船舶上的空壓機(jī)一般為發(fā)動(dòng)機(jī)、各類(lèi)氣動(dòng)以及儲(chǔ)氣設(shè)備提供壓縮空氣，是非常重要的輔助設(shè)備之一，空壓機(jī)潤(rùn)滑油在船舶領(lǐng)域用量非常少，很容易被忽視，但如果空壓機(jī)出了問(wèn)題，一來(lái)維修成本比較高，另外也會(huì)影響主機(jī)的啟動(dòng)以及其他設(shè)備的操作，所以空壓機(jī)潤(rùn)滑的重要性不容小覷?？諌簷C(jī)潤(rùn)滑相比其他主要設(shè)備比較特殊，所用的潤(rùn)滑油類(lèi)型也比較特別，今天我們就聊一聊空壓機(jī)的潤(rùn)滑。

關(guān)鍵詞：類(lèi)型，成本，排溫，合成油，故障排查

1. 空壓機(jī)類(lèi)型

空壓機(jī)一般分為容積式壓縮機(jī)和動(dòng)力式壓縮機(jī)兩大類(lèi)。按結(jié)構(gòu)型式和工作原理，容積式壓縮機(jī)又可分為往復(fù)式(活塞式、膜式)壓縮機(jī)和回轉(zhuǎn)式(滑片式、螺桿式、轉(zhuǎn)子式)壓縮機(jī);動(dòng)力式壓縮機(jī)可分為軸流式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)和混流式壓縮機(jī)，如下圖1空壓機(jī)的不同類(lèi)型。船舶上用到最多的幾種類(lèi)型有活塞式空壓機(jī)（一般作為主空壓機(jī)），螺桿式壓縮機(jī)（一般作為應(yīng)急壓縮機(jī)），以及發(fā)動(dòng)機(jī)的透平增壓器，為離心式壓縮機(jī)。

圖1：壓縮機(jī)的類(lèi)型

船用壓縮機(jī)主要廠家有Tanabe, J.P.Sauer, Yanmar, Sperre, Altas Copco, Ingersoll-Rand, Hamworthy, Hatlapa等，下圖2是Tanabe空壓機(jī)。

圖2：Tanabe空壓機(jī)

下圖3是發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)空氣壓縮系統(tǒng)流程圖。

圖3：船舶啟動(dòng)空氣壓縮系統(tǒng)

空壓機(jī)的總成本一般由以下三部分組成：

能耗成本占大部分（65%）

運(yùn)行成本包含人工、潤(rùn)滑、壓縮機(jī)冷卻等相關(guān)支出（25%）

設(shè)備成本包含空壓機(jī)購(gòu)買(mǎi)，安裝，折舊，零件更換等（10%）

其中潤(rùn)滑成本不容忽視，如能把船上的空壓機(jī)潤(rùn)滑處理穩(wěn)妥，則可以提高空壓機(jī)的運(yùn)行效率，減少故障以及故障引發(fā)的其他損失，從而降低空壓機(jī)的總成本。

圖4：空壓機(jī)總成本劃分

2. 空壓機(jī)的潤(rùn)滑

2.1 活塞式壓縮機(jī)

壓縮空氣時(shí)會(huì)導(dǎo)致溫度升高，壓縮比越大溫升越高，溫度太高會(huì)影響空壓機(jī)的效率，所以活塞式空壓機(jī)一般會(huì)有2 級(jí)或多級(jí)壓縮，并在各壓縮級(jí)之間進(jìn)行冷卻以控制溫度，來(lái)提高壓縮機(jī)效率以及降低溫度功耗。一般根據(jù)排氣溫度來(lái)選擇潤(rùn)滑油，壓縮氣缸壁由潤(rùn)滑油來(lái)冷卻。如排氣溫度超過(guò)180攝氏度則建議使用合成潤(rùn)滑油以減少氣閥積碳的產(chǎn)生以及其他相關(guān)故障。多級(jí)活塞式空壓機(jī)的排溫參考表如下圖5所示。

