合成潤(rùn)滑油在城軌潤(rùn)滑中應(yīng)用前景分析

黃萌萌　蘇薇

摘?要：中國軌道交通進(jìn)入高速發(fā)展期，與之相關(guān)的設(shè)備潤(rùn)滑需求與日俱增，合成潤(rùn)滑油相較于傳統(tǒng)潤(rùn)滑油具備明顯的性能優(yōu)勢(shì)，但較高的價(jià)格限制了其在城軌潤(rùn)滑中的應(yīng)用。本文從技術(shù)革新、可持續(xù)發(fā)展以及市場(chǎng)化合作方面討論了合成潤(rùn)滑油在城軌潤(rùn)滑中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;合成潤(rùn)滑油;城軌潤(rùn)滑

隨著城鎮(zhèn)化推進(jìn)和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的公共交通已經(jīng)不能滿足人們?nèi)粘３鲂行枨?，城市軌道交通在緩解城市出行壓力方面的作用越來越大。“十三五”期間，全國一、二線城市在建和投入運(yùn)營(yíng)的軌道交通越來越多，城軌投資規(guī)模預(yù)計(jì)3萬億元左右，城軌交通的快速穩(wěn)健發(fā)展離不開其配套設(shè)備的正常運(yùn)營(yíng)，而潤(rùn)滑失效是導(dǎo)致設(shè)備故障的一大誘因，因此，與之相關(guān)的設(shè)備潤(rùn)滑的作用越來越凸顯。

潤(rùn)滑油被用在軌道交通領(lǐng)域主要起潤(rùn)滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。根據(jù)基礎(chǔ)油來源和化學(xué)組成的不同，潤(rùn)滑油可分為礦物潤(rùn)滑油與合成潤(rùn)滑油兩大類。合成潤(rùn)滑油相對(duì)于礦物型潤(rùn)滑油而言，具有較大的性能優(yōu)勢(shì)和環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢(shì)。合成潤(rùn)滑油在城軌潤(rùn)滑中的應(yīng)用可以有效降低城軌車輛潤(rùn)滑運(yùn)維成本，促進(jìn)城軌車輛潤(rùn)滑運(yùn)維的全面發(fā)展。

本課題就合成潤(rùn)滑油的研究現(xiàn)狀以及其在城軌潤(rùn)滑中的應(yīng)用及前景展開。

1 合成潤(rùn)滑油的研究現(xiàn)狀

合成潤(rùn)滑油的發(fā)展同礦物型潤(rùn)滑油的發(fā)展密切相關(guān)，由于礦物潤(rùn)滑油在軍事、航空高性能需求上無法滿足使用需求，促使了合成潤(rùn)滑油產(chǎn)生。同時(shí)，合成潤(rùn)滑油也與礦物資源短缺有關(guān)，部分國家或地區(qū)石油資源短缺，促成了合成潤(rùn)滑油的產(chǎn)生和應(yīng)用。出于環(huán)保需求，也促進(jìn)了合成潤(rùn)滑油的使用。合成潤(rùn)滑油的種類較多，下面介紹較為常用的幾種：PAO合成油、酯類合成油以及離子液體潤(rùn)滑油。[1]

1.1 PAO合成油

PAO 合成油屬于合成烴基潤(rùn)滑油中的一種，具備優(yōu)良的潤(rùn)滑效果，并且和添加劑之間具備很好的相溶性。國外各大公司主要是利用乙烯齊聚法制取α-癸烯，然后通過催化齊聚以及加氫離飽和制取理化性能不同的 PAO 基礎(chǔ)油。α-癸烯具備很高的純度，在催化活性和選擇性上也非常高?？稍趯?duì)分子鏈的分子量分布進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，將黏度以及蒸氣壓不同的 PAO 產(chǎn)品制作出來，有效滿足各種應(yīng)用需求。美孚石油公司可以生產(chǎn)出全黏度系列PAO 合成油。

1.2 酯類合成油

酯類合成油結(jié)構(gòu)上靈活多變，包括多元醇酯、雙酯以及復(fù)酯等，在熱穩(wěn)定性效果上非常高，具備抗燃以及抗磨損等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能夠起到環(huán)保的作用。主要應(yīng)用到航空領(lǐng)域當(dāng)中。當(dāng)前在特種內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑領(lǐng)域，酯類合成油也得到了廣泛的應(yīng)用。從發(fā)展前景來看，對(duì)動(dòng)力機(jī)械及精密機(jī)械部件的潤(rùn)滑性能要求越來越高，酯類合成油在石油化工、冶金以及汽車等行業(yè)領(lǐng)域均具備很廣泛的應(yīng)用前景。

