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發(fā)電機組潤滑技術的發(fā)展與應用
來源：
海南江發(fā)機電
日期：2016-09-28 16:22:06
點擊：2114
屬于：公司動態(tài)
設備潤滑是設備維護工作的重要組成部分，而且其作用日顯突出。設備潤滑工作包括潤滑管理與潤滑技術兩個范疇。近年來，潤滑技術發(fā)展迅速，在設備工程領域中的地位顯著提高，成為四大工程技術之一。
一、引言
各類機械設備都是靠其機構的運轉來實現(xiàn)其預定功能的。相互接觸的機器零件在運動中不可避免地產(chǎn)生摩擦，并導致機件產(chǎn)生磨損。摩擦依潤滑狀態(tài)不同可分為：干摩擦、邊界摩擦和液態(tài)摩擦。為了降低摩擦，減少磨損，降低能耗，提高設備運行效率，常用的措施就是在設備相對運動的部位進行潤滑。就邊界摩擦而言，其潤滑原理為：潤滑劑的分子與零件摩擦表面結合而形成邊界膜，從而不同程度地降低摩擦系數(shù)，減少或防止零件磨損。
用于設備潤滑的材料即潤滑劑，約有600余種。潤滑劑可以分為潤滑基體和潤滑添加劑兩大類。潤滑基體又分為天然潤滑劑和人工合成潤滑劑。
二、潤滑技術的發(fā)展與應用
當前，在設備潤滑技術發(fā)展中有四個方面值得關注，現(xiàn)分述如下。
1．合成油品的發(fā)展與應用
在天然油品中以礦物油應用最多。不論礦物潤滑油還是潤滑脂，都有明顯的潤滑效果與不足。天然潤滑油突出的缺點為：（1）油液的黏度隨工作環(huán)境溫度變化而變化，影響機器潤滑效果；（2）在空氣中易氧化變質，尤其在高溫情況下，其穩(wěn)定性較差；（3）摩擦系數(shù)偏大，運動功率消耗偏大；（4）油液不易降解，污染環(huán)境。
為了克服天然潤滑油存在的諸多問題，從20世紀30年代起，潤滑科技人員開始研制合成潤滑劑。美國、德國先后生產(chǎn)出各種規(guī)格的合成潤滑油，并逐步推廣應用。
合成潤滑油的優(yōu)點是：（1）良好的黏溫性能；（2）高溫抗氧化的穩(wěn)定性，使用期長，約為礦物油的六倍。因此，可減少換油次數(shù)，節(jié)約材料；（3）低揮發(fā)性；（4）降低摩擦系數(shù)20％－35％，降低功耗4.4％-13.5％，個別的達到30％以上；（5）有些品牌具有生物降解性，有利于環(huán)保。
合成潤滑油雖然價格較昂貴，一般為礦物油的4-5倍，但若選用適當，其總費用仍能減少，有的可減少1/2。
目前，世界工業(yè)發(fā)達國家普遍重視合成潤滑油的使用，尤其是在汽車上。如在美國，90％以上的汽油機和 60％以上的柴油機均采用多級合成油；在日本，100％的汽油機和52％的柴油機采用多級合成油。在我國則應用較少，僅有13％的汽油機和16％的柴油機使用了多級合成油。
2．精密過濾技術的發(fā)展與應用
為了保持機器潤滑油的潔凈度，在設備維護規(guī)程中均規(guī)定應對油液進行隨時或定時的過濾，去除雜質。但隨著對機器零件失效的深入分析發(fā)現(xiàn)，應用精密過濾技術有新的收獲。 運行中機器零件的失效主要表現(xiàn)為四種形式。對于防止斷裂、變形和腐蝕，特別是前兩種失效，已有比較可靠的解決方法。如從設計（包括對材料的選用、 制造和監(jiān)測等方面采取措施，而磨損地難以預防。
