工業(yè)潤(rùn)滑油的“頑疾”
——?dú)馊楝F(xiàn)象解析

何天宇，楊永明，張剛，達(dá)選剛

(1.中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)中心，上海201800；2.中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司蘭州銷售分公司，甘肅 蘭州730060)

0 引言

工業(yè)潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中常會(huì)受到氣體污染而表現(xiàn)出多種狀態(tài)，把潤(rùn)滑油受到氣體污染后呈現(xiàn)出的“乳化狀態(tài)”稱為工業(yè)潤(rùn)滑油的“氣乳現(xiàn)象”；之所以把這一問(wèn)題定界在工業(yè)潤(rùn)滑油范疇，因?yàn)闅馊楝F(xiàn)象常見(jiàn)于工業(yè)設(shè)備潤(rùn)滑管理中，其本質(zhì)是進(jìn)入油液循環(huán)系統(tǒng)的氣體通過(guò)油泵被強(qiáng)力攪拌后，以細(xì)微的氣泡形態(tài)分散在油品中，使油品外觀以乳化狀態(tài)出現(xiàn)在工業(yè)用戶稀油站油箱或管道視窗中，清晰可見(jiàn)，當(dāng)然，這種現(xiàn)象并不僅僅出現(xiàn)在工業(yè)設(shè)備中；有些專業(yè)人員稱之為“氣霧”或“油霧”現(xiàn)象，由于“氣霧”或“油霧”均不能形象地描述氣體重度污染時(shí)的狀態(tài)，故本文以“氣乳”名之。通常，潤(rùn)滑油的氣乳現(xiàn)象多發(fā)生在兩個(gè)階段，一是設(shè)備啟動(dòng)階段，包括初次使用或維修換油啟用階段；二是設(shè)備故障階段，主要是油泵吸油環(huán)節(jié)出現(xiàn)“氣隙”(本文指因腐蝕、震動(dòng)或密封材料老化等因素在吸油環(huán)節(jié)形成的細(xì)小氣體通道)或吸空狀態(tài)的時(shí)候；對(duì)此，只要了解氣乳現(xiàn)象狀態(tài)及產(chǎn)生原因，便可以針對(duì)性采取措施進(jìn)行防范和處理。

1 不同油品氣乳現(xiàn)象的表現(xiàn)形態(tài)

按氣體污染程度，即氣體進(jìn)入油品中量的多少，氣乳現(xiàn)象大體可分為輕度和重度兩種表現(xiàn)形態(tài)，氣乳現(xiàn)象與油品含水乳化的本質(zhì)區(qū)別在于油品靜止后，前者，油品外觀會(huì)逐漸變清亮；而后者，油品會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持渾濁或不透明狀態(tài)，含水量較多時(shí)會(huì)分離出游離水。

1.1 輕質(zhì)潤(rùn)滑油的氣乳現(xiàn)象

對(duì)于液壓油、汽輪機(jī)油等黏度較低的輕質(zhì)潤(rùn)滑油而言，氣乳現(xiàn)象多發(fā)生在設(shè)備啟動(dòng)階段，對(duì)于管線復(fù)雜、線路較長(zhǎng)系統(tǒng)，易將系統(tǒng)中留存的氣體帶入循環(huán)油中。由于輕質(zhì)潤(rùn)滑油具有良好的空氣釋放性能，在適宜的循環(huán)倍率下，氣體會(huì)在油箱中逐漸釋放出，排除油泵吸油環(huán)節(jié)存在氣隙或潤(rùn)滑油因長(zhǎng)期使用空氣釋放性能下降，系統(tǒng)“氣乳”現(xiàn)象會(huì)逐步減輕，直至消失。

