通常壓縮機采用石蠟基舅兑、環(huán)烷基礦物油作潤滑劑伞矩。近年來壓縮機在材料和設(shè)計方面得到很大發(fā)展渊额，對潤滑材料提供了日益苛刻的要求。由于礦物油與烴氣接觸時 互溶造成粘度損失畅蹂；化工原料氣將礦物油攜帶入加工過程中引起催化劑中毒盹躬；礦物 油在壓縮機內(nèi)易形成積炭等， 礦物油已不能適應(yīng)條件更苛刻的壓縮機應(yīng)用血沦。合成潤 滑油的性能明顯優(yōu)于礦物油恐程，如高粘度指數(shù)、低傾點野言、防止烴稀釋皿理、低揮發(fā)性孟庵、好 的熱安定性、水解安定性题姜、抗乳化性补蠢、化學(xué)穩(wěn)定性及與橡膠和金屬的相容性。合成 潤滑油的選擇范圍寬贪庄，所以必須考察各種不同的合成油的特點姜架，為改進(jìn)的壓縮機正 確選擇合適的潤滑劑【细纾　

    1 壓縮機的類型及其潤滑要求
　　壓縮機按壓縮氣體方式的不同隙譬，分為容積式和速度式兩大類。容積式壓縮機是 依賴氣缸內(nèi)作往復(fù)運動的活塞或作旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)子來改變氣體容積会烙，從而壓縮氣體 负懦，提高壓力。速度式壓縮機則是借助于高速旋轉(zhuǎn)葉輪的作用柏腻，使氣體得到很高的速 度纸厉，然后又在擴壓器中急劇降速，使氣體的動能變?yōu)槲荒芎危磯毫δ懿须纭煞N壓縮機 按其結(jié)構(gòu)和壓縮氣體方式的不同村斟，可分為以下幾種型式：
　　壓縮機棗容積式棗往復(fù)式棗活塞式 膜片式 回轉(zhuǎn)式棗葉片式 螺桿式 液環(huán)式 轉(zhuǎn)子式 速度式棗離心式 軸流式 　　此外贫导，按壓縮介質(zhì)和用途不同，壓縮機又可分為動力用壓縮機和工藝用壓縮機兩種 蟆盹。前者壓縮介質(zhì)為空氣孩灯，主要用于驅(qū)動氣動機械、工具和物料輸送逾滥；后者壓縮介質(zhì) 為所有氣體峰档，用于工藝流程中氣體的壓縮和輸送。
　　目前廣泛應(yīng)用的各種氣體壓縮機有離心式寨昙、活塞式步蛮、葉片式、螺桿式等幾種殉扒， 由于潤滑條件相對苛刻西寸，需要使用合成油，一些以特殊氣體為介質(zhì)的壓縮機也需要 使用具有特殊性能的合成油缕粗。

    2 合成油的類型及其性能
　　酯類油(雙酯和多元醇酯)枢慰、聚?烯烴(PAO)、聚烷撐二醇(PAG)和氟化硅油能滿 足大多數(shù)氣體壓縮機的應(yīng)用要求侧蜗，是目前氣體壓縮機使用最廣泛的合成潤滑劑艾维。新 近發(fā)現(xiàn)加氫裂解飽和烴是壓縮機可接受的潤滑劑谭迄。合成油具有獨特的物理性能，在溫 度極限赠戏、粘溫特性和揮發(fā)性方面明顯優(yōu)于礦物油怔樊。

    2.1 溫度極限
　　合成油解決的許多潤滑問題與溫度有關(guān)。為了防止水和其他致冷劑在壓縮機系 統(tǒng)中冷凝匙豹，所以壓縮機的工作溫度較高鹰幌，超過一般潤滑劑的耐熱能力。使用礦物油 灌侣，由于蠟的膠凝作用和差的粘溫特性推捐，在野外或無加熱條件環(huán)境中壓縮機起動困難 ，選擇合成油可避免這些問題侧啼。圖1說明了合成油能提供的寬溫使用范圍牛柒。 #07:圖1 礦物油和合成油的溫度極限比較

