设备润滑与管理-王文明

济南大学《设备润滑与管理》-王文明第二章润滑剂润滑剂是石油加工的主要产品之一。石油产品根据国际及国内通用特性分为六大类型：燃料—F（汽油、柴油）、溶剂和化工产品—S、润滑剂及有关产品（原为润滑油）—L、蜡—W、沥青—B、焦—C。本章介绍C类—润滑剂及有关产品。在润滑材料方面，矿物润滑油（石油产品）占润滑剂总量的95～97%以上。目前全世界矿物润滑油的年产量约2500万吨，占石油产量的2%左右，由于石油资源丰富，而且能通过各种精制工艺得到质量较优的基础油直接使用，或在多数情况下加入各种添加剂后得到满足各种性能要求的成品油，所以应用广泛。一、润滑剂的制取1.润滑油的制取润滑油是从石油原油中提炼出来经过精制而成的石油产品。按制取方法分为馏分润滑油、残渣润滑油、调制润滑油。石油的主要组织成分是碳、氢化合物，简称烃（环烷烃、芳香烃、不饱和烃），起比例占石油成分的96～99%。碳与氢的比例为85～87%及11～14%左右，其它成含量有硫、氮、氧等元素，不同的烃类沸点是不同的。我们利用物理及化学方法，经过不同的分馏形式。生产出汽油，煤油及润滑油等石油产品。制取第一过程：常压蒸馏塔原油经过初馏，提取低沸点的汽油→然后进行常压蒸馏，将已声纹的矿物油维持在大气压下，让其在分馏塔中分析出各种馏分，通过层层的钟形挡罩把凝点低、粘度高的油蒸汽逐级地凝结分出。常压蒸馏后的产品有重汽油、煤油、轻柴油，它们相继向下由塔中流出。最轻的气体—天然气如甲烷、丙烷由塔顶流出。留在底部的常压渣油则送入第二分馏塔（减压蒸馏塔）进行润滑油的蒸馏。在地面上，任何物体受到的压强都是1013万帕。从地面往地下走，愈往深处走，气压愈大，水的沸点就愈高，深度每增加1公里，水的沸点就提高3℃，若蒸汽压力大到14182万帕的蒸汽锅炉，她里面的水要到200℃才能沸腾，愈向上气压愈低，水的沸点也降低，在珠穆朗玛峰的双峰顶烧水，72℃水就沸腾。制取的第二过程：减压蒸馏塔将常压渣油送入减压蒸馏塔内，经过加热，抽真空（降低压力）使油料降低沸点的原理，进行减压蒸馏，形成各种轻、重馏分，即由低到高的不同粘度的润滑剂原料，然后通过脱蜡、精制和调和→获得各种润滑油。①.馏分润滑油分馏后制得将常压渣油利用降低压力使油料沸点降低的原理进行家鸭蒸馏，形成各种轻、重馏分，由低到高的不同粘度的润滑剂原料，其原料分四个层次一线（300～390℃）、二线（320～410℃）、三线（355～445℃）、四线（395～510℃）油料→经过溶剂和酸碱精制（除去油中的非理想组分，主要有树脂、沥青、残炭）、溶剂脱蜡（降低油中的高分子烷烃，以降低润滑油的凝点）的环境精制（除去油中机械杂志，微量溶剂，胶质等）等过程而形成。一般含沥青质和胶质较少，极性分子的含量也低→粘度较低，油性较差。②.残渣润滑油减压渣油经特殊精制而获得的高粘度润滑油，这中油需经过丙烷脱沥青、溶剂精制、溶剂脱蜡等过程。由于油品粘度较高并经深度精制→生产工艺复杂、成本高。③.调和润滑油将馏分润滑油和残渣润滑油按不同不利调和→得到粘度、凝点不同的个中牌号的油。人工合成的方法生产润滑油：①.烯烃合成以软蜡为原料，经高温裂解和分馏获得烯烃，用二氯化铝为催化剂将烯烃进行聚合，聚合油再经过碱中和、分馏和精制→获得合成油。特点：凝点低，粘度性能好，与天然油比较，不含沥青质和胶质，极性分子很好，油性差。②.石蜡合成将石蜡经过精制、氯化、聚合、脱氯等工序→获得合成油。将合成油分馏后→合成汽缸油。特点：粘度较高，粘温性能良好，凝点较高，与相同粘度的天然油相比，油性较差。2.润滑脂的制取润滑脂俗称黄油或干油。它是将稠化剂分散在液体润滑剂中所形成的一种膏脂状的半固体，其中可加入各种能改善其特性的添加剂或填料。润滑脂是主义种介于液体和固体之间的润滑材料，在常温、静止状态下，或低速轻载时→呈现固体性质（不流动）；达到一定的负载时，开始塑性变形，脂变稀，能像液体一样润滑摩擦表面；当再次低负载工作时，又恢复固体性质。