1.2 重質(zhì)潤(rùn)滑油的氣乳現(xiàn)象

對(duì)于工業(yè)齒輪油這類高黏度重質(zhì)潤(rùn)滑油而言，特別是在鋼鐵、水泥等企業(yè)工業(yè)齒輪油油箱，一些企業(yè)由于設(shè)備長(zhǎng)期使用，系統(tǒng)密封性能下降導(dǎo)致的氣隙問(wèn)題更為普遍，隨之產(chǎn)生的氣乳現(xiàn)象亦層出不窮，成為終端用戶主要投訴熱點(diǎn)之一。由于重質(zhì)潤(rùn)滑油空氣釋放性能相對(duì)較差，出現(xiàn)氣隙時(shí)，會(huì)導(dǎo)致循環(huán)油長(zhǎng)期呈現(xiàn)輕度或重度氣乳現(xiàn)象。

工業(yè)齒輪油由于黏度較高，一旦發(fā)生氣乳問(wèn)題，分散在油中的細(xì)小氣泡難以在短時(shí)間內(nèi)排除，在動(dòng)態(tài)條件下油液外觀會(huì)持續(xù)呈現(xiàn)乳化狀態(tài)，氣乳程度與吸入空氣量多少相關(guān)，重度氣乳現(xiàn)象必然引發(fā)質(zhì)量投訴。

與輕質(zhì)潤(rùn)滑油大多情況只出現(xiàn)輕度氣乳現(xiàn)象不同，重質(zhì)工業(yè)潤(rùn)滑油使用中輕度、重度氣乳現(xiàn)象均比較常見(jiàn)。圖1是典型的輕度氣乳現(xiàn)象，其特征是外觀呈渾濁均質(zhì)狀態(tài)，運(yùn)行油色度深淺因使用周期長(zhǎng)短而存在差異，無(wú)明顯泡沫，靜止后油液能在較短時(shí)間內(nèi)變清亮，其外觀渾濁是循環(huán)油中含有大量細(xì)小氣泡所致，可用透明容器采樣觀測(cè)靜止前后的外觀變化進(jìn)行確認(rèn)。圖2是典型的重度氣乳現(xiàn)象，其特征是運(yùn)行油外觀整體呈糊狀，其中夾雜大量氣體，油液體積明顯增加，甚至溢出油箱，但靜止后油液依然會(huì)逐漸清亮，且需要較長(zhǎng)時(shí)間。

圖1 輕度氣乳現(xiàn)象

圖2 重度氣乳現(xiàn)象

1.3 氣隙對(duì)氣乳現(xiàn)象的影響

氣乳現(xiàn)象不是簡(jiǎn)單的機(jī)械攪拌將空氣帶入運(yùn)行油中，而是進(jìn)入循環(huán)油中的空氣通過(guò)油泵時(shí)被強(qiáng)力分散的結(jié)果。由于吸油口多置于油箱中下部，兼有油箱隔板分離作用，油位正常情況下可以排除從吸油口位置進(jìn)入大量空氣的可能性；同時(shí)，由于管道留存氣體體積有限，對(duì)系統(tǒng)的影響也是有限，故設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的氣乳現(xiàn)象，大多情況下是因?yàn)槲凸芘c油泵接口松動(dòng)或泵體密封不佳所致；需要明確的是，出現(xiàn)重度氣乳狀態(tài)的潤(rùn)滑系統(tǒng)必然存在明顯的吸氣現(xiàn)象。

圖3、圖4為同一油箱分別啟用主油泵與備用油泵時(shí)的回油狀態(tài)，客戶端反饋設(shè)備換油后啟用不久油品就呈現(xiàn)乳化狀態(tài)(如圖3所示)，后現(xiàn)場(chǎng)啟用油箱備用油泵，回油正常，明確顯示了兩泵運(yùn)行差異，主泵回油狀態(tài)就是吸油同時(shí)吸入了空氣所致。

圖3 同一油箱主泵運(yùn)行狀態(tài)

圖4 同一油箱備用泵運(yùn)行狀態(tài)