近年來，國中外的設備工程師通過試驗研究認為，機件磨損表現(xiàn)為摩擦磨損、黏附磨損和磨粒磨損三種形式。前兩種磨損通過良好的潤滑即可預防。對磨粒磨損的認識則不充分。大量實驗證明，油液中由金屬零件上脫落的顆粒雜質是造成零件磨損的主要原因。因此，應經(jīng)常檢測油液中磨粒的數(shù)量與形狀，做到及時清除。常用的方法就是對油液進行精密過濾，濾掉》5μm的雜質，其效果顯著。瑞典SKF軸承公司的試驗表明，清除油液中2～5μm的固體顆粒后，軸承的壽命可以延長10－50倍；日本BHP鋼鐵公司NSC軋鋼廠長期實行“潤
滑污染預防控制”取得顯著效果，設備故障由每年300余起降至85起，液壓泵更新率降低80％。
對于精密過濾技術，有的工程師稱其為“主動維護”，并定義為“對導致設備零件損壞（失效）的根源性因素進行監(jiān)測與控制，防止零件失效，降低設備故障，減少維修的一種積極措施。”有的學術論文把這種措施稱為“真正的預防維修”。據(jù)美國有關單位的報告分析，“主動維護” 以低成本保證設備液壓系統(tǒng)正常運轉所支出的費用為故障（事后）維修費用的1/180，為定期（預防）維修的1／130，為狀態(tài)（預知）維修的1/80。所以，它稱這種方式為第四代維修。
3．潤滑添加劑的發(fā)展與應用
隨著工業(yè)技術的進步和設備性能的提高，普通礦物潤滑油脂已難以滿足設備運轉的需求。為此，科技工作者開始研究在潤滑劑中加人少量 （3％－5％）特制物質，以改善其潤滑性能，這種特制物質被稱為潤滑添加劑。潤滑添加劑一般不改變潤滑基體的黏度等性能，也不與潤滑劑產(chǎn)生化學反應。綜合來看，潤滑添加劑有以下作用：（1）改善潤滑劑的性能。如增加油膜強度；（2）提高潤滑劑的工作適應性。如改善黏溫特性、降低油液凝點、消除油液中的泡沫等；（3）增加潤滑劑的穩(wěn)定性。如提高抗氧化性和抗腐蝕性；（4）改善零件表面
性能與工作狀況。如提高零件抗磨性，修復零件磨損，實現(xiàn)自適應功能。
目前，世界各國研制的潤滑添加劑已有11大類上千個品種，其中姣姣者為納米添加劑。該項技術大大提高了設備潤滑應用效果。
?。?）納米添加劑作用機理
當物質顆粒尺寸細小到納米級時，通常在1-100nrn范圍內，此時該物質本身的許多固有性能均發(fā)土質的變化。這種現(xiàn)象稱為納米效應。納米效應之一的表面與界面效應，將使?jié)櫥砑觿┘易瀹a(chǎn)生一次飛躍。
當物質粒子細化后，其表面積顯著增加，同時處于表面位置的原子分子數(shù)量也大幅增加。一般，粒度100nrn的粒子，其表面原子分子數(shù)僅占總原子分子數(shù)的 2％；粒度10nrn的粒子，表面原子分子數(shù)所占比例為20％；粒度1nm的粒子的表面原子分子數(shù)所占比例則達90％以上。
粒子表層原子分子的晶場環(huán)境和結合能與粒子內部原子分子不一樣。表層原子周圍缺少電子，有很多空鍵，表現(xiàn)為不飽和狀態(tài)，具有極高的化學活動能力。利用這種效應可以大大改善潤滑劑的效能。
?。?）納米添加劑性能分析
目前，納米添加劑主要有納米無機物、納米無機鹽、納米有機化合物、納米有機高分子材料和納米金屬五類。它們具備各自的優(yōu)異性能，最突出的有以下三個方面。
?、偬岣哂湍姸取Ｓ捎诩{米粒子的表面界面效應，當含有添加劑的潤滑油脂與零件摩擦表面接觸后，能形成納米吸附膜，并在運轉中形成納米反應膜。其強度遠遠超過傳統(tǒng)添加劑產(chǎn)生的物理吸附膜、化學吸附膜和化學反應膜。而且由于其粒度非常小，它可以鉆人微米級添加劑進不去的超細微縫隙，使?jié)櫥Ч选?/span>