    2.2 粘溫特性
　　圖2比較了合成油與礦物油的粘溫特性，說明合成油在極限溫度能提供有效的潤 滑痊乾。合成油的粘度指數(shù)較高皮壁，在高溫運轉(zhuǎn)條 圖2 粘溫曲線比較 件下提供較高的粘度，在低溫下壓縮機容易起動哪审。運轉(zhuǎn)過程中粘度較高的合成油為 螺桿式壓縮機提供高的容積效率蛾魄。

    2.3 揮發(fā)性
　　合成油的揮發(fā)性低，該特性減少油的補償湿滓，防止雜質(zhì)被帶入下一步驟中滴须。合成 油的蒸汽壓比礦物油的小。

    3 合成油在壓縮機中的應(yīng)用
　　壓縮機的壓縮介質(zhì)有空氣叽奥、烴類氣體扔水、化學(xué)加工氣體、惰性氣體和工業(yè)氣 體及致冷劑氣體√僚郏現(xiàn)按不同壓縮介質(zhì)分別介紹氣體壓縮機用的合成油兔升。

    3.1 合成油在空氣壓縮機中的應(yīng)用
    3.1.1 離心式空氣壓縮機
　　合成和加氫裂解飽和烴用于離心式空氣壓縮機的密封件、齒輪和軸承的潤滑绑接。 此類壓縮機使用合成油的主要目的是節(jié)能胃余。某些工業(yè)氣體生產(chǎn)廠中使用大功率(高達(dá) 5.88MW)離心式空氣壓縮機，總動力消耗達(dá)4.38萬美元/月柑汇。
　　PAO具有長的水解安定性和優(yōu)良的水分離性没撒，使用PAO，一年的節(jié)能費用可以抵 償9個月因使用合成油增加的費用晌爹，此外能延長換油周期玛繁，延長油過濾器的使用壽命 和檢修間隔，減少停工時間肖自。
　　炸藥廠基于安全因素選擇合成油号呜。特殊配制的PAO化學(xué)穩(wěn)定性好鞋倔，可阻止硝化， 使壓縮機使用安全剑征。

    3.1.2 回轉(zhuǎn)葉片式空氣壓縮機
　　ISO 68粘度級多元醇酯可用于高溫回轉(zhuǎn)葉片式空氣壓縮機除呵。這類壓縮機在低壓 、315.6℃下連續(xù)操作爪喘。潤滑油的工作溫度為148.9℃颜曾。

    3.1.3 螺桿式空氣壓縮機
　　工作條件為0.689MPa、82℃的螺桿空氣壓縮機使用PAO優(yōu)于雙酯秉剑，因為PAO長期 水解安定性較好泛豪，并且與壓縮機中的橡膠和塑料材料相容，與空氣壓縮系統(tǒng)配伍侦鹏。
　　圖3是注油式螺桿壓縮機用的各種潤滑油的加速壽命試驗結(jié)果诡曙。試驗使用25HP螺 桿壓縮機，在104.4~110℃下操作(通常為71~82℃)略水。 圖3 螺桿壓縮機潤滑油加速壽命試驗
　　由圖3所示价卤，高粘度指數(shù)(HVI)潤滑油的加速壽命和雙酯相等(1800 h)，大大超 過兩種溶劑精制的礦物油渊涝。HVI潤滑油在正常操作下(單級螺桿空氣壓縮機慎璧，0.689M Pa，71~82℃跨释，相對清潔的空氣)的工作壽命長得多要捐。
　　用食品級PAO基礎(chǔ)油配制與食品接觸的符合美國食品和藥品管理(FDA)法規(guī)21 C FR178.3570的空氣壓縮機潤滑油。原來的食品級螺桿空氣壓縮機潤滑油的壽命為40 00 h罕识。加入符合FDA添加劑后桩眼，食品級PAO在壓縮機中的潤滑壽命高達(dá)8000 h责什。
　　對工作溫度高于93℃舒脐，連續(xù)重負(fù)荷的多級高壓螺桿空氣壓縮機來說，使用多元 醇酯比PAO好颓涉，工作壽命可延長1倍侨识。
　　二甲基硅油具有優(yōu)良的粘度指數(shù)(VI=400)、熱氧化安定性和水解安定性厅驼，但金 屬對金屬潤滑性差骄熟，已開發(fā)出改進(jìn)潤滑性的添加劑。改進(jìn)的二甲基硅油已于20世紀(jì) 70年代引入市場华孙，在壓縮機的使用時間已超過40000 h宦狭，使用結(jié)果令人滿意。最大問 題是潤滑油更換費用高海槐，關(guān)鍵是氣油分離器的設(shè)計和保養(yǎng)費用高乘碑。