需要注意的是，專業(yè)人員一般都可以確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)這種“乳化”狀態(tài)是氣體污染所致，但真正要解決這一問(wèn)題，卻往往缺乏條件，對(duì)于整體已形成重度氣乳的油箱(如圖2所示)，即使備用泵正常，換泵運(yùn)行也達(dá)不到預(yù)期目的；現(xiàn)場(chǎng)解決這一問(wèn)題須具備以下條件：可停機(jī)條件、油箱有較長(zhǎng)時(shí)間靜止排氣條件、至少一臺(tái)油泵正常或現(xiàn)場(chǎng)具備維修條件。

2 氣乳現(xiàn)象的危害

輕度氣乳現(xiàn)象對(duì)常見(jiàn)的工業(yè)潤(rùn)滑系統(tǒng)影響相對(duì)較小，但要避免這種現(xiàn)象出現(xiàn)在精密伺服系統(tǒng)以及高壓潤(rùn)滑系統(tǒng)中，因?yàn)檫\(yùn)行油中即使少量的氣泡也會(huì)導(dǎo)致精密伺服閥響應(yīng)靈敏度下降，造成高壓系統(tǒng)的壓力波動(dòng)或高溫氣蝕效應(yīng)。

重度氣乳現(xiàn)象對(duì)人、機(jī)各方的影響較大。首先，循環(huán)油體積增大，甚至溢出油箱，影響設(shè)備正常運(yùn)行甚至停機(jī)；其次，由于運(yùn)行油中夾雜大量氣泡，導(dǎo)致冷卻、潤(rùn)滑能力大幅下降，摩擦副溫度升高，摩擦面油膜強(qiáng)度下降，磨損加劇等內(nèi)在問(wèn)題；再次，由于客戶端對(duì)這種現(xiàn)象缺乏認(rèn)知，常常將其誘發(fā)原因歸于所使用的潤(rùn)滑油抗泡性能不佳，從而向供應(yīng)商提出質(zhì)量投訴，產(chǎn)生許多不該發(fā)生的人力與資金成本。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，因氣乳問(wèn)題導(dǎo)致的設(shè)備換油或更換潤(rùn)滑油品牌事件遠(yuǎn)高于油品其他質(zhì)量問(wèn)題；原因在于，一旦油箱整體發(fā)生重度氣乳現(xiàn)象，處理將會(huì)非常棘手，目前還沒(méi)有便捷有效的解決手段，嚴(yán)重影響了終端用戶生產(chǎn)線的正常運(yùn)行以及對(duì)所使用油品質(zhì)量的信任度。

3 工業(yè)潤(rùn)滑油氣乳現(xiàn)象解決方案

雖然形成氣乳現(xiàn)象的本質(zhì)是氣體污染，但由于氣體介入的渠道具有隱蔽性，兼有氣體污染理論及其危害近年來(lái)才被工業(yè)用戶逐漸認(rèn)知，所以許多用戶還不能在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行主動(dòng)防范，而且在設(shè)備維修維護(hù)中也經(jīng)常被忽略，而這恰恰是解決工業(yè)潤(rùn)滑油氣乳問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

不同類型潤(rùn)滑油在不同氣乳狀態(tài)下，釋放氣體所需要的時(shí)間存在較大差異，實(shí)踐證明，在靜止條件下，輕度氣乳現(xiàn)象一般在2 h之內(nèi)可以消除，而重度氣乳現(xiàn)象消除至少需要2 h以上，具體油氣分離時(shí)間與油品衰敗情況、運(yùn)行溫度、雜質(zhì)及水分污染程度密切相關(guān)，客戶現(xiàn)場(chǎng)曾有靜止12 h未能完全恢復(fù)的情況；雖然通過(guò)靜止可以使油液恢復(fù)清亮狀態(tài)，但這要求生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)具備停機(jī)條件；同時(shí)，對(duì)于吸油環(huán)節(jié)氣隙造成的氣乳問(wèn)題，靜止的方法也不能從根本上解決問(wèn)題；所以，鑒于氣乳現(xiàn)象對(duì)客戶端的影響，特別是重度氣乳穩(wěn)定性強(qiáng)，難以消除的特殊性狀，最佳的解決方案就是防患于未然，提前消除誘發(fā)因素，避免其發(fā)生；其次就是做好備用方案。

