潤滑油的性能與船上的選用

齊鳳存

【摘 要】近期由于生物可降解滑油的興起和VGP規(guī)范的生效，以及針對船舶在營運(yùn)、建造的過程中，船東、船廠所關(guān)心的船上潤滑油選用和設(shè)備安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)問題，介紹了生物可降解滑油、VGP規(guī)范的要求、潤滑油的性能和船上的選用。

【關(guān)鍵詞】生物可降解滑油；VGP；船用；粘度

一、簡介

最近，隨著生物可降解滑油的興起以及VGP規(guī)范的生效，滑油的性能又一次被大家頻繁的提起。在船舶營運(yùn)的過程中，潤滑油的選用直接關(guān)系到船東的營運(yùn)成本和船上設(shè)備的安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，由于船上潤滑油的選用而引起的設(shè)備損壞事故也是頻頻發(fā)生，所以船東和船廠越來越重視船上潤滑油的選用。本文簡單介紹了生物可降解滑油和VGP規(guī)范的要求，以及潤滑油的性能和船上的選用。

二、VGP規(guī)范和為什么要選用生物可降解滑油

VGP規(guī)范是在2013年12月19日強(qiáng)制執(zhí)行的，要求在美國水域內(nèi)，船長度大于79英尺的所有船舶，有可能發(fā)生滑油落入海中的設(shè)備，都必須使用生物可降解滑油。生物可降解滑油具有生物分解性，指借由土中或者水中的微生物進(jìn)行物質(zhì)分解的特性。選用生物可降解滑油，可以降低滑油泄漏對環(huán)境的影響。傳統(tǒng)的礦物油對環(huán)境的影響很大，一升礦物油可以污染一百萬升水，同時對地球上的生物和植物也有很大的危害。選用生物可降解滑油，是支持對環(huán)境保護(hù)政策的發(fā)展，建立綠色能源形象；是新的保護(hù)法規(guī)的要求；同時有些國家有綠色能源政策鼓勵，這些都促進(jìn)了越來越多的船舶使用了生物可降解滑油。但是，生物可降解滑油必須具備：1）與傳統(tǒng)潤滑油具有相同的技術(shù)要求（如粘度，熱穩(wěn)定性）；2）必須符合如OECD等環(huán)保組織對生物分解性與毒性要求的規(guī)范；3）基礎(chǔ)油可生物降解（如酯類基礎(chǔ)油）4）添加劑的化學(xué)組成通常不具備可降解能力，但是必須證明其無毒性。

三、潤滑油的性能

潤滑油是用在各種類型機(jī)械上以減少摩擦，保護(hù)機(jī)械及加工件的液體潤滑劑，主要起潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。成品的潤滑油由各種不同粘度的基礎(chǔ)油加入各種添加劑進(jìn)行調(diào)和，使之能符合相關(guān)使用用途的理化指標(biāo)及性能要求。潤滑油與設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)及保養(yǎng)有著非常密切的關(guān)系，在維護(hù)保養(yǎng)中要根據(jù)潤滑油的檢驗(yàn)結(jié)果，采取適當(dāng)?shù)拇胧櫥蜋z驗(yàn)結(jié)果中任何不正常的數(shù)據(jù)，都反映了設(shè)備運(yùn)行的情況，定期檢驗(yàn)潤滑油可以預(yù)測設(shè)備的損傷，對設(shè)備進(jìn)行故障診斷，從而預(yù)防和避免重大事故的發(fā)生。

對于世界上所有知名的潤滑油公司來講，潤滑油的研發(fā)過程是一個比較漫長的系統(tǒng)工程，需要投入大量的時間和設(shè)備，代價是比較昂貴的。以當(dāng)時我國的長城潤滑油為例，在投入船用市場之前，需要做以下的技術(shù)準(zhǔn)備：1）成立專門的實(shí)驗(yàn)室對滑油的配方進(jìn)行研究；2）定期收集設(shè)備的磨損數(shù)據(jù)，檢查分析零部件的使用情況，獲取設(shè)備燃油質(zhì)量、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、遇到的問題等各方面的資料；3）定期對設(shè)備使用中的潤滑油進(jìn)行化驗(yàn)和統(tǒng)計研究；4）訪問設(shè)備的生產(chǎn)廠商，與其技術(shù)部門研究現(xiàn)在的技術(shù)狀況和發(fā)展情況；5）訪問船東，了解他們的要求；6）進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的臺架試驗(yàn)，并進(jìn)行實(shí)船試驗(yàn)以獲取正式的認(rèn)可。每個滑油公司都需要不斷的進(jìn)行改革、創(chuàng)新，引進(jìn)新工藝、新試驗(yàn)方法和新技術(shù)來保證自己在行業(yè)的地位。潤滑油的主要技術(shù)參數(shù)有密度、粘度、粘度指數(shù)、總堿值（TBN）、總酸值（TAN）、閃點(diǎn)、傾點(diǎn)和凝點(diǎn)、灰分以及水分，相關(guān)的名詞解釋如下：

