绿色环保型螺杆式空气压缩机用油的开发及应用

宋立峰,何琴耀

摘要：由于空气压缩机运转过程中会产生较多热量，导致机头温度升高，对润滑油的性能要求较高，本文从基础有选择，添加剂选择以及油品配方选择三个方面探究了压缩机用油的配方，研制出了具有更高挤压抗磨性能和抗氧化性能的压缩机用油。

关键词：螺杆式空气压缩机；抗氧化；摩擦磨损；压缩机用油

空气压缩机是广泛应用于石油化工业和机械制造业等工矿企业的复杂机械设备，通过空气压缩机不同部件的高速运转，可以将对气体进行处理，将动能转化为压力能，从而输送气体和压缩气体。一般空气压缩机的主要形式有以下几种，应用最为常见的压缩气体方式，排气压力，排气量以及压缩介质。其中压缩气体方式有容积式压缩气体与速度式压缩气体两种，由于容积式压缩机的使用成本以及维修费用都比较低，与速度式压缩机相比，噪声更低，结构紧凑，在工矿企业中的应用更加广泛。螺旋式空气压缩机分为单螺杆和双螺杆，本文针对双螺杆空气压缩机的压缩机用油进行研究，双螺杆空气压缩机在运行过程中的工况比较复杂，由于其高速运转产生了较多热量，机头内温度高，吸气过程中可能会吸入一些杂质和水分，所以对压缩机用油的要求也更高，需要油品更加润滑，密封，抗氧化系冷却性，油水分离性都更优越，然而目前我国大部分螺杆式空气压缩机用油存在一些问题，尤其是氧化性能的问题较为严重，造成了积碳多，油泥多等情况，是空气压缩机的使用寿命大大减少。本文通过研究采用不同基础油，添加剂以及优品配方对空气压缩机用油性能的影响，研制出具有更高抗磨性能和抗氧化性能的空气压缩机用油，在实际使用中取得良好的效果。

一、压缩机用油的配方研究

（一）基础油的选择

一般空气压缩机高速旋转，其机头温度会升高，通常情况下连续运转时，机头的温度会超过80度，此时对于润滑油的要求极高，需要润滑油具有较强的抗氧化性能，对于基础油的选择至关重要，虽然后期会在基础油中添加添加剂和油品配方提高其综合性能，但是最终压缩机用油的抗氧化性和抗老化能力都取决于基础油的性能，目前在螺杆式空气压缩机中应用的基础有，主要有深度加氢矿物油和合成基础油，使用较为广泛的是二类，三类加氢矿物油，这种油的资源丰富，综合性能相对来说较高，但是抗氧化性能比较差，应用于螺旋式空气压缩机中需要频繁的更换油品。合成基础油相较于深度加氢，矿物油而言，综合性能更好抗氧化性和抗老化能力都更强，但是成本较高，所以为了在提高压缩机用油性能，满足空气压缩机使用需求的同时，确保成本的合理性，可以将深度加氢矿物油与合成基础油混合使用。本文首先对比了不同供应商和不同类型基础油的运动黏度，黏度指数以及各项理化性能，分析了其抗氧化能力，一共对六种基础油进行对比和研究最终通过分析其理化指标和抗氧化性能，将其中两种基础油进一步开发配比应用于空气压缩机中。

（二）添加剂的选择

通过添加合适的功能性添加剂还可以有效提高压缩机用油的抗氧化性能，抗摩擦性能等，由于螺旋式空气压缩机的运转特点对压缩机用油的要求较高，需要油品具有较好的油水分离性能，抗氧化性能等，以此提高油品的使用寿命和空气压缩机的综合性能，在选择添加剂时，除了注意添加剂的性能和种类以外，还要合理调整不同添加剂的配比，保证各种添加剂能够互相协调，提高成品油的综合性能。本文将酚类和胺类抗氧剂、金属钝化剂、极压耐磨剂和增溶剂等添加剂进行不同比例的配比和调整，一共生成了十种添加剂配方分别添加在有两种基础有组成的压缩机用油中。

（三）油品配方的选择

对不同配方下压缩机成品油的性能进行了检测，最终得出十种添加剂配方添加到基础油中最终的成品油理化性质差别不大，但抗氧化性能具有明显差异，将酚类抗氧剂和胺类抗氧剂以不同的比例进行调配，能够有效抑制油品在高温环境下的氧化现象，同时在基础油中添加金属钝化剂，能够有效提高其抗氧化性能和抗腐蚀性能，经过合理的添加剂配方添加后，基础油的综合性能堪比进口品牌专用油。为了进一步探究不同配方下压缩机用油的极压抗磨性能和抗摩擦磨损性能，本文进一步对成品油进行了全面的考察。。

二、压缩机油性能评价

（一）极压抗磨性能

在本文研究中，使用四球摩擦磨损试验机对空气压缩机的承载能力进行评价，通过测定螺杆式空气压缩机用油的最大无卡咬负荷值，判断了在载荷转速一定的情况下，经过一小时摩擦磨损实验，计算出了空气压缩机用油的平均摩擦因数。在螺杆式空气压缩机运行过程中双螺杆会一直反复啮合，此时空气和压缩机用油不断压缩进而摩擦副表面产生滑动摩擦力 ，为了确保空气被压缩的有效性，要提高压缩机用油的密封性能，使双螺杆在运动过程中润滑油能够持续存在，形成稳定的润滑油膜，确保空气密封性。此外，为了提高空气时压缩机的整体性能和使用寿命，要通过添加剂和合理的调配配方，提高压缩机用油的极压抗磨性能和抗氧化性能。四球摩擦磨损试验机对压缩机用油的极压抗磨性能的测定有着重要意义，通过反复实验得出在不同的压缩机用油配方中，第九种配方及添加较多的挤压抗磨剂1，减少挤压抗磨剂2的使用量能够有效提高极压抗磨性能。

（二）抗氧化性能

在对压缩机油抗氧化性能的测试中，由于目前没有有效评价其抗氧化性能和抗老性能的方法，所以本文特地设计了氧化模拟实验，对其抗氧化性能和抗老性能进行测试。首先将纯度极高的铜丝进行充分打磨清洗，吹干后，绕线圈放置在装有润滑油的玻璃瓶中，接着利用烘箱对其进行氧化，并定期向润滑油中输入空气。经过48小时的实验后，观察样品的黏度和颜色等变化情况，同时选择了进口品牌专用油做同样的实验，与本文配置的成品油结果进行对比，发现二者抗氧化性能相当，证明了本文研制的配方有效提高的压缩机油的抗氧化性能和抗扰性能。

总结

总而言之，将矿物油与合成有以合理的比例配比代替传统的基础油，同时添加一定比例的功能性添加剂能够生成一种具有较强抗压，抗磨性能和抗氧化性能的空气压缩机用油，其综合性能与进口专用油相当，并且综合表现较为稳定，能够有效延长气气压缩机的换油周期，降低空气压缩机用油的成本。

参考文献：

[1] 王一助, 曾海燕, 欧勇辉,等. 绿色环保型螺杆式空气压缩机用油的开发及应用[J]. 润滑与密封, 2022(003):047.

[2] 王一助, 曾海燕, 熊红旗,等. 一种螺杆式空气压缩机用润滑油及其制备方法:, CN110804482A[P]. 2020.

[3] 王占峰, 张艳成, 金阳,等. 煤矿用螺杆式空气压缩机油的研究与应用[J]. 河南科技, 2016(13):2.