
一、概述
压缩机的种类很多,工作原理也不同。近年来,随着工业设备的大型化和向着高负荷、高转速方向发展,对压缩机的种类、性能和可靠性提出了更高的要求。要充分发挥压缩机的效能与安全可靠工作,润滑是重要的环节之一。特别是随着压缩机结构的不断更新和润滑方式的相应改变,更加剧了润滑剂使用的苛刻程度。不同结构型式的压缩机因工作原理不同,对润滑油的要求也就不同。
压缩机类型按照压缩气体的方式不同,压缩机通常分为两大类:即容积式压缩机和动力式压缩机。容积式压缩机是依赖于气缸内作往复运动的活塞或作旋转运动的转子来改变工作容积,从而使气体得到压缩,提高气体压力。主要的动力式压缩机是透平式压缩机,这类压缩机是一种叶片旋转式机械。在透平式压缩机中,气体压力的提高是通过叶片的旋转使气体获得速度能,然后通过扩压元件转变为压力能。按照透平式压缩机结构形式的不同,又主要分为离心式和轴流式两种。在此分类方法下,压缩机的详细分类见下图。

二、压缩机油分类
从20世纪80年代开始,国际标准化组织(ISO)就采用德国、日本等欧美国家的先进标准,正式提出了压缩机油的分类和产品标准。
GB/T 7631.9修改采用ISO 6743-3《润滑剂、工业用油和有关产品(L类)的分类第3部分:D组 压缩机》,制定了压缩机油分类标准。往复式空气压缩机油分为轻负荷L-DAA、中负荷L-DAB、重负荷L-DAC三种,其中DAA、DAB属矿油型,DAC属合成油型。回转式空气压缩机油按轻、中、重负荷也分为三种,即轻负荷的L-DAG、中负荷的L-DAH,重负荷的L-DAJ,其中DAG、DAH属矿油型, DAJ为合成型。气体压缩机油按组成和特性分为五种,即DGA(矿油型)、DGB(特定矿油)、KGC(常用合成液)、DGB(非经合成液)、DGE(常用合成液)。
三、压缩机油组成
3.1 基础油
压缩机油的基础油一般要占成品油的95%以上,因此基础油的质量优劣直接关系到压缩机油成品油的质量水平,而基础油的质量又与其精制深度有着直接关系。随着压缩机向小型化、空冷化、高压化、清净化等方向的发展,用油量势必减少,油品负荷显著提高,油温上升。这就要求油品具有更好的氧化安定性。
对于非深度精制的溶剂油来说,由于重芳烃、胶质含量高,残炭高,在压缩机系统中易形成积炭,油水分离性差,使用寿命相对就短,因此无法适应压缩机油的发展。精制深度深的基础油,其重芳烃、胶质含量就少,残炭低,抗氧剂的感受性就好,基础油的质量就高。它在压缩机系统中积炭倾向小,油水分离性好,使用寿命相对就长一些。在矿物基础油中,一般说来,用环烷油生产的压缩机的积炭比较松,薄膜残炭倾向较小,但闪点较低和蒸发速度较快,黏温性能较差;而用石蜡基生产的压缩机油积炭比较坚硬,薄膜残炭倾向较大,但其闪点较高,蒸发速度较慢,黏温性能较好。
合成油的种类很多,用作压缩机油的合成油主要有合成烃、有机酯、聚亚烷基二醇、氟硅油和磷酸酯5种。它具有氧化安定性,积炭倾向小,可超过普通矿物油的温度范围进行润滑,使用寿命长,可以满足一般矿物油型压缩机油所不能承受的使用要求。合成基础油如聚丙烯烃(PIO)用于回转式螺杆压缩机油,可使换油期延长4倍。节能为压缩机油发展方向之合成油的油耗为常规矿物油油耗的一半,且使用寿命要长得多。
随着压缩机油向长寿命、节能方向的发展,加氢油及合成油在压缩机油中所占的比例将会越来越大。
3.2 添加剂
(1)抗氧剂
在压缩机中润滑油与高温高压空气密切接触,机器的金属表面又起着催化作用,必须加人足够量的抗氧化剂,以提高抗氧化安全性,防止或改变氧化过程,延长油品使用寿命。常用的消除自由基生成的抗氧化剂有屏蔽酚、芳胺、二烷基二硫化磷酸锌、二烷基二硫化氨基甲酸锌、二硫代磷酸酯等。单独使用一种抗氧化剂是不能得到优质压缩机油的,只有复合使用,并精心搭配才能获得良好的效果。
(2)防锈剂
压缩机系统一般处于有水和含有水气的空气中。进入系统中的水,主要由大气中水气冷凝而成,尤其在高温的气候条件下更是如此。压缩机油中加入防锈剂能置换水气,增加其防护性能,防锈剂在金属表面形成一层能够与周围水气隔绝的薄膜,防止金属生锈或腐蚀。使用较多的防锈剂有烯基十二酸、石油磺酸盐、苯并三氮唑等。值得注意的是石油磺酸盐防锈性虽好,但它会使油品抗乳化性变坏,限制了它的使用范围。
(3)清净分散剂