圖5：多級(jí)空壓機(jī)排溫

小型壓縮機(jī)一般通過(guò)飛濺方式來(lái)潤(rùn)滑連桿和氣缸，其他壓縮機(jī)通過(guò)油泵泵油來(lái)潤(rùn)滑軸頸軸承、曲軸推力軸承，并通過(guò)連桿飛濺進(jìn)行氣缸潤(rùn)滑。如下圖6所示的4級(jí)活塞式壓縮機(jī)潤(rùn)滑示意圖。

圖6：多級(jí)空壓機(jī)潤(rùn)滑示意圖

活塞式空壓機(jī)對(duì)潤(rùn)滑油的要求有如下幾項(xiàng)（如下表1所示兩種潤(rùn)滑油的優(yōu)點(diǎn)）：

粘度等級(jí)一般為ISO VG 100或150

高溫穩(wěn)定性（抗高溫裂解和氧化）

抵御積碳的形成（如下圖7所示的不同油品差異）

足夠的水分離能力

防銹性能

高油膜強(qiáng)度

防火性能

表1：活塞式空壓機(jī)油特點(diǎn)

圖7：不同油品氣閥沉積物控制對(duì)比

2.2 螺桿式空氣壓縮機(jī)

船舶應(yīng)急空壓機(jī)多是螺桿式壓縮機(jī)，螺桿壓縮機(jī)壓縮空氣原理：隨著螺桿前進(jìn)，潤(rùn)滑劑會(huì)密封空氣，體積間隙減小，從而能夠壓縮空氣。這個(gè)壓縮過(guò)程是連續(xù)的，如下圖8所示。

圖8：螺桿空壓機(jī)工作原理

螺桿式空氣壓縮機(jī)的特點(diǎn)：

安裝和操作相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)

用于需要相對(duì)較低壓力的系統(tǒng)，通常為 10 bar或更低

在10 bar或更低壓力時(shí)，螺桿壓縮機(jī)比往復(fù)式壓縮機(jī)需要的維護(hù)更少

滿載時(shí)相對(duì)比較節(jié)能

可靠性比較好，易于維修

運(yùn)行比較安靜

可以在腐蝕性和惡劣的環(huán)境中工作

有時(shí)為往復(fù)式壓縮機(jī)提供一定壓力的進(jìn)氣

螺桿式壓縮機(jī)潤(rùn)滑油的三大主要作用：冷卻（主要作用）， 密封以及潤(rùn)滑。

螺桿式壓縮機(jī)潤(rùn)滑油的特性要求：

粘度一般在ISO VG 32至68

良好的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性

足夠的油膜強(qiáng)度

充分的水分離特性

防銹性和防腐蝕特性

良好的空氣釋放

螺桿壓縮機(jī)常用潤(rùn)滑油MOBIL RARUS SHC 1020系列（合成油）的優(yōu)點(diǎn)如下：

出色的粘度控制

出色的熱穩(wěn)定性以及氧化穩(wěn)定性

出色的油膜強(qiáng)度

優(yōu)秀的水分離性

優(yōu)異的防銹性能以及防腐性能

非常好的空氣釋放

延長(zhǎng)壓縮機(jī)壽命

延長(zhǎng)油品壽命以及減少油耗

提高可靠性以及壓縮效率

下圖9對(duì)比了合成油和普通礦物油在各個(gè)性能方面的差異，特別是高溫穩(wěn)定性方面。

圖9：螺桿壓縮機(jī)合成油和礦物油的比較

2.3 離心式壓縮機(jī)

離心式壓縮機(jī)如發(fā)動(dòng)機(jī)的透平增壓器，如下圖10所示，其潤(rùn)滑特點(diǎn)以及具體介紹可以參考【船用設(shè)備的軸承潤(rùn)滑–中】的相關(guān)內(nèi)容。

圖10：發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器

3. 空壓機(jī)的潛在問(wèn)題以及潤(rùn)滑油的普遍癥狀

空壓機(jī)的潛在問(wèn)題有如下幾項(xiàng)：

摩擦：壓縮機(jī)頻繁的進(jìn)氣、壓縮、排氣會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦和磨損

