螺杆压缩机润滑油的选择与应用.doc

螺杆压缩机润滑油的选择与应用螺杆压缩机油对于喷油螺杆压缩机的可靠性，经济性和寿命影响非常大。但是螺杆压缩机油的选择与应用常常被商业炒作所误导。润滑油的类型和换油周期是热炒的焦点。从换油周期看，绝大多数品牌的矿物油都能满足需要，因为换油周期基本不取决于油品质量。压缩机工作过程中形成的对润滑油的污染是确定换油周期的最主要因素。普通空气过滤器的过滤精度一般不会高于5微米，随工作时间的延续空滤器的过滤精度在不断恶化，所以一定时间后必然有相当数量的尘埃进入到压缩机系统内部并混合在润滑油中。油分罐的材料是碳钢，油分罐内的气体是湿度很高的空气，尽管油分罐内部空气温度保持在压力露点以上，但油分罐壁面温度在内外温差的作用下通常都在压力露点以下，即油分罐内壁挂水是无法避免的。水不仅混入到润滑油中，水还会导致油分罐内壁生锈。锈蚀产物必然混入到润滑油中。螺杆压缩机的油过滤器过滤精度一般不会高于15微米，所以小于15微米的尘埃和氧化物将伴随润滑油在系统中循环，油过滤器对润滑油含水没有任何分离过滤作用。微小的尘埃和氧化物以悬浮物的形式混合在润滑油中，很难利用重力和长时间停机将其分离出来。随着时间的推移，混合在润滑油内的尘埃、氧化物和水，将达到不可容忍的地步。一般情况下，20003000小时后，尽管润滑油本身的各项指标没有太大变化，但杂质含量已经足以加速轴承和轴封的磨损。所以换油周期的确定不能单纯依据润滑油本身的各项指标，杂质含量应该是主要判据。一些不诚实的经营者，无视螺杆压缩机的实际工作条件，提出8000小时或12000小时的换油周期，甚至永不更换的润滑油，听信这种炒作势必给用户带来不良后果。至今没有任何螺杆压缩机润滑油品牌宣称已经能够净化三项杂质对系统的污染。到目前为止，减缓三项杂质对系统污染的最有效方法是3000小时左右更换一次润滑油，大部分杂质会伴随润滑油排出系统。杂质对润滑油的污染不会因为矿物油，半合成油、硅油或合成油而有所不同。所以对于一般用途的螺杆压缩机，使用寿命在4000小时以内的矿物油即可。对于每分钟4000转以上的高转速螺杆压缩机和内部含变速齿轮的螺杆压缩机，润滑油的选择应十分慎重。螺杆压缩机主要靠润滑油吸收压缩热，而油气之间的热交换需要时间，在较低转速下，热量的产生和油气之间的热交换基本是同步的，即机头内不会产生高温。但是机头转速一旦提高到一定程度，油气之间的热交换将明显滞后，润滑油将接触高温气体，所以转速越高，润滑油的积碳倾向越明显。高速机头常常发生无故障积碳现象，明显缩短润滑油、油过滤器和油分滤芯的使用寿命。螺杆压缩机内置变速齿轮通过很小的接触面传递较大功率，润滑油的负荷是很大的，对润滑油的要求和对润滑系统的要求远远高于螺杆压缩机机头。螺杆压缩机对杂质含量的容忍程度，对于齿轮而言是不能允许的。螺杆压缩机启动过程中的油压缺失对于齿轮来说是致命的。从润滑角度看，螺杆压缩机内置变速齿轮是一个严重的设计缺陷。压缩机价格以平均每立方8000元计算：两台离心压缩机（开一备一）总价为176万元，高压开关柜、软启动柜和后冷却器每套需外加20万。合计216万元。三台螺杆压缩机（开二备一，380V）总价为134.4万元，内含开关柜和后冷却器。选购离心压缩机前必须考虑的六个问题离心压缩机具有单机流量大，压缩空气不含油的特点，但是从节能和可靠性角度分析，离心压缩机不适用于许多领域。原因如下：1、转速过高离心压缩机采用多油契可倾瓦滑动轴承，小齿轮和叶轮的转速一般在每分钟3万转左右，对润滑油和润滑系统的要求非常严格，润滑系统的任何瑕疵都易造成重大事故。