作为温度较高环境下使用的压缩机,可使用高碱值合成磺酸钙、环烷酸钙以及聚烯基丁二酰亚胺等添加剂。
(4)抗磨剂
为了使油品具有更好的润滑极压性能,应加人抗磨剂,如硫磷丁辛基锌盐、磷酸酯等。
(5)抗泡剂
由于压缩机吸人空气或高速操作时夹带的空气极易生成泡沫,特别是添加的清净分散剂,具有表面活性作用,也容易促使生成气泡影响正常使用效果。为了防止压缩机油在使用时出现泡沫,使用二甲基硅油或丙烯酸酯的聚合物类抗泡剂。
四、压缩机油性能
压缩机油用于润滑压缩机零件(汽车、阀门),并用做压缩室的密封介质。对于多数压,缩机来说,空气或气体经各段压缩后的温度通常有超过170~180℃,但是也有热强度较高的活塞式压缩机出口温度超过220℃。为了保证压缩机安全运转、延长换油期、保持气压系统干净,降低摩擦及传动能耗,压缩机油应具有良好的热稳定性,防止积炭生成,还要有良好的抗腐蚀、抗乳化及抗泡等性能。
详见《压缩机油性能》一文。
五、合成压缩机油
随着技术的进步,压缩机向高压、高速、安全可靠、小型化和长寿命方向发展,对压缩机油的性能提出了更苛刻要求,也促进了合成压缩机油的推广应用。因此,世界范围内的合成及半合成压缩机油需求量迅速增长。特别是在注油式和浸油式的回转式螺杆空气压缩机及大型往复式压缩机中,合成润滑油已得到更广泛的应用。
详见《合成压缩机油》一文。
六、压缩机油选择
对于压缩机润滑油的选择,取决于压缩机的结构类型、工作参数(压缩比、排气压力和排气温度等)及被压缩气体的性质等多种因素。合理选用压缩机油,做好设备润滑的维护与管理,对延长设备的使用寿命,提高设备运转的可靠性、防止事故的发生等方面,均有重要意义。
8.1 品种选择
(1)根据压缩介质选择压缩机油品种
在氧气压缩机里,氧会使矿物性润滑油剧烈氧化而引起压缩机燃烧和爆炸,因此避免采用油润滑。在氯气压缩机里,烃基润滑油可与氯气化合生成氯化氢,对金属(铸铁和钢)具有强烈的腐蚀作用,因此一般均采用无油润滑或固体(石墨)润滑。对于压缩高纯气体的乙烯压缩机,为防止润滑油混入气体中而影响产品的质量和性能,通常也不采用矿物油润滑,而多用医用白油或液态石蜡润滑。只是在一般空气、惰性气体、经类(碳氢化合物)气体、氯、氢等类气体压缩机中,大量广泛采用了矿物油型压缩机油。
(2)根据压缩机类型选择压缩机油品种
往复式压缩机工作条件较为苛刻,对润滑剂选择也较为严格。往复式压缩机,按负荷大小和工作条件不同。
回转式压缩机以滑片式和螺杆式使用最广泛,其中滑片式压缩机润滑方式有滴油和喷油两种。滴油式采用较少,喷油式用于回转式压缩机推荐按。
8.2 黏度选择
在同一型号的压缩机上采用相同的试验条件,使用较低黏度牌号的油品比使用高黏度牌号的油品最多可降低压缩机的比功率约10%,而机件磨损量却无明显差异。
在多级的空气压缩机中,前一级气缸输出的压缩气体通常经冷却后恢复到略高于进气时的温度被送人下一级气缸,因气体已被压缩故相对湿度较高。当超过饱和点时,气体中的水分将可能凝结,该水分具有洗净作用,可使气缸表面失去润滑油。其次在经类气体压缩机中,它不仅可溶解在润滑油中降低了油的黏度,而且凝结的液态烃也同水分一样对缸壁具有洗涤作用。因此,对于多级、高压、排气温度较高的经类气体压缩机和空气湿度较大的空气*压缩机,宜选择黏度较高的油品。黏度较高的油品对金属的附着性好,并对密封有利。比如,中低压经类气体和空气压缩机宜用DAA100的压缩机油,高压多级宜用DAA150的压缩机油。
喷油回转式压缩机选用油的黏度情况也与此类似,压力较低时选择32号回转式压缩机油,压力较高时选择100号回转式压缩机油。
8.3 压缩机推荐用油
当气体压缩机采用油润滑时,外部零件和内部零件的润滑可用同一牌号的润滑油,也可采用不同牌号的润滑油,但不论内部零件采用何种类型的润滑介质,而外部传动零件的润滑都应采用矿物性的润滑油。
压缩机油的选择请参见GB/T 7631.9。
九、压缩机油更换
压缩机油的换油,随着压缩机的构造形式、压缩介质、操作条件、润滑方式和润滑油质量不同而异。使用中应定期取样,观察油品颜色和清洁度,并定时分析油品黏度、酸值、正戊烷不溶物等油品的理化性能。轻负荷回转式空气压缩机油换油指标见SH/T 0538。规定凡达到指标之一者,应更换新油。
十、压缩机润滑故障及对策
详见《压缩机润滑故障及对策 》一文。
更多油品信息请参考《工业润滑油选用指南》一书。