    3.1.4 往復(fù)式空氣壓縮機
　　在空氣壓縮機中使用合成油的主要原因之一是清潔挖息，即減少油泥、沉淀和積炭 兽肤。有機酯作曲軸箱潤滑劑能提高清潔度套腹，傳熱良好，減少摩擦和運動部件的阻力资铡， 從而減少維修和停工時間电禀，減少動力耗費7.2%。曲軸箱使用合成油笤休，節(jié)省動力3%尖飞， 動力費以0.04美元/1500小時計算，節(jié)省的費用可抵銷至少6個月因改用合成油而增 加的額外費用店雅。
　　對于大型往復(fù)式空氣壓縮機的單程氣缸潤滑葫松，常見的問題是在氣缸和排氣閥中 形成殘?zhí)亢陀湍啵痤l繁的維修和停車底洗。另外殘?zhí)恳该础P蝕、潤滑劑過量和高壓作 用使壓縮系統(tǒng)在低于149℃的情況下自動起火亥揖，甚至引起爆炸贺跟。使用多元醇酯可以解 決這些問題。換用合成油后绰瘾，節(jié)省的費用可抵銷1.6年因改用合成油增加的額外費用 简骗。多元醇酯的性能見表1。

項目 數(shù)值 粘度100℃ 11.3 粘度37.8℃ 76.7 閃點 285 自動點溫度℃ 462.8 蒸發(fā)損失,%(22h,148.9℃) 0.4 氧化穩(wěn)定性(42h,218.3℃*5L/h) 酸值增加,% 1.71 37.8℃粘度增加,% 13.5 四球試驗(54℃,600r/min,1h,392N) 磨斑直徑 mm 0.37 3.2 合成潤滑油在氣體壓縮機中的應(yīng)用

    3.2.1 化學(xué)加工氣體壓縮機
　　合成油成功地解決了化學(xué)加工氣體壓縮機潤滑問題蚜雏°灯化學(xué)加工氣體與一般礦物 油可能發(fā)生反應(yīng)。由于礦物油有抑制催化劑的傾向附柜，許多化工廠禁止使用此類潤滑 油缓膀。典型的化學(xué)加工氣體包括氯代甲烷、二氧化硫僚料、氯化氫详依、氨，混雜的加工氣體 如CO↓2毡飒、氯硅氧烷球毙、氯化烴、含微量礦酸的氣體等痪寻。當(dāng)易反應(yīng)的氣體被壓縮時螺句，壓 縮機設(shè)備和潤滑油受到化學(xué)腐蝕，且隨溫度、壓力升高而加劇蛇尚。合適的潤滑油有PA O趟妥、硅油和加氫裂解飽和烴。
　　PAO和加氫裂解飽和烴有優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性佣蓉。選擇合適的基礎(chǔ)油可以解決酸和 其他易反應(yīng)化合物相遇的壓縮機潤滑問題披摄，但純氧壓縮機只能使用全氟烴油和氯化 烴油。
　　加氫裂解飽和烴是比較新型的潤滑油勇凭。原油餾分在300℃和20 785 kPa條件下接 受加氫處理疚膊，硫、氮和氧化合物完全分解虾标，芳香化合物轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡铜h(huán)烷烴寓盗。再進(jìn)行 兩次真空蒸餾，除去揮發(fā)物和其他雜質(zhì)璧函。脫蠟和第二次氫處理去掉殘留雜質(zhì)傀蚌。基礎(chǔ) 油是穩(wěn)定的異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的混合物甲施，其潤滑性與PAO相似互聪。與其他合成油混合能 進(jìn)一步改善油的潤滑性能。
　　氟化硅油是部分氟化的聚硅氧烷重我，除了純氧和某些強氧化劑突棉，幾乎對所有的化 合物具有完全的惰性，用于處理氯代甲烷狼谋、氯和HCl的壓縮機绒怯。但氟化硅油因價格昂 貴(超過800美元/加侖)而限制了它們的使用。
　　烷基甲基硅油在使用中形成韌性厚膜坑搀，具有天然的潤滑性笑院。該油在金屬部件表 面提供長期的保護(hù)性油膜，在HCl溜封、CO2和含少量硫酸的氯代甲烷應(yīng)用中提供有效 潤滑类玉。