* 密度是指單位體積內(nèi)所含物質(zhì)的質(zhì)量，單位為g/cm3。

* 粘度是指工業(yè)中采用的運(yùn)動粘度，單位為cSt（mm2/s），液體在流動時，在其分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì)。測量的方法是將一定的油品，在規(guī)定的溫度下，通過毛細(xì)管所需的時間，再適當(dāng)?shù)囊悦?xì)管的粘度校正系數(shù)修正，所得的值即為該油品的運(yùn)動粘度。粘度是潤滑油的重要指標(biāo)，根據(jù)設(shè)備的轉(zhuǎn)速、間隙、負(fù)荷、功率的大小、是否漏油等情況，選用潤滑油首先考慮的是油品的粘度。粘度的合理選擇，是設(shè)備能夠得到充分潤滑的保證。

* 粘度指數(shù)表示一切流體粘度隨溫度變化的程度。粘度指數(shù)越高，表示流體粘度受溫度的影響越小，粘度對溫度越不敏感。粘度指數(shù)很高的潤滑油，它具有粘溫曲線變化平緩性以及良好的粘溫性。

* 總堿值（TBN），單位為mg KOH/g，是指在規(guī)定條件下，中和存在于一克油樣中全部堿組分（含強(qiáng)堿與弱堿）所需要的酸量，換算成等當(dāng)量的堿值。潤滑油中添加一定的堿值，主要目的是為了中和混入其中的酸性物質(zhì)，防止酸性物質(zhì)對設(shè)備的腐蝕。

* 總酸值（TAN），單位為mg KOH/g，是指在規(guī)定條件下，中和存在于一克油樣中全部酸性組分（含強(qiáng)酸與弱酸）所需要的堿量。對于新加入的油，總酸值表示潤滑油精制的程度，或添加劑的加入量。對于舊油，總酸值表示潤滑油氧化變質(zhì)的程度。有機(jī)酸腐蝕金屬，能引起潤滑油的加速氧化，同時也容易產(chǎn)生積垢，影響設(shè)備的正常工作。

* 閃點(diǎn)，單位為°C，是指在規(guī)定條件下，加熱油品所逸出的蒸汽和空氣組成的混合物與火焰接觸發(fā)生閃火時的最低溫度。潤滑油的閃點(diǎn)決定了潤滑油的使用最高溫度，按照閃點(diǎn)的高低可確定其運(yùn)輸、儲存和使用的各種環(huán)境安全因素。

* 傾點(diǎn)和凝點(diǎn)，單位為°C，都是用來表示潤滑油流動性能的指標(biāo)，傾點(diǎn)是指油品在規(guī)定條件下冷卻時，油品能夠繼續(xù)流動的最低溫度，而凝點(diǎn)是表示油品在規(guī)定條件下冷卻時，油品不能流動的最高溫度。所以，對于同一種油品來說，傾點(diǎn)的溫度一般要比凝點(diǎn)的溫度高。

* 灰分，一般以含量的%表示，是指油品在規(guī)定條件下，灼燒后剩下的不燃燒物質(zhì)，是油品中礦物質(zhì)的氧化物。對于基礎(chǔ)油或不加添加劑的油品來說，灰分可用于判斷油品的精制程度。潤滑油中的灰分，一定程度上可以判定設(shè)備零件上形成積炭的情況?；曳侄嗟挠推樊a(chǎn)生的積炭緊密而堅(jiān)硬，使機(jī)件磨損嚴(yán)重，灰分少的油品產(chǎn)生的積炭易脫落、松軟。

四、船上潤滑油的選用

船用潤滑油主要有汽缸油、系統(tǒng)油、液壓油、艉管滑油、閉式齒輪油、空壓機(jī)用油、空調(diào)和冷藏壓縮機(jī)組用油、導(dǎo)熱油、潤滑油脂。下面主要列舉汽缸油、系統(tǒng)油、液壓油這幾種重要潤滑油的船上選用基本原則：endprint

1）船用氣缸油用于低速十字頭發(fā)動機(jī)活塞與缸套之間的潤滑，在柴油機(jī)各運(yùn)動部件的潤滑中，以氣缸油的工作條件最為嚴(yán)酷。船用發(fā)動機(jī)大都采用重燃油，并含有較高的硫份，燃燒時就會生成硫酸或亞硫酸類型的酸性物質(zhì)，對發(fā)動機(jī)活塞環(huán)和氣缸內(nèi)襯處造成較大程度的腐蝕和腐蝕磨損，氣缸油具有足夠的堿度尤為重要，它直接關(guān)系到發(fā)動機(jī)的磨損，汽缸油的堿值是否足夠，可以通過觀察注油點(diǎn)之間的汽缸表面上是否出現(xiàn)漆狀物來判斷。由于氣缸油為一次性使用，經(jīng)由潤滑油嘴定期向氣缸潤滑，完成潤滑工作之后，就會與燃料油一起燒掉，因此要求能夠燃燒干凈，所用的汽缸油添加劑形成的灰分量應(yīng)比較小，而且燃燒后形成的灰分應(yīng)屬于非磨料物質(zhì)。汽缸油在高溫下應(yīng)具有足夠的粘度，既能充分流動，迅速分布到整個氣缸套表面上，又能形成良好的吸附油膜。此外，汽缸油還需要有良好的密封性能、儲存穩(wěn)定性，以及能有效地防止活塞環(huán)槽和缸套氣口處積碳。