?、谔岣咛砑觿┑膽腋∶芏群途鶆虺潭取Ｓ捎诩{米粒子粒度小、重量輕，所以它很容易長期穩(wěn)定地懸浮在潤滑油液中。如1粒1μm3的添加劑顆粒，當它細化為10nrn粒度的粒子后，其粒數(shù)可增至106粒。這被稱為納米粒子的體積效應和數(shù)量效應。上述性能是普通添加劑不具備的。
③實現(xiàn)對零件的修復功能。納米添加劑的修復功能體現(xiàn)在兩個方面。一方面，添加劑中的納米金屬粒子在催化劑的作用下與金屬零件表層結合，形成新的晶格結構，填平磨損痕跡。同時達到優(yōu)化摩擦副配合間隙的效果；另一方面，在運動零件發(fā)生極壓摩擦時，納米添加劑能在零件表面形成金屬陶磁保護層，使其硬度大大提高，從而防止零件產(chǎn)生新的磨損。
4．油氣潤滑技術
設備潤滑因設備結構和采用潤滑材料的不同有多種潤滑方式。比較先進的是自動定時給油裝置，其中以油霧潤滑應用較為普遍。
目前，潤滑工程師正在研究一種新的潤滑方式，即油氣潤滑技術。它比油霧潤滑在潤滑效果和油料消耗等方面都有明顯改善。
傳統(tǒng)的油霧潤滑是使油液被霧化成0.5－2μm的霧粒，隨壓縮空氣等速前進到機器中。而油氣潤滑是用步進式給油器以0.3-0.4MPa的壓縮空氣，以 30-80m/s的流速，定時、定量地將油滴以0.02-0.05m/s的速度噴到潤滑部位。
油氣潤滑的優(yōu)點主要有：（1）耗油量為油霧潤滑的1/10-1/30；（2）油液外溢少，有利于改善工作環(huán)境；（3）適用于高速、重載、高溫狀態(tài)下工作的零件的潤滑。
三、結語
上述幾種新潤滑技術確有其突出的優(yōu)越性，但任何先進技術都有其適用范圍，且上述潤滑技術有的是國外的經(jīng)驗。潤滑工程師在采用新的潤滑技術與潤滑材料時，應根據(jù)自己設備的結構與運行狀況合理選用，以取得最佳效果。
一、引言
各類機械設備都是靠其機構的運轉來實現(xiàn)其預定功能的。相互接觸的機器零件在運動中不可避免地產(chǎn)生摩擦，并導致機件產(chǎn)生磨損。摩擦依潤滑狀態(tài)不同可分為：干摩擦、邊界摩擦和液態(tài)摩擦。為了降低摩擦，減少磨損，降低能耗，提高設備運行效率，常用的措施就是在設備相對運動的部位進行潤滑。就邊界摩擦而言，其潤滑原理為：潤滑劑的分子與零件摩擦表面結合而形成邊界膜，從而不同程度地降低摩擦系數(shù)，減少或防止零件磨損。
用于設備潤滑的材料即潤滑劑，約有600余種。潤滑劑可以分為潤滑基體和潤滑添加劑兩大類。潤滑基體又分為天然潤滑劑和人工合成潤滑劑。
二、潤滑技術的發(fā)展與應用
當前，在設備潤滑技術發(fā)展中有四個方面值得關注，現(xiàn)分述如下。
1．合成油品的發(fā)展與應用
在天然油品中以礦物油應用最多。不論礦物潤滑油還是潤滑脂，都有明顯的潤滑效果與不足。天然潤滑油突出的缺點為：（1）油液的黏度隨工作環(huán)境溫度變化而變化，影響機器潤滑效果；（2）在空氣中易氧化變質，尤其在高溫情況下，其穩(wěn)定性較差；（3）摩擦系數(shù)偏大，運動功率消耗偏大；（4）油液不易降解，污染環(huán)境。
為了克服天然潤滑油存在的諸多問題，從20世紀30年代起，潤滑科技人員開始研制合成潤滑劑。美國、德國先后生產(chǎn)出各種規(guī)格的合成潤滑油，并逐步推廣應用。