螺杆压缩机转速一般低于每分钟3千转，采用滚动轴承，利用自身气体压力驱动润滑油循环，对润滑油品质的变化耐受性较好。2、备机成本高 对可靠性要求较高的生产线，必须设置备用空压机；离心压缩机单台流量一般在100 立方每分钟到几百立方每分钟，备一台离心压缩机相当于多采购一台大型压缩机。如果采用离心压缩机开一备一方案，产气量200立方每分钟的空压站必须备一台 200立方每分钟离心机，即采购容量达400立方每分钟。如果采用螺杆机开三备一方案，产气量200立方每分钟的空压站只须备一台70立方每分钟螺杆机， 即采购容量仅280立方每分钟。按每立方1万元的市场均价计算，产气量200立方每分钟的空压站，使用螺杆机比使用离心机节省100多万投资。3、流量调节方式耗能高 离心压缩机不可以关闭进气口，当生产线用气量减少或暂时不用气时，必须采用放空方式消耗离心压缩机的产气。耗能巨大。 螺杆压缩机可以采用关闭进气口的方式暂停供气，卸载状态仅消耗30%的额定功率。同时还可以采用关停部分压缩机调节产气量。所以对于用气量变化超过15%的生产线不宜采用离心压缩机。4、备机启动时间长，起不到备机作用， 对于生产线而言，主压缩机一旦出现故障，备机必须保证立即供气，其间隔时间一般按秒计算。螺杆压缩机可以在15秒以内完成启动过程，而离心压缩机需要数分钟。所以采用离心机做备机，往往会造成供气中断。5、不便于余热回收利用。离心压缩机基本都采用水冷结构，如果冷却水温升超过10度，易造成管壁结垢，所以离心压缩机的余热无法回收。螺杆压缩机输入功率90%被润滑油吸收，并转化为热量，油分罐中润滑油温度一般80度左右，采用专用换热器，可以回收绝大部分热量，可以用于制取60度以上热水，或制取40度以上暖气，满足一般企业生活用热水或冬季取暖需要，可以取代常压锅炉供滑片机PK离心机用滑片压缩机是最理想的压缩机结构形式节能和可靠是对压缩机的最基本要求。而滑片压缩机是兼备节能和可靠的最佳机型。一、内间隙最小压缩机机头内部一般是有间隙的，有间隙必然有泄漏，压缩机处于静止状态时，在一定压力下排气侧向进气侧的泄漏是个常数，并且基本不随转速或排气量变化，转速或排气量变化仅仅改变机头的相对泄漏量，即泄漏量与进气量的比值。气体从排气侧向进气侧泄漏严重影响压缩机性能，回流气体不仅加热了进气，使气体更难以压缩，同时回流气体被反复压缩，不断地额外消耗一部分电机功率，气体穿越缝隙造成的吹哨子声是机头噪音的主要成分。提高机头转速是降低相对泄漏量的主要手段，但是提高转速造成摩擦磨损增大，轴承寿命缩短，机器可靠性降低。不同机种间隙的长度有很大差异，这种差异严重影响到机器效率。活塞压缩机主要采用接触密封，其内间隙最小，因此活塞压缩机至今仍然是效率最高的机种，活塞压缩机的缺点是可靠性受气阀故障较高的影响因而偏低。双螺杆间隙长度远远大于活塞压缩机，只有大幅度减小间隙宽度才能接近活塞机间隙值，因此双螺杆压缩机机头加工精度大大高于活塞压缩机。而单螺杆的间隙长度是双螺杆的2倍，要达到双螺杆的密封效果加工精度必须高于双螺杆。除滑片式压缩机外，包括涡旋压缩机机在内的所有回转压缩机，都是采用间隙密封。采用间隙密封的压缩机减小泄漏的主要手段是提高加工精度，向压缩腔喷油，用润滑油填充部分间隙也是改善密封水平的主要措施。无油螺杆压缩机由于无法利用润滑油填充间隙，所以往往通过降低单级压差，提高转速改善内泄漏，尽管如此无油螺杆压缩机的效率依然低于喷油螺杆压缩机。