润滑脂的组成：基础润滑油+稠化剂+添加剂。⑴.基础润滑油一般都采用纯净的矿物油做基础，它占润滑脂总量的70～90%左右。⑵.稠化剂常用的的稠化剂有安基、烃基、无机基、有机基等。a)安基：用脂肪酸与金属碱作用声称的稠化剂从脂肪酸方面分{天然类：由动、植物油为原料，性能优良。合成类：氧化石蜡为原料←今后发展方向b)烃基：用地蜡、石蜡筹划矿物油制成的脂，如凡士林。c)无机基：用膨润土、碳黑等稠化剂制成的脂，如膨润土润滑脂。d)有机基：用聚酯、阴丹士林为稠化剂制成的脂。⑶.添加剂为了改善润滑脂的某些性能，适应某些特殊环境工作必加一定量的添加剂。如结构改进剂、增粘剂、极压剂、防锈剂等。润滑脂的生产过程：以安基脂为例说明制造过程——四个部分：安化、成脂、冷却、研磨。①.安化：动植物油脂中主要成分和碱液在较高温度下的反应。②.成脂：安化后，经鉴定酸值、碱度等，然后加入留存的润滑油，加以稀释、搅拌达到规定的稠度而成脂。③.冷却：用循环水冷却或在搅拌下自行冷却。④.研磨：包装前经过匀化器和过滤器，以保证其质量纯净和均匀。二、润滑剂的理化性能指标机械设备的工作条件各不相同（如负载、转速、温度、环境介质等），对润滑剂性能的要求也就各有所差、异，为了能够衡量和区别各种性能的润滑剂，规定了测定润滑剂物理化学性能和测定油品变化程度的各种检验项目——质量指标。1.润滑油类质量指标⑴.粘度是表示液体的粘滞程度，当液体受外力作用发生流动时，液体内摩擦阻力大小。粘度是润滑油的重要理化性能，也是润滑有的主要技术指标，机械设备润滑选油的主要依据。粘度的表示方法分为绝对粘度，动力粘度，相对粘度，其中相对粘度又分为赛氏粘度（美国习惯用），雷氏粘度（英国习惯用）和恩氏粘度（我国习惯用）。我过润滑油的年度单位一般采用运动粘度和恩氏粘度，运动粘度实际常用单位——厘斯smm2。影响粘度的因素：A：粘温特性——润滑油的粘度随温度的变化而改变的特性。一般说来，温度越高，粘度越小，温度越低，粘度越大。润滑油在50℃以下粘度变化越显著；50～100℃时比较缓慢；100℃以上变化则更小。不同的润滑油，其粘温特性会很大差异，粘温特性好的油，其粘度随温度变化而变化的幅度小，在使用中，有的油品需要在不用的温度下工作，有的油品则需要在同一机械上温度不同的几个部位工作，所以要求两好的粘温特性。评价粘温特性一般常用一下三中方法：①.粘度比——同一油品在50℃时运动粘度与100℃时的运动粘度的比值。秒毫米℃运动粘度，秒毫米℃运动粘度，粘度比2210050粘度比越小，说明油品的粘温特性越好，使用的温度范围越广。②.粘温系数——是指润滑油在0℃与100℃时的运动粘度之差，与该蛹在50℃时运动粘度比值，即501000粘温系数粘温系数越小，表示0～100℃的温度变化范围内，润滑油的年度变化程度越小，粘温特性越好。③.粘度指数——润滑油粘度随温度而改变的程度与标准润滑油比较的相对值（VI）。是目前最国际上应用最广泛的一种。在实际工作中，若已知50℃和100℃的运动粘度，可利用粘度指标直接查出。油品的粘度指数越大→粘温特性越好，粘度随温度变化越小，油品质量越好。B：压力与年度的关系一般情况随压力的增加而升高，在由于小于5MPa时变化很小，实际上可忽略不计。矿物油品只有在压力较大时，大于20MPa其粘度才显著变化，而当压力在100MPa时，则年度随压力增高而显著增大，不容忽视/在弹性流体润滑中，如齿轮啮合处的局部压力可高达4000MPa，此时矿物油已不再像蜡状固体。若压力在0～50MPa的范围内，粘压关系可用下列公式润滑油压力p时的动力粘度ape00——大气压下的液体的动力粘度a——指数（润滑油的粘压系数），与润滑油种类，油的温度有关。⑵.闪点在测定条件下，将润滑油加热蒸发出的油整齐与空气混合达到一定浓度时，与火焰接触产生短时闪火的最低温度（如果闪火后继续燃烧超过5秒时，这时最低温度叫燃点）。根据测定方法的不同，闪点可分为两种：开口闪点和闭口闪点。