1.3 離子液體潤(rùn)滑油

離子液體潤(rùn)滑油是近年興起的一類合成潤(rùn)滑油，具備良好的熱穩(wěn)定性，具備優(yōu)良的抗氧化效果，并且熔點(diǎn)低及揮發(fā)性低，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染等。國內(nèi)相關(guān)研究將烷基咪唑四氟硼酸鹽與六氟磷酸鹽離子液體合成，合成為潤(rùn)滑油，并對(duì)該潤(rùn)滑油的摩擦性能進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該離子液體潤(rùn)滑油的減摩抗磨性能很好，并且在潤(rùn)滑效果上也非常好，屬于一類多功能潤(rùn)滑油。然而，離子液體潤(rùn)滑油也存在一些目前有待解決的問題，即腐蝕問題以及抗氧化問題。針對(duì)離子液體出現(xiàn)待解決的問題，眾多國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)不同類型的離子液體潤(rùn)滑油展開了實(shí)驗(yàn)研究。

2 合成潤(rùn)滑油在城軌潤(rùn)滑中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 合成潤(rùn)滑油的性能優(yōu)勢(shì)

合成潤(rùn)滑油與傳統(tǒng)潤(rùn)滑油相比，具有優(yōu)良的黏溫性、高低溫性能、熱氧化安定性、抗燃性、低揮發(fā)性和較高的化學(xué)穩(wěn)定性等。從保護(hù)環(huán)境的角度看，由于合成潤(rùn)滑油的消耗量比礦物油少，排污或回收利用時(shí)的耗能少，同時(shí)有些合成潤(rùn)滑油與礦物油相比生態(tài)毒性低、生物降解性好，對(duì)環(huán)境的危害較小。在城軌交通這種高負(fù)載運(yùn)行條件下，盡管使用傳統(tǒng)的石油基潤(rùn)滑油也能在一定程度上滿足要求，但如果使用合成潤(rùn)滑油則能馬上體現(xiàn)石油基潤(rùn)滑油無法比擬的優(yōu)勢(shì)。[2]

2014年，廣州地鐵以地鐵車輛齒輪箱潤(rùn)滑油為對(duì)象，分析比對(duì)合成潤(rùn)滑油和礦物潤(rùn)滑油的性能差異，并通過車輛實(shí)際運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了合成油使用壽命比礦物油使用壽命更長(zhǎng)。殼牌進(jìn)一步驗(yàn)證了合成潤(rùn)滑油的優(yōu)勢(shì)。殼牌可耐壓S4WE150高級(jí)合成工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油，是采用精選聚乙二醇基礎(chǔ)油和添加劑調(diào)配而成的高級(jí)合成重載工業(yè)蝸桿傳動(dòng)齒輪油。殼牌可耐壓S4WE150具有卓越的氧化穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可延長(zhǎng)潤(rùn)滑油使用壽命，防止在較高溫度下形成有害的氧化產(chǎn)物，有助于在更長(zhǎng)維護(hù)周期內(nèi)保持系統(tǒng)清潔度，相比于常規(guī)工業(yè)齒輪油，殼牌可耐壓S4WE150能大幅延長(zhǎng)維護(hù)周期。在抗磨損性能上，殼牌可耐壓S4WE150具有卓越的負(fù)荷承載能力和抗微點(diǎn)腐蝕性能，即使在沖擊載荷條件下，也能保證對(duì)設(shè)備部件的有效保護(hù)，與礦物油的產(chǎn)品相比，這些性能有助于延長(zhǎng)齒輪和軸承的使用壽命。在蝸輪蝸桿傳動(dòng)應(yīng)用中，該產(chǎn)品能提高能效和降低工作溫度，殼牌在試驗(yàn)中測(cè)試表明，與礦物油和其他基于合成碳?xì)浠衔锏臐?rùn)滑油相比，殼牌可耐壓S4WE150效率分別提高15%和11%。這些結(jié)果已經(jīng)得到了原始設(shè)備制造商試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的證實(shí)。

2.2 合成潤(rùn)滑油的價(jià)格短板

盡管合成潤(rùn)滑油具有傳統(tǒng)潤(rùn)滑油所不具備的諸多優(yōu)良特性，但由于價(jià)格較貴，一度影響了合成潤(rùn)滑油在城市軌道中的推廣應(yīng)用。以地鐵車輛齒輪箱潤(rùn)滑油為例，每升合成潤(rùn)滑油的價(jià)格是礦物潤(rùn)滑油的三倍左右。廣州、深圳等地鐵運(yùn)營(yíng)公司雖然都有應(yīng)用合成潤(rùn)滑油，但是只是在少數(shù)車輛中使用。合成潤(rùn)滑油具有很好的性能優(yōu)勢(shì)，卻因價(jià)格問題而難以普及應(yīng)用的情況，在福州、南昌等地鐵運(yùn)營(yíng)公司中也被證實(shí)。由于價(jià)格原因，合成潤(rùn)滑油在中國城軌潤(rùn)滑中的市場(chǎng)局面尚未打開。隨著城軌建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)于高性能、長(zhǎng)壽命的合成潤(rùn)滑油的需求是可觀的，但如何降低合成油價(jià)格也是關(guān)鍵因素。