滑片式压缩机是唯一采用采用接触密封的回转式压缩机，所以滑片式压缩机的间隙最小，最接近活塞压缩机，同其它回转式压缩机一样滑片式压缩机工作时也可以向工作腔大量喷油进一步改善密封水平，所以滑片式压缩机的内泄漏最小。滑片式压缩机是唯一在1000转/分钟左右的转速下仍具有极高效率的机型。可靠性和节能兼而有之。2、取得合理间隙的制造成本最低活塞压缩机的工作腔是简单的圆柱体和圆孔，用普通的加工设备就可以取得合理间隙，所以取得合理间隙的成本很低，由于采用的都是通用设备，投资风险也较小。螺杆压缩机曲面复杂，必须使用昂贵的高精度专用设备和量仪才能保证加工质量；设备对厂房的温湿度也有严格要求；由于专用刀具费用高，为降低加工成本往往需要在一次装夹中使用完刀具寿命，极易造成零件库存巨大，造成资金积压。单螺杆和涡旋机亦是如此。回转压缩机中只有滑片压缩机用普通的加工设备就可以取得合理间隙。3、间隙不随时间变化机器是要磨损的。由于磨损造成间隙增大，导致压缩机长期运行后效率下降。活塞压缩机的活塞环切口长期运行后会增大，导致效率下降。单螺杆压缩机的星轮磨损后导致间隙增大，效率下降。双螺杆压缩机止推轴承磨损后，排气端的端面间隙增大，导致内泄漏增大，效率下降。滑片压缩机的滑片虽然也在磨损，但是它能够自动补偿，不会因磨损增大间隙，所以滑片压缩机的效率可以长期保持不变。对磨损的自动的即时的补偿是保持泄漏量不随时间变化的必要条件，所有已知的压缩机结构形式中只有滑片压缩机具备这一特征。 供双螺杆PK单螺杆用单螺杆压缩机六大死穴1、内部间隙长度过大单螺杆机头的回转件由一根螺杆、两个星轮组成，实际是三转子的机器，由于转子多，所以内部间隙的长度是双螺杆机头的两倍。间隙对螺杆压缩机的性能水平和能耗影响很大。如果要求单螺杆压缩机达到双螺杆压缩机同样的性能和能耗水平，单螺杆的内部间隙值必须比双螺杆减小一半。这样会造成间隙过小，不仅加工成本高，装配难度大，机器也不稳定。2、关键零件接触形式为滑动摩擦单螺杆压缩机转子与星轮之间是滑动摩擦，类似刹车时汽车轮胎与地面的关系；双螺杆两转子之间是滚动接触，类似行使中汽车轮胎与地面的关系。滑动摩擦造成的磨损比滚动接触大的多，所以单螺杆压缩机的星轮是易损件，是主要耗材，每年必须在用户现场更换一至三次。由于磨损严重，单螺杆机头在运转500小时后性能参数就开始恶化。而双螺杆转子由于不存在摩擦，寿命至少是20年，机器性能保持时间不少于5年，机头中没有耗材。3、缺乏高精度的加工手段国际上有四大著名机床厂为双螺杆机头制造转子磨床，所以双螺杆机头的加工精度有充分的工艺保障。至今国内外没有任何知名机床厂为单螺杆转子和星轮的加工提供工艺手段。当前单螺杆厂家都是用土设备在加工关键零部件，且都是采用铣削加工，加工精度远远达不到理论要求。没有工艺保障手段的机种不可能达到需要的精度，它的性能和质量就是空中楼阁。4、分度困扰单螺杆压缩机的星轮为11等分，由于360度不可能被11除尽，所以转子与星轮间的装配间隙不能均匀一致，理论上不可能达到理想啮合，于是噪音和振动成为不可避免的。5、 维护困难单螺杆压缩机的转子和星轮呈空间正交，至少需要六套轴承，轴承座的同心、垂直、对称等位置精度无法同时保证；单螺杆压缩机的装配工艺需要在机体上设八个操作孔，机体的刚性被严重削弱；用户在使用现场更换易损件后，无法恢复出厂时的装配精度，所以单螺杆机头一经维护性能就不再能达到出厂水平。6、润滑油更换周期短单螺杆压缩机由于转子与星轮之间为滑动摩擦，摩擦部位局部温度较高，高温加速润滑油老化。