    3.2.2 惰性氣體和工業(yè)氣體壓縮機
　　惰性氣體和工業(yè)氣體壓縮機應(yīng)用中氣體純度很重要，并且要考慮潤滑劑可能產(chǎn) 生抑制催化劑的活性作用袒碍。只有質(zhì)量最好的基礎(chǔ)油才能潤滑N2脾鸠、He杰捂、CO2等惰性 氣體和H2等工業(yè)氣體壓縮機舆床。
　　PAO、加氫裂解飽和烴和PAG與上述氣體不互溶嫁佳，在回轉(zhuǎn)式壓縮機中提供更好的 容積效率挨队，為工業(yè)氣體壓縮機提供滿意的使用。

    3.2.3 烴類氣體壓縮機
　　除上述烴類致冷劑外蒿往，烴氣體還包括天然氣盛垦、油井氣湿弦、垃圾氣。
　　在輕烴氣體壓縮機中腾夯，由于稀釋度低颊埃，也可以使用礦物油作潤滑劑。但合成潤 滑劑在這些應(yīng)用中具有可靠性蝶俱，其獨特的粘度特性和與烴的相容性使用系統(tǒng)工作效 率提高班利。許多重?zé)N氣體壓縮機必須使用合成油。
　　烴與大多數(shù)潤滑油完全可溶榨呆，溶解度取決于壓縮機的工作壓力和溫度罗标。圖4示出 了 圖4 不同溫度下烴氣與油的關(guān)系
　　在不同溫度和壓力下丙烷對ISO 220聚丙二醇的稀釋度。在一定溫度下壓力升高 行删，烴氣對油的稀釋度增大过拿；而在一定壓力下溫度升高，稀釋度減小偶嘁。烴氣溶于油祸铁， 使油的粘度減小。圖5是烴稀釋下聚丙二醇的粘溫曲線是龟。如果稀釋度太大 告锅，油的粘度減至不能提供充分潤滑的程度，那么設(shè)備過早失效双竣。 圖5 稀釋度對烴氣/油混合物粘度的影響
　　基于烴氣的這些特點守迫，合成油越來越多地用于烴氣壓縮機，包括垃圾氣壓縮機 渤尚，油井氣壓縮機公悟，各種高沸點蒸汽回收壓縮機(如汽油、丁烯和己烷蒸汽)和天然氣 管線增壓壓縮機催杆。下面簡要介紹各種烴氣壓縮機適用的合成油列林。
　　對于低沸點烴氣，選擇PAO作潤滑油較好酪惭，尤其是含少量強酸和氯雜質(zhì)的垃圾氣 希痴。垃圾氣壓縮機潤滑油還要加入合適的抗磨劑和抗氧劑。
　　油井氣含有低春感、高沸點烴砌创、水和硫化氫混合物，為這些壓縮機配制的PAG能提供 良好的抗水性鲫懒，抗稀釋性嫩实，也可以防止高濃度硫化氫引起的腐蝕。
　　PAG防止烴氣稀釋的能力很強，適用于蒸汽回收壓縮機甲献≡诅停回收己烷和丁烯蒸汽的 大型螺桿壓縮機的費用達(dá)5000美元/天。PAG提供優(yōu)良性能晃洒，油的攜帶量慨灭、補充量極 少。每年只需更換一次潤滑劑以保養(yǎng)設(shè)備球及。
　　烷基甲基硅油混合物因其良好的油膜保持能力而用于大型天然氣管道增壓器氣 缸潤滑挡医。需改進(jìn)氣缸供油系統(tǒng)，系統(tǒng)改進(jìn)費用因所用潤滑油的效率提高炸笋，維修減少 训癌，不到一年就抵銷，且潤滑劑的耗量減少20倍地毁。
　　天然氣和其他烴氣還用作燃?xì)鉁u輪發(fā)動機燃料娶匠。壓縮機為渦輪的連續(xù)操作提供 流速和壓力適當(dāng)?shù)臍怏w，這種情況下即使氣體帶少量的礦物油也會在渦輪的氣體輸 入孔形成積炭唠延，阻礙流動炭答，引起斷火，因此也必須使用合成油袜簇。