3 合成潤(rùn)滑油在城軌潤(rùn)滑中的應(yīng)用前景

當(dāng)前合成潤(rùn)滑油受制于價(jià)格原因，在實(shí)踐應(yīng)用中較少，下面從生產(chǎn)技術(shù)革新、可持續(xù)發(fā)展以及市場(chǎng)化合作方面綜合考慮其在城軌潤(rùn)滑中的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及應(yīng)用前景。

3.1 生產(chǎn)技術(shù)革新

城軌潤(rùn)滑運(yùn)維的發(fā)展，必然離不開產(chǎn)品與技術(shù)的革新。合成潤(rùn)滑油的生產(chǎn)技術(shù)在逐步發(fā)展，特別是隨著中國國家政策的變化，未來中國城軌潤(rùn)滑市場(chǎng)趨于技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。要滿足特定場(chǎng)合的潤(rùn)滑性能需求，必須對(duì)潤(rùn)滑油配方的性能進(jìn)行綜合考慮，以達(dá)到成本和性能的最佳平衡?！爸袊圃?025”戰(zhàn)略的出臺(tái)實(shí)施，對(duì)于潤(rùn)滑油生產(chǎn)企業(yè)來說是個(gè)非常大的機(jī)遇，是個(gè)利好消息。這一政策會(huì)促使眾多潤(rùn)滑油生產(chǎn)企業(yè)從原來的成本控制變成技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)、創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)，更多的在新興行業(yè)尋找與國際領(lǐng)先公司的合作。

3.2 可持續(xù)發(fā)展

節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的根本要求之一，相應(yīng)地要求潤(rùn)滑油在性能、成本以及

環(huán)保方面也要有所突破，而合成潤(rùn)滑油恰恰可以在一定程度上滿足這些要求。在實(shí)際應(yīng)用中，不管是潤(rùn)滑油生產(chǎn)商，還是城軌運(yùn)營(yíng)方，都希望找尋到一條可持續(xù)的發(fā)展道路，這迫使市場(chǎng)需要探索可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境友好的潤(rùn)滑產(chǎn)品。隨著潤(rùn)滑油生產(chǎn)企業(yè)的探索，合成潤(rùn)滑油生產(chǎn)技術(shù)將會(huì)取得一定進(jìn)步，相應(yīng)的應(yīng)用條件也將更為成熟，合成潤(rùn)滑油的廣泛應(yīng)用將成為可能。

3.3 市場(chǎng)化合作

限制合成潤(rùn)滑油在城軌潤(rùn)滑中應(yīng)用歸根結(jié)底還是運(yùn)營(yíng)成本問題，要控制成本，市場(chǎng)化極為必要。因此，在城軌車輛潤(rùn)滑運(yùn)維發(fā)展中，將會(huì)傾向于城軌運(yùn)營(yíng)公司與潤(rùn)滑油生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)化合作。潤(rùn)滑油生產(chǎn)企業(yè)可根據(jù)企業(yè)需求，量身定制全方位的潤(rùn)滑服務(wù)，包括油品檢測(cè)及分析服務(wù)、潤(rùn)滑預(yù)測(cè)性保養(yǎng)、設(shè)備潤(rùn)滑故障分析與診斷、技術(shù)交流與培訓(xùn)。[3]幫助企業(yè)進(jìn)一步提高設(shè)備穩(wěn)定性和能效，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低全生命周期維護(hù)成本。通過有效的市場(chǎng)化合作，實(shí)現(xiàn)需求與研發(fā)的有效結(jié)合，從而降低城軌潤(rùn)滑運(yùn)維成本，促進(jìn)城軌潤(rùn)滑運(yùn)維的全面發(fā)展。

4 結(jié)語

從環(huán)境保護(hù)、市場(chǎng)需求、生產(chǎn)技術(shù)等層面去考慮，合成潤(rùn)滑油在城軌潤(rùn)滑的應(yīng)用前景是值得期待的。隨著科技的發(fā)展及軌道交通對(duì)性能和對(duì)環(huán)境保護(hù)的需求，合成潤(rùn)滑油必將突破價(jià)格的限制商業(yè)應(yīng)用在城軌潤(rùn)滑領(lǐng)域。通過合成潤(rùn)滑油的技術(shù)革新、可持續(xù)發(fā)展以及市場(chǎng)化合作等途徑降低城軌潤(rùn)滑運(yùn)維成本，共同促進(jìn)城軌潤(rùn)滑運(yùn)維的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓楊.合成潤(rùn)滑油的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2017，43（9）：31.

[2]王澤愛.淺談軌道交通的潤(rùn)滑[J].石油商技，2007，6：7-12.

[3]黃海東.地鐵車輛的潤(rùn)滑管理及改進(jìn)建議[J].鐵道機(jī)車車輛工人，2008，11：5-9.

項(xiàng)目：2018年度河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專項(xiàng)支持項(xiàng)目：發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑優(yōu)化與節(jié)能減排技術(shù)研究