潤(rùn)滑經(jīng)濟(jì)——節(jié)能減碳新途徑

南京倆湖科技有限公司 謝傳林 眭 曄

0 前言

國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)估稱(chēng)：“全世界生產(chǎn)的全部能源所產(chǎn)生的能量有33%～50%消耗在摩擦上?！绷硗?，造成設(shè)備失效的原因，磨損排第一。

人們?yōu)闇p輕摩擦和磨損采取潤(rùn)滑措施。由于潤(rùn)滑措施被廣泛應(yīng)用，上世紀(jì)六十年代西方提出“潤(rùn)滑經(jīng)濟(jì)”理論，使西方各國(guó)經(jīng)濟(jì)效益得到快速發(fā)展，特別是日本在上世紀(jì)中葉大力推廣“潤(rùn)滑經(jīng)濟(jì)”，使整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)躍上一個(gè)新臺(tái)階。

1 潤(rùn)滑經(jīng)濟(jì)

潤(rùn)滑經(jīng)濟(jì)是推廣運(yùn)用先進(jìn)潤(rùn)滑技術(shù)，減少摩擦、磨損，降低設(shè)備事故、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，節(jié)能減排，提高經(jīng)濟(jì)效益。

“潤(rùn)滑經(jīng)濟(jì)”是摩擦學(xué)研究的必然。摩擦學(xué)是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用表面的摩擦、磨損和潤(rùn)滑以及三者之間相互關(guān)聯(lián)的理論與應(yīng)用的一門(mén)邊緣性學(xué)科。我國(guó)對(duì)摩擦學(xué)的研究正在快速發(fā)展，同時(shí)摩擦學(xué)中也出現(xiàn)一些誤區(qū)，把摩擦力損失估算得太少。

筆者走訪了幾家大型生產(chǎn)齒輪箱企業(yè)，有的企業(yè)測(cè)量方法不對(duì)，湊用書(shū)上的效率值95%～99%；有的企業(yè)沒(méi)有做臺(tái)架試驗(yàn)，根據(jù)齒輪精度套用書(shū)本上的平均效率。由此可見(jiàn)我國(guó)生產(chǎn)齒輪箱的企業(yè)絕大多數(shù)過(guò)高地標(biāo)注了齒輪傳動(dòng)效率，這實(shí)際上把“潤(rùn)滑經(jīng)濟(jì)”的門(mén)堵死了。

摩擦即為兩接觸面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的受阻現(xiàn)象，阻力為摩擦力，

摩擦力（F）=摩擦系數(shù)（μ）×法向負(fù)載（N）

由上述公式看出，在法向負(fù)載不變的情況下，摩擦系數(shù)大小，決定了摩擦力大小。如果摩擦力很小很小，人們就會(huì)忽視它，實(shí)際上全世界生產(chǎn)的全部能源所產(chǎn)生的能量有1/3～1/2消耗在摩擦上，如此巨大的節(jié)能潛力被人們忽視了。

2 潤(rùn)滑劑

為減少摩擦磨損人們采用潤(rùn)滑措施，能形成潤(rùn)滑膜的物質(zhì)叫潤(rùn)滑劑，它可以是液體、半固體、固體等狀態(tài)。無(wú)論任何潤(rùn)滑劑都有程度不同的減低摩擦系數(shù)的特性。

潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑機(jī)理是：潤(rùn)滑油在流經(jīng)相對(duì)滑動(dòng)的“楔形小間隙”中時(shí)產(chǎn)生一層厚度遠(yuǎn)大于摩擦副表面綜合粗糙度的流體膜，將兩表面完全隔開(kāi)，這將金屬與金屬或非金屬的直接摩擦轉(zhuǎn)化為油的內(nèi)層剪切面之間的摩擦，避免了摩擦副工作面的磨損。同時(shí)提供了一個(gè)很低的摩擦系數(shù)。此時(shí)潤(rùn)滑油的粘度起作用，不需要添加劑，這里是理想的流體潤(rùn)滑，在負(fù)載低，速度快的摩擦表面“可能”會(huì)實(shí)現(xiàn)。

市場(chǎng)上的潤(rùn)滑油品種無(wú)數(shù)，價(jià)格也千差萬(wàn)別。所有的潤(rùn)滑油都是基礎(chǔ)油加添加劑，潤(rùn)滑技術(shù)的先進(jìn)與否是由添加劑決定的。

在實(shí)際運(yùn)行中，通?；瑒?dòng)摩擦副由于不具備“楔形小間隙”的條件，僅借助于潤(rùn)滑油在金屬表面的物理與化學(xué)吸附膜，由于吸附膜不能將摩擦副完全隔開(kāi)所以在運(yùn)動(dòng)副中仍有“干摩擦”現(xiàn)象。為了降低摩擦力，在潤(rùn)滑油中加入油性劑或摩擦改進(jìn)劑，為了減少摩擦，加入抗磨劑或極壓抗磨劑，至此添加劑根據(jù)它們與摩擦表面的不同作用能在表面形成吸附膜，沉積膜,反應(yīng)膜或滲透膜。

