齒輪箱潤滑油產生泡沫原因分析及應采取的措施

摘 要：文章針對陽城國際發電有限責任公司一期6*350MW機組配置的美國福斯特惠勒的D-10-D鋼球磨煤機齒輪箱潤滑油起泡沫原因進行分析，同時結合公司鋼球磨煤機的維護，提出了防止磨煤機齒輪油產生泡沫的方法。

關鍵詞：齒輪；潤滑；泡沫；抗泡；污染

陽城電廠鋼球磨煤機采用美國福斯特惠勒的D-10-D鋼球磨，設計為雙進雙出一次冷風正壓直吹式系統，每臺機組配有4臺磨煤機，全廠共安裝24臺磨煤機。該磨煤機的主要特點是：設備少，投資小，出力穩定，低負荷時也能保證煤粉細度；系統有較大的儲備能力，負荷響應速度快。該D-10-D鋼球磨煤機齒輪箱為美國費城齒輪公司制造，齒輪減速箱推介使用美孚MOBIL SHC 629進行潤滑，容量136升。

從2000年12月#1機組投運至今，陽城電廠的磨煤機齒輪箱多次發生潤滑油起泡，潤滑異常情況，為提高設備的健康狀況，這里對齒輪潤滑油的產生泡沫原因進行分析，并提出了幾點磨煤機在日常定檢、運行維護中應采取的防范措施。

1 潤滑油產生泡沫對設備造成的危害

潤滑油的壓縮性大，油泵效率下降，使供油不正常或使供油系統發生氣阻。從面造成摩擦部位斷油，產生磨損或燒結。

使潤滑油從呼吸孔和注油管中發生溢流或在油液面指示器中顯示假的液面，致使供油量不足。

潤滑油和空氣的接觸面積變大，促使油品加速氧化變質，縮短使用壽命。

向容器內充入的潤滑油減少，使泡沫消失的時間延長。若在油壓機內使用，會使液壓系統壓力不穩，冷卻能力下降，影響功率及速度泡沫產生，潤滑油表面張力下降，設備極壓接觸面形不成油膜，齒輪表面點蝕，嚴重的潤滑不良可造成斷裂。

2 潤滑油泡沫性質及測定方法

泡沫位于油表面。定義為大量空氣存于油中在油表面形成含油量少的結構。泡沫通常是表面現象。大多情況下在泡沫下面有足夠的油潤滑工作元件。如果在油位器底部可看見清晰油層，大多設備商是可接受的。如果清晰油可見，而且設備商也不擔心，試著找引起泡沫的機械原因。但不要加入抗泡劑。

使用的潤滑油應該有良好的空氣釋放值和抗泡性。潤滑油空氣釋放值是鑒定潤滑油的分離霧沫空氣的能力。測定方法是將試樣加熱到25℃、50℃和75℃，通過對試樣油品吹入過量的壓縮空氣（通氣7min），使試樣油激烈攪動，空氣在試樣中形成小氣泡（霧沫空氣）。停氣后試樣油中霧沫空氣休積減至0.2%的時間，該時間即為空氣釋放值。時間越短，表示該潤滑油的空氣釋放值越好。將200ML油樣放入100ML量筒內，按24℃、93℃、24℃三個溫度順序進行測定，每個程序通空氣5MIN（94ML/MIN），空氣通過氣體擴散后產生大量泡沫，記錄油面上的泡沫體積，稱為泡沫傾向。停止通氣后，泡沫不斷破滅，停止通氣10min后殘留的泡沫體積稱為泡沫穩定性，泡沫傾向/泡沫穩定性的體積越小，則表示該油品的抗泡性越好。因此，對使用中的潤滑油進行泡沫性質測定，可以判斷出是否因潤滑油質量變化而引起產生大量泡沫的主要原因。

3 潤滑油產生泡沫的原因

油箱設計不合理，油污染油質下降進入空氣——在機械設備運轉循環過程中，將空氣帶進油中面產生泡沫。進入空氣是少量空氣以極小的泡泡分布在整個油箱中。進入空氣與泡沫的處理不同，通常是完全分離的問題。它比泡沫更嚴重，會引起：泵穴蝕，油氧化等。進入空氣與溶解空氣不同。通常油中含8-12%的溶解空氣

在工業齒輪油、發動機潤滑油、液壓油及導軌油等各種油品中，含有種不同性質的添加劑，這些添加劑多數是極化性化合物，具有表面活性作用，促使油品產生氣泡。

潤滑油在使用過程中，由于氧化、分解而生成的一些膠質、瀝青質及油泥殘渣等都能促使起泡增多。由于油品在使用過程中老化變質，致使油品的表面張力下降，也會促使泡沫的產生。