闪点是润滑油的生、，贮存、运输、特别是使用的一项重要的安全指标，闪点低的油品挥发行强，容易着火，安全性差（比如不是润滑油的汽油）。石油产品的安全性是根据闪点来分的，闪点在45℃以下的为易燃品（如汽油）45℃以上的是可燃品（如柴油润滑油）。选择润滑油时，经根据工作温度来考虑油品的闪点，一般对润滑油的闪点要求比工作问地高20～30℃，才能保证安全。例如空气压缩机汽缸润滑油的闪点不能低于240℃。润滑油在常温下工作，其闪点一般不会发生变化，但在电加热器的系统中→操作不当，油过热裂化而产生大量的画法物质，闪点会显著降低；若油中混入轻质燃料油（煤油、汽油、溶剂油等）其闪点也会降低。如机械油开口闪点230℃，闭口闪点200℃（差30℃）；机械油+0.5%汽油开口闪点200℃，闭口闪点80℃（差120℃）。一般轻质油在使用后其闪点℃或重质油的闪点降低8℃→应当换油。⑶.凝点在试验条件下，将油品冷却到失去流动性时的最高温度叫凝点。凝点是评定润滑油在低温下流动性的指标，在一定程度上，可以反映润滑油能够正常工作的最低温度界限，特别是低温工作的机器及冷冻设备用油的主要技术指标（北方与南方冬季温度不同，生产与室内安装机器的工作温度不同）。产生凝固的主要原因是油品中还有石蜡，在低温下，蜡结晶析出而形成的网状结构。在选择润滑油时，其凝点要比最低工作温度低5～10℃（最低工作温度要比凝点高5～10℃）。但在选择低温用的油时，应结合油品的凝点，低温粘度及粘温特性全面考虑。⑷.酸值中和1克润滑油品中酸性物质所需要的氢氧化钾（钠）的毫克数→该润滑油的酸值。润滑油中含有的有机酸（环烷酸是形成酸值的主要成分，酸值的大小可以说明润滑油的精制程度，深度精制的油，酸值较低，如汽轮机油的酸值在0.02毫克以下，酸值较高时，在高温、高压下引起腐蚀，油加剧氧化生成沉淀物）。测定酸值的作用：判断油中有机酸的含量，判断油的废旧程度，确定换油日期。⑸.机械杂质凡是呈沉淀或是悬浮于润滑油中，不溶于汽油或苯等溶剂，可以过滤出来的物质。用固体物质占润滑油质量的百分比来表示。固体物质一般为沙粒、锈皮、金属铁屑以及不溶于容积的沥青胶质和过氧化物等。测定方法按GB511～80《石油产品和添加剂机械杂质测定法》。机械杂志是油品的重要指标之一，它能够破坏油膜、油品老化变质、增加磨损、堵塞油路及过滤器。⑹.水分表示油品中含水量的百分数，优质的油品应不含有水分，测定方法按GB260～80《石油产品水分测定法》进行，是润滑油纯净性能质量指标之一。润滑油中水分主要是贮存、运输和使用过程中混进去的，如空气温度和湿度的变化，以及经常与水或水蒸汽接触的机械设备，都不可避免地使水混入润滑油中。危害：润滑剂中如果有水分存在，则含削弱油膜强度，降低润滑效率，并能加速油品氧化，当油中同时有水和低分子有机酸存在时，会严重腐蚀金属，并使设备锈蚀，易形成气泡，使供油间断，降低绝缘性增加导电性。要严格控制水分含量，一般不超过3%，对于一些有特殊要求的油品更要严格控制，液压油应控制在0.1%以下，汽轮机控制在0.2%以下。其他质量指标：残安⑺、灰分⑻、水溶性酸或碱⑼、腐蚀试验⑽，抗氧化安定性⑾、破乳性试验⑿、热氧化安定性⒀、颜色⒁（油中溶解的胶质、沥青含量愈高，颜色愈深）。2.润滑脂类质量指标⑴.外观通过目测和感官检验来控制其质量的一种检验项目。一般直接用肉眼观察，最好是用刮刀把它涂抹在玻璃杯上仔细地观察，涂抹厚度1～2mm，还可以用手捻压检查，检查内容是：润滑脂的颜色、光亮透明度、纤维结构、均匀性和有无折油以及有无硬性杂质等。⑵.工作锥入度（针入度）工作锥入度是表示润滑脂的粘度，为润滑脂稠度的指标，它表示润滑脂内阻力大小和流动性的强弱。用150克的标准锥体放在25℃润滑脂试样的表面，经过5秒后所穿入（自由陷入）的深度，以1/10毫米为单位，它是选择脂的主要指标。锥入度越大，稠度越小，说明脂越稀；反之，锥入度越小，稠度越大，脂越硬，润滑脂不易被挤掉，易维持油膜的存在，密封性能好，但摩擦阻力大，