同加劑量[a%(為質量分數，下同)]的3種無灰抗磨劑，考察其抗磨性能和極壓性能，從而篩選最優(yōu)無灰抗磨劑?？鼓┰u選試驗結果見表5。

從表5可以看出，抗磨劑A與抗磨劑B、C相比，其調制的樣品磨斑直徑數值最小，同時PB值較其他抗磨劑更強，具有相對較好的極壓性能。因此，確定選擇抗磨劑A，加劑量為a%。

抗氧劑的評價

氧化安定性是螺桿壓縮機油最重要的性能指標之一。只有擁有良好的氧化安定性，保證油品不變質氧化，油品才有可能在螺桿壓縮機嚴苛的工況中得以有效發(fā)揮作用，擁有較長的使用壽命。但實際工況中，工況溫度和負荷壓力都會對油品氧化壽命造成較大影響，其中工況溫度的影響尤為突出。在負荷壓力不變的情況下，以85 ℃的工況溫度為基準，一般每提升10 ℃，其螺桿壓縮機油氧化壽命將縮減50%。因此，為了保證工況波動的情況下依然保持油品良好的性能，需大幅提高其氧化安定性，并留有富余。

以2號、6號基礎油添加a%抗磨劑的油品，分別添加抗氧劑D和E，考察抗氧劑對油品氧化安定性的改善效果。油品旋轉氧彈值（采用SH/T 0193《潤滑油氧化安定性測定法(旋轉氧彈法) 》進行評價）隨抗氧劑D、E加劑量的變化見圖1。

由圖1可以看出，隨著抗氧劑加劑量的增加，添加兩種添加劑的油品旋轉氧彈值均呈上升趨勢。但在加劑量相同的情況下，抗氧劑D對油品旋轉氧彈值提升的幅度更大。在加劑量1.5%時，抗氧劑D效果達到峰值，繼續(xù)增大加劑量，其抗氧化性能無顯著改善。故從性能提升和經濟性方面綜合考慮，確定選擇抗氧劑D，加劑量為1.5%。

SH/T 0193是油品在銅絲、蒸餾水與氧氣共存，一定溫度、壓力的條件下，進行老化試驗，通過記錄到達固定壓力降的時間來判斷油品氧化安定性。而在實際應用過程中，油品存在使用未達到旋轉氧彈固定壓力降的時間，就已形成可能影響設備運行的沉渣的可能，并且油品顏色快速加深。為全方位檢驗油品氧化安定性，多角度體現(xiàn)油品實際使用中的抗氧化效果，對以2號、6號基礎油添加a%抗磨劑、1.5%抗氧劑D調制的油品，采用SH/T 0209—1992(2004)《液壓油熱穩(wěn)定性測定法》（135 ℃，168 h）考察其氧化安定性，結果見表6。

由表6可見，熱穩(wěn)定性試驗后，鋼棒、銅棒質量損失較少，鋼棒上沉積物重量、試樣總沉渣較少。同時，試驗前后油品運動黏度變化為1.12%，酸值變化為1.61%，變化較小，說明油品熱穩(wěn)定性較好，抗老化能力較強，具有良好的氧化安定性。

表3 基礎油調合方案

表4 調合基礎油的性質

表5 抗磨劑評選試驗結果

圖1 油品旋轉氧彈值隨抗氧劑D、E加劑量的變化

防銹劑的評價

在2號、6號基礎油中添加a%抗磨劑A、1.5%抗氧劑D的基礎上，添加0.05%防銹劑F，對其防銹性能進行了評價，結果見表7。

由表7可以看出，防銹劑F加劑量為0.05%時，油品防銹性能已經能夠達到研制指標的要求。為了保持產品防銹性能的富余，本著質量第一的原則，不再進行減小加劑量的防銹性能考察。同時，兼顧經濟因素，無需進行增大加劑量的防銹性能考察。

全性能評價

研制的L-DAH46螺桿空氣壓縮機油全性能檢測結果見表8。

由表8可見，研制的L-DAH46螺桿空氣壓縮機油在滿足高閃點要求的同時仍具有優(yōu)良的低溫性能，油品氧化試驗、液壓油熱穩(wěn)定性試驗和旋轉氧彈試驗的性能表現(xiàn)優(yōu)異。3種氧化試驗指標從多角度反映了油品出色的氧化安定性，保證了油品的使用壽命。

表6 液壓油熱穩(wěn)定性試驗結果

表7 添加一定量的防銹劑F后油品的防銹性能

表8 L-DAH46螺桿空氣壓縮機油全性能檢測

結論

以中海油氣（泰州）石化有限公司加氫基礎油為原料，通過功能添加劑的補強有效提升了油品抗氧化、抗磨以及防銹等性能，研制出適用于中、重負荷雙螺桿空氣壓縮機的L-DAH46螺桿空氣壓縮機油。該產品對油品氧化安定性進行了著重考察與提高，使油品對工況具有更好的適應性，適用于中、重負荷工況，保證機械的正常高效運行，同時大幅提升油品使用壽命，縮減使用成本。該油品目前已經工業(yè)化生產，市場前景廣闊。