4 在使用過程中如何防止潤滑油產生泡沫

抗泡方法：物理-機械抗泡和化學抗泡

抗泡濟物質特性：（1）抗泡劑不能溶于潤滑油中；（2）抗泡劑能均勻地分散在潤滑油中；（3）抗泡劑表面張力比潤滑油要小。

4.1 物理-機械抗泡

（1）消除雜質。塵土、煤粉是磨煤機潤齒輪箱潤滑油氣泡失控的罪魁。不僅是塵土本身，鈣也會吸附抗泡劑。查濾器及呼吸器是否有顆粒。在多塵的地方安裝過濾器。排氣口向下以免集塵尤其在塵土多的情況下。除去或減少導致潤滑油產生泡沫的物質。在裝油或換油之前應該對整個潤滑系統進行認真的清洗，尤其是要把清洗用的金屬清洗劑的殘留物清除干凈。（2）控制油箱空氣進入量。避免大量空氣進入油箱，進入的空氣釋放到油箱，系統中的齒輪轉動、擠壓會產生氣泡。若油箱通風不良齒輪攪動產生的氣泡無法消除。相反，若油箱存在壓力，當流體進入油箱后，壓力被釋放，表面一定的正壓會阻止溶解空氣釋放。首先消除進入空氣源，若不可能或氣泡太多無法釋放，試著讓流體沿著斜面流動，有足夠的時間暴露在空氣中。確保油箱接地。或擴大油箱面積，或換成合成油。（3）油面過高或過低。正確的油位很關鍵。油位高，運動件會帶入空氣。油位低會將氣泡帶到液面。應采取的措施是定期觀察油標，保證油位，防止急劇的溫度變化。在滾動軸承中，通用規則是油位在最底端珠子或滾柱的一半。太高容易起泡。（4）油箱設計維護。注重油箱設計對抗泡性的影響，濾氣堵是進入空氣的一個原因。如果沒有明顯的污染，氣泡會堵住濾器，濾器拆除會消失。注意硅藻土類濾芯也會引起空氣進入。應采取的措施是確保濾器正確安裝，定期檢查濾器或呼吸器是否破損、堵塞和過濾不足，并進行定清洗更換。改變吸入口沖下，減少顆粒進入。基本是保證汽泡有足夠的時間在表面積以利于釋放。（5）油溫變化。環境和設備的運行方式是造成潤滑油溫度急劇變化的主要原因。系統可根據實際情況增加冷卻裝置以控制油溫，防止急劇的溫度變化造成油質下降泡沫產生。

4.2 化學抗泡——添加抗泡劑

新系統，泡沫不消失。猛力搖動塞住的缸子看泡沫或進入的空氣能否在半小時內消失，若不能，取樣送試驗室看是否有污染尤其是硅，皂，清洗劑。硅的來源包括抗泡劑添加過多：含硅密封及降解硅密封。以及涂有硅密封的接頭。顆粒和滑脂會形成穩定的泡沫。在清洗劑存在時抗泡劑可能會失去作用。如EXXON系統清洗劑。高的機械減切會形成極小的泡泡難以升到表面。某些抗泡劑會吸附到裸露的金屬表面，從油中分離出來。

應采取的措施：排除硅污染。檢查滑脂或密封的可能污染。分析是否有清洗劑污染。消除污染源然后排空，清洗，再添加。徹底沖洗接頭。為方便安裝零件可使用硅油或稠油涂在表面而不使用滑脂。檢查高壓泵吸入端是否泄漏。查看油箱液體流動設計造成氣泡反復循環或沒有足夠的時間分離，并按本條建議相應處理。改變油品粘度或使用合成油也許會有幫助。如果問題來自抗泡劑消耗，應先確認沒有其他原因。應小心添加抗泡劑。

5 可能污染

（1）過多抗泡劑在平靜的系統中硅抗泡劑濃度為2-3PPM時易引起空氣進入。試驗證明在攪動系統中80PPM是可接受的。曾有傳聞在攪動系統中濃度超過200PPM時仍表現良好。應采取的措施：了解維護情況。通知操作人員長期添加抗泡劑的危害。（2）顆粒。顆粒就象產生氣泡的種子。抗泡劑也會吸附到表面降低作用。SPARTAN EP保持清潔添加劑在更換別的油品后會產生氣泡。它會溶解遺留的氧化產物，塵土及顆粒。

應采取的措施：通過過濾氣泡會恢復到正常水平。

從以上潤滑油泡沫產生原因可以看出，在日常工作中，我們可以采取調整油箱容積保持合理油量油位，做好定檢工作疏通呼吸器控制油箱空氣進入量消除泡沫釋放壓力，加強過濾清除油內雜質提高潤滑油品質等措施，結合化學抗泡方法添加適試量抗泡劑可有效避免和消除齒輪箱潤滑油泡沫產生，以及更換潤滑油等。

參考文獻

[1]美國福斯特惠勒.D-10-D磨煤機的安裝[Z].

[2]汪德濤.潤滑油技術手冊[Z].廣州機床研究所.