在邊界潤(rùn)滑中潤(rùn)滑油的極性分子吸附在摩擦表面形成吸附膜，由于分子吸引力的作用，沒(méi)有化學(xué)鏈參與作用，吸附和脫附完全可逆的是物理吸附膜。潤(rùn)滑劑中的極性分子的價(jià)電子與金屬表面的電子交換而產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合力形成的表面膜，叫化學(xué)吸附膜。在摩擦過(guò)程中，潤(rùn)滑介質(zhì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)生成的產(chǎn)物沉積在摩擦副表面，形成沉積膜。吸附膜和沉積膜只有在緩和的摩擦條件下工作，當(dāng)負(fù)載較大，摩擦表面溫度升高時(shí)，吸附膜，沉積膜就容易破裂而失去作用。因此在苛刻的工作條件下選用“硫、磷、氯”等元素的添加劑，來(lái)增強(qiáng)潤(rùn)滑劑的抗磨損、抗粘附作用。這類(lèi)添加劑為油溶性大分子化合物的極壓抗磨劑，它們所含的硫、磷、氯等元素在較高溫度時(shí)能與摩擦表面的金屬作用生成硫化物、磷化物、氯化物,形成能承受較大負(fù)荷、溶點(diǎn)及抗剪切和硬度較低的無(wú)機(jī)反應(yīng)膜，它們?cè)谛纬蛇^(guò)程中能流動(dòng)到接觸點(diǎn)周?chē)砻嫔?，使表面變得平滑，起著化學(xué)拋光作用，結(jié)果使單位面積承受的負(fù)荷下降?；瘜W(xué)反應(yīng)膜比吸附膜穩(wěn)定得多，但是這類(lèi)極壓抗磨添加劑，是以不斷消耗摩擦表面的鐵元素為代價(jià)的化學(xué)腐蝕成膜，它們的作用實(shí)際是一種“受控腐蝕”，這就是化學(xué)添加劑技術(shù)應(yīng)用的限制性，目前全世界還沒(méi)有新的技術(shù)突破。

物理添加劑主要是非油溶性的，由懸浮在油中的固體微粒組成的無(wú)機(jī)化合物，具有抗高壓，減低摩擦力，分散應(yīng)力集中，抗氧化性和化學(xué)惰性等特點(diǎn)。它們突破了油脂潤(rùn)滑的有效極限，對(duì)金屬無(wú)腐蝕。其機(jī)理是：固體潤(rùn)滑劑形成的物理吸附膜，通過(guò)表面微觀填平達(dá)到逐步修復(fù)金屬表面目的。固體潤(rùn)滑是一種高新技術(shù)的物理摩擦改進(jìn)劑，尤其是“二硫化鉬”。近年來(lái)其顆粒度、分散穩(wěn)定性等制造技術(shù)，取得突破性進(jìn)展，其減磨、極壓性能較好，越來(lái)越受到人們重視。

3 “金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑

本世紀(jì)初南京倆湖科技有限公司，在世界范圍內(nèi)首次采用化學(xué)合成的方法制備出一種生產(chǎn)成本較低，性能穩(wěn)定的金屬抗磨修復(fù)材料——“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑。該項(xiàng)技術(shù)綜合了化學(xué)修復(fù)劑和物理修復(fù)劑的優(yōu)點(diǎn)，克服了化學(xué)修復(fù)劑的腐蝕和物理修復(fù)劑的修復(fù)層太薄的缺陷。其機(jī)理是：利用摩擦功（能）在活化劑、催化劑共同作用下，在摩擦副表面進(jìn)行微燒結(jié)、微冶煉，使表面燒結(jié)一層金屬陶瓷層，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中的不解體修復(fù)。修復(fù)層厚度，經(jīng)國(guó)家權(quán)威部門(mén)檢測(cè)達(dá)到了15微米以上，比二硫化鉬修復(fù)層，厚150倍以上。減少設(shè)備維修次數(shù)，降低維修成本，延長(zhǎng)使用壽命，提高和長(zhǎng)時(shí)間保持設(shè)備精度。并使摩擦副的摩擦系數(shù)大幅度降低，（潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)一般為0.125～0.129，國(guó)外曾宣布過(guò)二硫化鉬最低摩擦系數(shù)為0.07，國(guó)家權(quán)威部門(mén)宣布“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑的摩擦系數(shù)為0.0487.）從而給機(jī)械運(yùn)動(dòng)節(jié)能減排留下很大空間。

該項(xiàng)技術(shù)在2007年1月11日通過(guò)解放軍南京軍區(qū)裝備部和中國(guó)機(jī)械聯(lián)合會(huì)組織的由中國(guó)工程院徐濱士院士為主任的科學(xué)技術(shù)成果鑒定委員會(huì)的鑒定，專(zhuān)家一致認(rèn)為該技術(shù)是一種高性?xún)r(jià)比的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)的抗磨修復(fù)材料技術(shù)。