    3.3 合成油在冷凍壓縮機中的應(yīng)用
　　用于壓縮機致冷系統(tǒng)和熱泵中的潤滑油對系統(tǒng)有效性起著重要作用匾颁。因為在壓 縮機中潤滑油和致冷劑可能發(fā)生反應(yīng)，所以選擇合適的冷凍機潤滑油很關(guān)鍵枷量。

    3.3.1 以丙烷為致冷劑的壓縮機
　　丙烷與礦物油互溶帮观，致使壓縮機油粘度下降，油膜厚度減刑蚁ā先口；汽缸中氣體對潤 滑劑的沖刷或潤滑劑對氣相的吸收導(dǎo)致潤滑不足。PAG具有低傾點瞳收、高的粘度指數(shù)碉京、 優(yōu)良的潤滑性，特別是良好的低烴溶解性螟深，因此廣泛用于丙烷冷凍機中谐宙。PAG在螺桿 壓縮機中的使用表明，PAG的容積效率比礦物油的高18%界弧，壓力比為2~10時凡蜻，絕熱效 率增加5%~8%。在高壓壓縮機中的使用表明夹纫，與礦物油相比咽瓷，在油輸入速度減小的情 況下设凹，油的密封壽命延長20倍舰讹。

    3.3.2 以氨為致冷劑的壓縮機
　　PAO和HVI氫化異構(gòu)烷烴因其明顯的性能優(yōu)勢廣泛地用作氨致冷系統(tǒng)潤滑油茅姜。
　　PAO和HVI烴都具有支鏈多的特點，能提供"三維"厚油膜螟衍，改進(jìn)潤滑性引妖。用改 型的Falex機比較氨存在下PAO與環(huán)烷基礎(chǔ)油的使用效果，發(fā)現(xiàn)PAO的磨損值低佩捎。氨致 冷系統(tǒng)制造商的使用經(jīng)驗證明缚迟，PAO和HVI冷凍機油都有較好的抗磨性，使用壽命比 礦物油的長哑辐。因為PAO和HVI潤滑油由高飽和分子組成灭奉，具有優(yōu)良的熱化學(xué)安定性， 從而延長潤滑油的工作壽命妹髓，減少油泥和積炭过任。
　　PAO粘溫性能良好，符合許多致冷系統(tǒng)制造商的低溫氨應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)姜筋，HVI油的粘溫 性比礦物油的好江眯，但需加入添加劑來降低傾點，改進(jìn)粘溫特性伯板。
　　PAO和HVI潤滑油溶解性低东摘，產(chǎn)生泡沫少，油氣分離性好吆寨。經(jīng)驗表明赏淌，使用合適 的分離器和PAO或HVI油，油攜帶量可望減少30%~90%啄清。結(jié)果是致冷系統(tǒng)更清潔猜敢，改善 傳熱效率。HVI油在往復(fù)和回轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機的使用中盒延，油耗量減少64%~ 83%缩擂。此外，PAO和HVI油的其他優(yōu)點是初始水含量低添寺，與塑性材料的配伍 性好胯盯。
　　酯與氨的相容性不好。酯類潤滑劑在氨致冷系統(tǒng)使用中產(chǎn)生油泥计露，長期使用后 變成固體博脑。