合成潤滑油的優(yōu)點是：（1）良好的黏溫性能；（2）高溫抗氧化的穩(wěn)定性，使用期長，約為礦物油的六倍。因此，可減少換油次數(shù)，節(jié)約材料；（3）低揮發(fā)性；（4）降低摩擦系數(shù)20％－35％，降低功耗4.4％-13.5％，個別的達到30％以上；（5）有些品牌具有生物降解性，有利于環(huán)保。
合成潤滑油雖然價格較昂貴，一般為礦物油的4-5倍，但若選用適當，其總費用仍能減少，有的可減少1/2。
目前，世界工業(yè)發(fā)達國家普遍重視合成潤滑油的使用，尤其是在汽車上。如在美國，90％以上的汽油機和 60％以上的柴油機均采用多級合成油；在日本，100％的汽油機和52％的柴油機采用多級合成油。在我國則應用較少，僅有13％的汽油機和16％的柴油機使用了多級合成油。
2．精密過濾技術的發(fā)展與應用
為了保持機器潤滑油的潔凈度，在設備維護規(guī)程中均規(guī)定應對油液進行隨時或定時的過濾，去除雜質。但隨著對機器零件失效的深入分析發(fā)現(xiàn)，應用精密過濾技術有新的收獲。 運行中機器零件的失效主要表現(xiàn)為四種形式。對于防止斷裂、變形和腐蝕，特別是前兩種失效，已有比較可靠的解決方法。如從設計（包括對材料的選用、 制造和監(jiān)測等方面采取措施，而磨損地難以預防。
近年來，國中外的設備工程師通過試驗研究認為，機件磨損表現(xiàn)為摩擦磨損、黏附磨損和磨粒磨損三種形式。前兩種磨損通過良好的潤滑即可預防。對磨粒磨損的認識則不充分。大量實驗證明，油液中由金屬零件上脫落的顆粒雜質是造成零件磨損的主要原因。因此，應經(jīng)常檢測油液中磨粒的數(shù)量與形狀，做到及時清除。常用的方法就是對油液進行精密過濾，濾掉》5μm的雜質，其效果顯著。瑞典SKF軸承公司的試驗表明，清除油液中2～5μm的固體顆粒后，軸承的壽命可以延長10－50倍；日本BHP鋼鐵公司NSC軋鋼廠長期實行“潤
滑污染預防控制”取得顯著效果，設備故障由每年300余起降至85起，液壓泵更新率降低80％。
對于精密過濾技術，有的工程師稱其為“主動維護”，并定義為“對導致設備零件損壞（失效）的根源性因素進行監(jiān)測與控制，防止零件失效，降低設備故障，減少維修的一種積極措施。”有的學術論文把這種措施稱為“真正的預防維修”。據(jù)美國有關單位的報告分析，“主動維護” 以低成本保證設備液壓系統(tǒng)正常運轉所支出的費用為故障（事后）維修費用的1/180，為定期（預防）維修的1／130，為狀態(tài)（預知）維修的1/80。所以，它稱這種方式為第四代維修。
3．潤滑添加劑的發(fā)展與應用
隨著工業(yè)技術的進步和設備性能的提高，普通礦物潤滑油脂已難以滿足設備運轉的需求。為此，科技工作者開始研究在潤滑劑中加人少量 （3％－5％）特制物質，以改善其潤滑性能，這種特制物質被稱為潤滑添加劑。潤滑添加劑一般不改變潤滑基體的黏度等性能，也不與潤滑劑產(chǎn)生化學反應。綜合來看，潤滑添加劑有以下作用：（1）改善潤滑劑的性能。如增加油膜強度；（2）提高潤滑劑的工作適應性。如改善黏溫特性、降低油液凝點、消除油液中的泡沫等；（3）增加潤滑劑的穩(wěn)定性。如提高抗氧化性和抗腐蝕性；（4）改善零件表面
性能與工作狀況。如提高零件抗磨性，修復零件磨損，實現(xiàn)自適應功能。