熱量：在螺桿式壓縮機(jī)中，轉(zhuǎn)子在啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)達(dá)到高溫，這可能會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑劑的輕質(zhì)成分揮發(fā)，從而導(dǎo)致粘度增加

水分：水可能會(huì)因冷凝而進(jìn)入軸承箱并導(dǎo)致磨損

腐蝕：操作期間和關(guān)閉時(shí)

泄漏：壓縮機(jī)系統(tǒng)的氣體損失要求更高的進(jìn)氣量以維持系統(tǒng)壓力，從而導(dǎo)致更高的使用成本

維護(hù)：壓縮機(jī)運(yùn)行的定期檢查溫度和壓力對(duì)性能很重要。收集在排放管線中的疏水閥中的油/水，以及接收器應(yīng)定期排空

一般來(lái)說(shuō)，很少有對(duì)船舶空壓機(jī)進(jìn)行取油樣分析的做法，往往是按照固定時(shí)間更換油品，但如果潤(rùn)滑系統(tǒng)比較大，用油量較多，則可以考慮定期取樣化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果來(lái)決定是否需要更換油品，以有效延長(zhǎng)潤(rùn)滑油的換油間隔，從而減少油品的消耗，具體操作可以咨詢潤(rùn)滑油供應(yīng)商。

空壓機(jī)油的普遍癥狀一般有如下幾點(diǎn)：

粘度：低于最低粘度意味著不能承載負(fù)載 = 故障；高于最大粘度意味著會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部熱量= 泄漏和磨損。所以空壓機(jī)粘度的選擇比較重要，建議參考空壓機(jī)說(shuō)明書(shū)或咨詢潤(rùn)滑油供應(yīng)商。

氧化：在連續(xù)再循環(huán)中移動(dòng)的油會(huì)形成小滴或霧，從氣體中吸收熱量。在這些條件下，油會(huì)發(fā)生化學(xué)變化并形成可溶性以及不溶性產(chǎn)物。不溶性產(chǎn)物可能在油道中以膠質(zhì)或油泥的形式沉積，它們的積累將限制軸承的供油。所以定期換油或使用合成潤(rùn)滑油來(lái)降低油品氧化造成的問(wèn)題。

外界雜質(zhì)污染：空氣呼吸器故障和補(bǔ)充油處理不當(dāng)會(huì)污染油系統(tǒng)，導(dǎo)致部件過(guò)早磨損。所以加油時(shí)需要額外注意，如系統(tǒng)有過(guò)濾裝置則可以減少問(wèn)題的發(fā)生。

水：水夾帶會(huì)降低油的粘度，促進(jìn)氧化，并引起腐蝕和磨損。建議定期檢查油水分離器的情況。

起泡：氣體進(jìn)入油系統(tǒng)的機(jī)械攪拌會(huì)影響潤(rùn)滑油膜強(qiáng)度。選擇合適的油品以及合理的布局會(huì)降低潤(rùn)滑油起泡的影響。

4. 壓縮機(jī)故障排查

空壓機(jī)計(jì)劃外停機(jī)的原因一般有：潤(rùn)滑（用油不當(dāng)、污染、磨損等），系統(tǒng)過(guò)熱（潤(rùn)滑、維護(hù)不當(dāng)?shù)龋?，濾器問(wèn)題等等，具體可按照下表2（主要跟潤(rùn)滑相關(guān)）來(lái)進(jìn)行排查。

表2：壓縮機(jī)故障排查表

5. 結(jié)束語(yǔ)

以上簡(jiǎn)單介紹了空壓機(jī)的類(lèi)型，潤(rùn)滑特點(diǎn)以及潤(rùn)滑油的要求，相關(guān)潤(rùn)滑油介紹以及空壓機(jī)故障的原因和排查，希望對(duì)船舶空壓機(jī)的操作和維護(hù)起到稍許的參考作用。

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