    3.3.3 以鹵化烴為致冷劑的壓縮機
　　密封試管試驗證明，PAO在氯氟烴致冷劑環(huán)境中極其穩(wěn)定票罐。PAO的高粘 度指數(shù)能改進(jìn)致冷系統(tǒng)的冷起動叉趣。PAO不含蠟泞边，無絮凝點，不存在蠟阻塞膨脹閥和控 制管的可能性洒漱。
　　PAO具有寬粘度范圍顾惹，粘度級選擇適當(dāng)可以補償與可溶的致冷劑接觸時產(chǎn)生的稀 釋，如注油式螺桿壓縮機中的R-12氯氟烴致冷系統(tǒng)赃夷。R-12可溶于大多數(shù)油中厉亥，環(huán)烷 基礦物油的初始粘度不高，不能補償壓縮機工作條件下的油稀釋笤卡，所以PAO廣泛用于 R-12螺桿壓縮機藏趁。
　　PAO的臨界溶解溫度高(36.7℃)，目前已不用于大多數(shù)R-22氯氟烴致冷系統(tǒng)询时。但 是谎雷，由于PAO的其他性能符合壓縮機潤滑要求，可用于具有特殊設(shè)計的R-22系統(tǒng)捷夜。
　　為R-22系統(tǒng)配制的酯類油具有優(yōu)良的熱安定性楚榕、低至-37.8℃的溶解性和良好的 化學(xué)穩(wěn)定性。這類酯在ISO 200粘度范圍內(nèi)擒蝎，但目前價格較貴(35~70美元/加侖)中姜。
　　R-114致冷劑在熱泵應(yīng)用中具有特殊意義。美國和歐洲的使用經(jīng)驗表明跟伏，PAO尤 其適用于高溫下的工業(yè)熱泵操作丢胚。PAO已用于壓縮溫度高達(dá)120℃的R-114系統(tǒng)，選擇 PAO是由于其用于R-114致冷系統(tǒng)具有優(yōu)良的穩(wěn)定性受扳、粘度級的可獲性携龟、良好的低溫 特性和高粘度指數(shù)。使用報告表明PAO已工作幾千小時勘高，壓縮機無磨損峡蟋，潤滑油未失 效。
　　低粘度PAO在低溫R-13和R-503致冷系統(tǒng)中提供優(yōu)良性能华望，蒸發(fā)器的溫度低至-4 6℃蕊蝗。

    4 結(jié)論
　　a.使用合成油和加氫裂解飽和烴作潤滑劑能有效地改進(jìn)壓縮機的工作性能，包 括延長換油周期赖舟，減少磨損蓬戚，減少部件的更換頻率，操作過程清潔宾抓，節(jié)能如麦，減小火 災(zāi)和爆炸危險，減小污染屏商，減少待工時間和生產(chǎn)損失聂挚。
　　b.空氣唐耿、化學(xué)加工氣體、工業(yè)氣體菱泻、惰性氣體囤嗡，特別是致冷劑氣體和烴類氣體 壓縮機使用合成油，其中PAO馒俊，有機酯(雙酯和多元醇酯)册向、硅油和加氫裂解飽合烴能 滿足大多數(shù)壓縮機的使用要求唾莲。
　　c.對于大型往復(fù)式壓縮機的氣缸潤滑避揍，需進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)存的加壓注油潤滑系統(tǒng) 才能獲得使用合成潤滑油的最大效益。

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