該項(xiàng)技術(shù)歸屬于潤(rùn)滑經(jīng)濟(jì)范疇，其功效是環(huán)保、節(jié)能。在國(guó)家能源局組織的“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑的應(yīng)用專(zhuān)家論證會(huì)上，專(zhuān)家組認(rèn)定，使用該項(xiàng)技術(shù)的設(shè)備均有節(jié)能效果，最少的也在5%以上，使用單位可獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)家能源局在國(guó)能綜科技[2010]54號(hào)文件中要求加快推廣這項(xiàng)節(jié)能新技術(shù)。

幾年來(lái)“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑在我國(guó)鋼鐵、礦山、化工、建材、紡織、運(yùn)輸、車(chē)船等行業(yè)使用潤(rùn)滑油（脂）的設(shè)備上進(jìn)行了大量應(yīng)用，都獲得顯著效果，從修復(fù)上、節(jié)能上、止漏上所取得的成功是全世界沒(méi)有一個(gè)品種能媲美的。

4 “金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑的應(yīng)用

應(yīng)用實(shí)例如下：

例1：中國(guó)航空工業(yè)第六○九研究所從瑞士進(jìn)口一臺(tái)“磨削中心”，該設(shè)備出廠時(shí)的主軸精度徑向跳動(dòng)為2微米，使用十年后，主軸精度已喪失，實(shí)測(cè)徑向跳動(dòng)為8微米。因?yàn)榧庸じ呔攘慵芾щy，向瑞士生產(chǎn)商咨詢(xún)，答復(fù)是恢復(fù)到2微米精度大約需要200～300萬(wàn)元人民幣。該所用了南京倆湖科技有限公司生產(chǎn)的“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑，添加一瓶90毫升（僅幾百元人民幣）普通型修復(fù)劑后，在這臺(tái)“磨削中心”沒(méi)有停產(chǎn)的情況下，一周后，設(shè)備主軸徑 向跳動(dòng)恢復(fù)到2微米以?xún)?nèi)。

例2：上海高橋石化的重要設(shè)備主水泵壞了，使用備用泵，備用泵的精度較差，開(kāi)機(jī)兩小時(shí)后由于軸瓦溫度過(guò)高而跳閘，停機(jī)1個(gè)半小時(shí)后再度開(kāi)機(jī)，兩小時(shí)后又跳閘，反復(fù)無(wú)數(shù)次。該企業(yè)找到南京倆湖科技有限公司，僅加注濃縮型360毫升“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑后，開(kāi)機(jī)7小時(shí)后跳過(guò)一次閘，跳閘后立即推閘再開(kāi)機(jī)就一直 運(yùn)轉(zhuǎn)正常了。運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后上海高橋石化反映該水泵使用修復(fù)劑后耗電量下降10%以上，僅節(jié)電一項(xiàng)，一個(gè)月就收回使用“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑的全部費(fèi)用。

例3：上海寶鋼煉鐵廠，2011年初石灰懸窯的支撐軸瓦高溫報(bào)警，該設(shè)備為進(jìn)口設(shè)備，外商表示：因運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)而軸瓦磨損，要停產(chǎn)20天更換部件。該廠領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為停產(chǎn)20天損失太大，轉(zhuǎn)而詢(xún)問(wèn)南京倆湖科技有限公司，能否用“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑修復(fù)？南京倆湖公司立即安排人員在該設(shè)備軸瓦箱內(nèi)加入9瓶（每瓶90毫升）加強(qiáng)型修復(fù)劑。3小時(shí)后瓦溫下降，第二天下降10℃，第三天下降20℃（環(huán)境溫度也下降10℃），僅僅花費(fèi)幾千元人民幣就使如此重大設(shè)備不停產(chǎn)情況下修復(fù)正常，運(yùn)轉(zhuǎn)至今。

例4：2012年5月福州鋼廠棒一車(chē)間軋鋼生產(chǎn)線(xiàn)從風(fēng)機(jī)、水泵、初軋、中軋、精軋到電動(dòng)滾、剪切機(jī)、堆鋼機(jī)…所有用潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂的地方，全部加注了“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑，使用一年后，該軋鋼生產(chǎn)線(xiàn)，從平均噸鋼電耗79.35千瓦,下降到74千瓦.

例5：2011年8月，長(zhǎng)江航道局南京工程局在“航浚15”泥泵柴油機(jī)上對(duì)南京倆湖科技有限公司的“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑進(jìn)行了實(shí)船測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)論是：“在柴油機(jī)潤(rùn)滑油中使用“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑后，燃油節(jié)油率9.21%。”

2011年11月長(zhǎng)江武漢航道工程局組織在航浚6號(hào)泥泵柴油機(jī)上對(duì)南京倆湖科技有限公司生產(chǎn)的“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑進(jìn)行再次實(shí)船測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)論：在柴油機(jī)潤(rùn)滑油中加入“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑燃油節(jié)省11.4%。

目前長(zhǎng)江航道局南京工程局已列裝2年，其它航道局、工程局均在大面積推廣中。

5 結(jié)論

“金魔”牌金屬抗磨修復(fù)劑，是我國(guó)先進(jìn)的潤(rùn)滑技術(shù)材料，適用面廣，全社會(huì)廣泛推廣應(yīng)用，既能取得顯著的節(jié)能減排效果，又能達(dá)到全面提高經(jīng)濟(jì)效益之目的。