所以单螺杆压缩机润滑油的更换周期比双螺杆要短的多。由于以上各种因素，业内的跨国公司及知名企业都不做单螺杆压缩机。从事单螺杆压缩机生产的企业主要基于该机种加工设备投资少，机头制造成本低，主要面向价格优先型的较为贫困的客户群体。国内部分单螺杆压缩机企业在完成原始积累后纷纷放弃了该机种，转而生产双螺杆压缩机。内置变速齿轮是螺杆压缩机的一个严重设计缺陷为了降低生产成本，采用较少的转子规格覆盖尽可能宽广的机器型谱，多数机头制造商，甚至一些著名品牌的公版机头供应商都给每一款机头规划了很宽的使用范围，或通过皮带变速或通过内置齿轮副变速。稍有机头设计经验的专业人士都知道，任何一款机头都是针对一特定的技术条件设计的。例如：一、喷油量是影响机器性能的一个重要参数，喷油量仅仅取决于机头内喷油孔口的通径和油分罐内压，与机头转速或机头排气量无关。在特定设计条件下，即一定的机头转速或机头排气量下，油气混合呈最佳比例。偏离特定设计条件，拉高转速，机头排气量有显著上升，但由于喷油量与转速无关，所以油气混合比例会严重偏离最佳值，导致机器效率和可靠性降低，积碳倾向加大。二、排气孔口是针对特定的排气压力设计的，当压力达到排气压力时，工作容积与排气孔口接通开始排气过程；如果机器排气压力偏离机头设计压力，既机头内外压比不一致时，机头必然是在过压缩或欠压缩状态下工作，排气孔口处发生喘振，导致机器效率降低，噪音和振动加大，缩短轴承寿命。目前市面上的公版机头都是针对0.70.8MPa排气压力设计的，用于1MPa排气压力的机器已经属于严重偏离设计条件。三、压缩过程指数是一个较深层次的设计参数，也是一个严重影响机器效率的重要参数。它表征压缩过程中油气之间热交换的完善程度，由于油气之间的热交换需要时间，所以机头转速越低，压缩过程中油气之间的热交换越及时、越完善，压缩过程越接近工程热力学追求的理想的等温压缩过程。油气之间及时的热交换可以保证压缩过程中温度平稳上升，并且始终低于限定值。过度拉高机头转速，油气之间的热交换呈滞后状态，不仅压缩过程指数严重偏高，造成耗能增大，所造成的瞬时高温会还会加剧润滑油积碳。四、滚动轴承的工作期限是以特定运转条件下的旋转圈数表征的。在旋转圈数一定的条件下，机头转速越高，就意味着按时间计算的轴承寿命越短。机头轴承选型是按照公认的设计规范确定轴承寿命的，拉高机头转速就意味着缩短轴承寿命。其次排气压力严重影响轴承负荷，计算轴承寿命的基础是按照特定的排气压力，如0.70.8MPa，如果将同一款机头用于较高排气压力，轴承寿命将明显缩短。五、从润滑角度考虑，通过内置齿轮副变速的机头存在严重的设计缺陷。其一，变速齿轮副借助很小的接触面，传递很大的功率，对润滑系统和润滑油的要求较高。螺杆压缩机的润滑油中混合有大量的粉尘、锈蚀物和水份，油过滤器的精度一般在15微米到20微米，远远满足不了齿轮润滑的需要。针对螺杆压缩机油的许多添加剂并不适合齿轮润滑的需要。其二，机器卸载时，满足机头润滑所需的压力仅需0.20.3MPa，机器的空载功率明显低于加载功率。而齿轮润滑所需压力一般在0.4MPa以上，对于通过内置齿轮副变速的机头，机器卸载时的油分罐内压必须维持在0.40.6MPa，所以机器的空载功率较高，显著影响运行费用。其三，机器启动过程中，油分罐内压的建立需要较长时间，对于通过内置齿轮副增速的机头，瞬间就提高到较高转速，所以在启动过程中齿轮副是在基本没有油压或者说没有润滑的条件下高速运转，齿轮承受着较大磨损。实践与上述分析十分吻合，含内置变速齿轮的机头普遍存在噪音高