具體注意事項(xiàng)或操作方法如下：

(1)在新設(shè)備啟用或設(shè)備換油時(shí)，新注入的油品要給予充分的靜止時(shí)間，以釋放注油過(guò)程中混入油液中的氣體，觀察油箱油液無(wú)可見(jiàn)氣泡時(shí)方可啟用，建議輕質(zhì)潤(rùn)滑油靜止時(shí)間不低于30 min，重質(zhì)潤(rùn)滑油靜止時(shí)間不低于60 min。

(2)對(duì)于設(shè)備開(kāi)機(jī)運(yùn)行，起始階段多存在系統(tǒng)管道留存氣體污染問(wèn)題，若發(fā)現(xiàn)循環(huán)油夾雜較多的細(xì)小氣泡，油液外觀呈現(xiàn)氣乳狀態(tài)時(shí)，可停機(jī)靜止消除混入的氣體，對(duì)此，設(shè)備啟用階段可預(yù)留系統(tǒng)排氣時(shí)間。

(3)對(duì)于設(shè)備運(yùn)行階段出現(xiàn)的氣乳現(xiàn)象，一般為油泵吸油環(huán)節(jié)出現(xiàn)氣隙所致，出現(xiàn)輕度氣乳時(shí)，需及時(shí)切換備用泵；這一時(shí)期所采取的措施非常關(guān)鍵，需要做好兩方面工作，一是要及時(shí)發(fā)現(xiàn)油箱出現(xiàn)的變化，能夠及時(shí)切換備用油泵，防止氣乳程度加劇；二是要確保備用泵工作狀態(tài)正常；只有這樣，才能將循環(huán)油狀態(tài)控制在輕度氣乳或更佳的狀態(tài)，然后再根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)確認(rèn)維護(hù)計(jì)劃。

(4)對(duì)于運(yùn)行階段已經(jīng)發(fā)生的重度氣乳現(xiàn)象，若不進(jìn)行事前充分準(zhǔn)備，只有停機(jī)處理；對(duì)于重點(diǎn)生產(chǎn)線核心設(shè)備，有必要做好備用方案，相對(duì)簡(jiǎn)單有效的方法就是預(yù)制備用油箱；啟用備用油箱，須對(duì)潤(rùn)滑站進(jìn)行局部改造，在原系統(tǒng)預(yù)留切換閥門(mén)，需要時(shí)接入備用油箱即可；對(duì)于水泥、鋼鐵企業(yè)，一臺(tái)移動(dòng)式備用油箱可以解決同類潤(rùn)滑油站的突發(fā)問(wèn)題。

(5)最后，設(shè)備周期性檢維修時(shí)，認(rèn)真檢查吸油段(包括吸油管、油管與泵的接口、油泵殼體)氣密性，特別接口密封情況，同時(shí)測(cè)試并確認(rèn)備用泵狀態(tài)，備用泵是否正常是保證生產(chǎn)線連續(xù)運(yùn)行的關(guān)鍵之一。

4 結(jié)束語(yǔ)

“氣乳”現(xiàn)象是油品使用過(guò)程中常見(jiàn)現(xiàn)象之一，其本質(zhì)是氣體污染，特別是重度氣乳現(xiàn)象對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行存在極大危害，其根源在于潤(rùn)滑油循環(huán)系統(tǒng)吸油環(huán)節(jié)密封失效，油泵吸油時(shí)吸入空氣所致，而非油品質(zhì)量問(wèn)題；只有認(rèn)知事件本源，預(yù)先防范，才能有備無(wú)患，為生產(chǎn)系統(tǒng)保駕護(hù)航。