2）船用系統(tǒng)油一般分為主機(jī)和輔機(jī)系統(tǒng)油，主要根據(jù)柴油機(jī)的機(jī)型來選擇。

主機(jī)系統(tǒng)油（十字頭發(fā)動機(jī)曲軸箱油）一般只用來潤滑有關(guān)軸承，燃?xì)夂腿紵龤埩粑锿ǔ２灰茁┤胂到y(tǒng)油中。它的主要選用要求為：有良好的抗乳化性能，在受到海水或淡水污染后，仍能提供應(yīng)有的功能，并容易與污染水分離；有良好的熱穩(wěn)定性和抗氧化性能，這對于用油冷卻的活塞尤為重要；有一定的清凈分散性；有一定堿值，能中和酸性物質(zhì)；有良好的抗腐蝕性能和防銹性能；有一定承載能力。中、高速柴油機(jī)，由于潤滑方式與低速二沖程機(jī)型完全不同，系統(tǒng)油在潤滑軸承的同時還需要潤滑汽缸，并且燃?xì)夂腿紵龤埩粑锊豢杀苊獾臅烊氲较到y(tǒng)油中，使滑油污染，在曲軸箱底部沉淀出殘?jiān)?。在燃燒重油時情況更為嚴(yán)重，所以應(yīng)選擇含有堿性添加劑的系統(tǒng)油。因此，潤滑油具有汽缸油和系統(tǒng)油的雙重功能。它的主要要求為：有一定堿值，能中和酸性物質(zhì)；有良好的磨損保護(hù)性能；有良好的熱穩(wěn)定性和抗氧化性能；有良好的耐水性能，容易與水分離而不發(fā)生乳化；有改善污染的能力，并且能改善油環(huán)和活塞的清潔性能，以便把活塞環(huán)槽、活塞內(nèi)腔頂部、氣缸中的沉積物清洗下來，使它們分散在油中，不讓它在別的地方沉積下來堵塞油的通路和損壞軸承，這樣才能長期保持活塞和發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)油的粘度范圍選擇為SAE 30或SAE 40粘度等級，選用較高的粘度指數(shù)，高粘度指數(shù)系統(tǒng)油能夠保證柴油機(jī)在啟動以及任何負(fù)荷狀況下都有良好的工作性能。

3）船用液壓油主要用在各種液壓設(shè)備上，它的主要選用要求為：良好的液壓效率，可以減少能量消耗或增強(qiáng)系統(tǒng)響應(yīng)性；良好的清潔保持性能，可以減少機(jī)器維護(hù)并延長零部件壽命；良好的剪切穩(wěn)定性和高粘度指數(shù)，可以在廣泛的溫度范圍內(nèi)維持設(shè)備性能；有良好的熱穩(wěn)定性和抗氧化性能，可以在惡劣的運(yùn)行條件下延長油品的使用壽命；有與橡膠和密封件的良好相容性；有良好的抗磨性能，有助于減少磨損并保護(hù)油泵和液壓元件；有良好的空氣分離特性以及多種金屬相容性。

某散貨輪汽缸油、系統(tǒng)油、液壓油選用舉例見下表：

另外，潤滑油的使用過程中，在保證油品質(zhì)量等級和粘度等級等各種性能要求滿足設(shè)備使用要求的前提下，可以使用不同廠家生產(chǎn)的或牌號不同的潤滑油，但最好不要混用。同時，一定要注意的是，內(nèi)燃機(jī)油加入添加劑的種類較多、數(shù)量較大、性能不一，其油品混用問題必須十分謹(jǐn)慎，以免導(dǎo)致不良后果甚至設(shè)備潤滑事故。

五、結(jié)語

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的船用設(shè)備不斷向著更小、更輕、高效、可靠及環(huán)境保護(hù)的方向發(fā)展，這勢必對船用潤滑油的發(fā)展提出了更高的要求，在提高產(chǎn)品性能，特別是滿足設(shè)備制造商的要求下，不斷的追尋發(fā)展，研發(fā)新技術(shù)。對于船東和船廠來說，選擇合適的船用潤滑油，確保設(shè)備的安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)顯得尤為重要。endprint