目前，世界各國研制的潤滑添加劑已有11大類上千個品種，其中姣姣者為納米添加劑。該項技術大大提高了設備潤滑應用效果。
?。?）納米添加劑作用機理
當物質顆粒尺寸細小到納米級時，通常在1-100nrn范圍內，此時該物質本身的許多固有性能均發(fā)土質的變化。這種現(xiàn)象稱為納米效應。納米效應之一的表面與界面效應，將使?jié)櫥砑觿┘易瀹a(chǎn)生一次飛躍。
當物質粒子細化后，其表面積顯著增加，同時處于表面位置的原子分子數(shù)量也大幅增加。一般，粒度100nrn的粒子，其表面原子分子數(shù)僅占總原子分子數(shù)的 2％；粒度10nrn的粒子，表面原子分子數(shù)所占比例為20％；粒度1nm的粒子的表面原子分子數(shù)所占比例則達90％以上。
粒子表層原子分子的晶場環(huán)境和結合能與粒子內部原子分子不一樣。表層原子周圍缺少電子，有很多空鍵，表現(xiàn)為不飽和狀態(tài)，具有極高的化學活動能力。利用這種效應可以大大改善潤滑劑的效能。
?。?）納米添加劑性能分析
目前，納米添加劑主要有納米無機物、納米無機鹽、納米有機化合物、納米有機高分子材料和納米金屬五類。它們具備各自的優(yōu)異性能，最突出的有以下三個方面。
?、偬岣哂湍姸取Ｓ捎诩{米粒子的表面界面效應，當含有添加劑的潤滑油脂與零件摩擦表面接觸后，能形成納米吸附膜，并在運轉中形成納米反應膜。其強度遠遠超過傳統(tǒng)添加劑產(chǎn)生的物理吸附膜、化學吸附膜和化學反應膜。而且由于其粒度非常小，它可以鉆人微米級添加劑進不去的超細微縫隙，使?jié)櫥Ч选?/span>
?、谔岣咛砑觿┑膽腋∶芏群途鶆虺潭取Ｓ捎诩{米粒子粒度小、重量輕，所以它很容易長期穩(wěn)定地懸浮在潤滑油液中。如1粒1μm3的添加劑顆粒，當它細化為10nrn粒度的粒子后，其粒數(shù)可增至106粒。這被稱為納米粒子的體積效應和數(shù)量效應。上述性能是普通添加劑不具備的。
③實現(xiàn)對零件的修復功能。納米添加劑的修復功能體現(xiàn)在兩個方面。一方面，添加劑中的納米金屬粒子在催化劑的作用下與金屬零件表層結合，形成新的晶格結構，填平磨損痕跡。同時達到優(yōu)化摩擦副配合間隙的效果；另一方面，在運動零件發(fā)生極壓摩擦時，納米添加劑能在零件表面形成金屬陶磁保護層，使其硬度大大提高，從而防止零件產(chǎn)生新的磨損。
4．油氣潤滑技術
設備潤滑因設備結構和采用潤滑材料的不同有多種潤滑方式。比較先進的是自動定時給油裝置，其中以油霧潤滑應用較為普遍。
目前，潤滑工程師正在研究一種新的潤滑方式，即油氣潤滑技術。它比油霧潤滑在潤滑效果和油料消耗等方面都有明顯改善。
傳統(tǒng)的油霧潤滑是使油液被霧化成0.5－2μm的霧粒，隨壓縮空氣等速前進到機器中。而油氣潤滑是用步進式給油器以0.3-0.4MPa的壓縮空氣，以 30-80m/s的流速，定時、定量地將油滴以0.02-0.05m/s的速度噴到潤滑部位。
油氣潤滑的優(yōu)點主要有：（1）耗油量為油霧潤滑的1/10-1/30；（2）油液外溢少，有利于改善工作環(huán)境；（3）適用于高速、重載、高溫狀態(tài)下工作的零件的潤滑。
三、結語
上述幾種新潤滑技術確有其突出的優(yōu)越性，但任何先進技術都有其適用范圍，且上述潤滑技術有的是國外的經(jīng)驗。潤滑工程師在采用新的潤滑技術與潤滑材料時，應根據(jù)自己設備的結構與運行狀況合理選用，以取得最佳效果。