船舶主空壓機(jī)滑油乳化的原因分析及處理

劉澤紅

（廣東中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，廣東 廣州 510700）

在船舶運(yùn)行以及設(shè)計(jì)中，船舶空壓機(jī)的選擇、設(shè)計(jì)以及維修仍不可小覷。船用空壓機(jī)作為船舶動(dòng)力系統(tǒng)最重要的輔助機(jī)械之一，承擔(dān)著為全船提供壓縮空氣這一重要的職能，所以船用空壓機(jī)的可靠性將會(huì)直接對(duì)船舶的安全運(yùn)行有所影響。因?yàn)榇伴L期處于海上航行或者錨泊狀態(tài)，惡劣的工作環(huán)境使得船舶空壓機(jī)容易出現(xiàn)各種故障，在船舶空壓機(jī)容易出現(xiàn)的眾多故障中，空壓機(jī)的滑油乳化這一現(xiàn)象，不僅僅會(huì)使得空壓機(jī)的油耗以及維護(hù)保養(yǎng)成本大大增加，還會(huì)使得主軸承與連桿大端軸承燒瓦的風(fēng)險(xiǎn)大大增加，還會(huì)對(duì)主機(jī)造成極大的危害。通過從對(duì)船舶空壓機(jī)的運(yùn)行原理以及以往的空壓機(jī)滑油乳化事例來分析，得到結(jié)論：導(dǎo)致船舶空壓機(jī)出現(xiàn)滑油乳化的是由于空壓機(jī)的冷凝水或泄漏至油底殼與滑油進(jìn)行了混合。

1 船舶空壓機(jī)滑油成分以及作用

空壓機(jī)的滑油對(duì)于空壓機(jī)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)有著至關(guān)重要的作用，而滑油的成分同樣也會(huì)對(duì)是否發(fā)生乳化有一定的影響?？諌簷C(jī)滑油一般都是合成油（合成油又分為半合成油和全合成油）和礦物油。目前國內(nèi)已標(biāo)準(zhǔn)化的往復(fù)式空壓機(jī)油品種有兩種，分別是L－DAA 和LDAB，規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為GB12691－90，粘度等級(jí)均分為五個(gè)牌號(hào)；回轉(zhuǎn)式空壓機(jī)油中已標(biāo)準(zhǔn)化的有L－DAG 輕負(fù)荷噴油回轉(zhuǎn)式空壓機(jī)油，規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為GB5904－86，粘度等級(jí)分六個(gè)牌號(hào)；L－DAH 回轉(zhuǎn)式(螺桿)空壓機(jī)油標(biāo)準(zhǔn)為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)有四個(gè)牌號(hào)?？諌簷C(jī)滑油的基礎(chǔ)油可以主要分為兩大類，分別是礦物基礎(chǔ)油和合成基礎(chǔ)油。

空壓機(jī)滑油的作用是可以在各類機(jī)械上使用，用以減少零件之間的摩擦，同時(shí)還可以起到保護(hù)機(jī)械的作用。除此之外，作為液體的潤滑劑，可以起到潤滑、冷卻、清洗、降噪以及密封的作用。滑油的狀態(tài)對(duì)空壓機(jī)運(yùn)行有直接影響，而滑油的清潔狀態(tài)是最重要的影響因素。

2 滑油的乳化

乳化即為兩種液體進(jìn)行充分的混合成為乳狀液，空壓機(jī)滑油并不會(huì)與水進(jìn)行乳化，但是如果有一些兩親性質(zhì)的物質(zhì)進(jìn)行吸附并且吸附在油水界面上面，就有可能會(huì)對(duì)界面狀態(tài)進(jìn)行一些改變。這種能夠使得兩種液體表面的活性增加并且讓他們?nèi)榛奈镔|(zhì)即稱為乳化劑。乳化劑的種類很多，而滑油與水乳化所需要的乳化劑的計(jì)量并不大，導(dǎo)致難以對(duì)乳化劑的成分進(jìn)行分析，只能從導(dǎo)致滑油發(fā)生乳化反應(yīng)水的來源進(jìn)行分析。

在空壓機(jī)工作過程中，發(fā)生乳化的主要原因是滑油與水發(fā)生了混合，并在工作過程中發(fā)生了攪拌等不同程度的作用從而使得滑油變得渾濁的現(xiàn)象[1]。關(guān)于滑油乳化，國家有明確的規(guī)定和判定以及檢查標(biāo)準(zhǔn)?；腿榛环殖扇齻€(gè)程度：一是油水混合物中的含水量超過0.15%時(shí)，滑油呈現(xiàn)為明顯渾濁的狀態(tài)，為滑油輕度乳化現(xiàn)象。當(dāng)水含量逐漸增加，滑油的渾濁程度也逐漸加深，含水量達(dá)到了3%時(shí)，為滑油重度乳化現(xiàn)象。如果滑油的乳化狀態(tài)不加以控制，不僅影響機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還可能會(huì)影響船舶的航行安全，同時(shí)也會(huì)加重維修以及檢修設(shè)備的工作量。

根據(jù)滑油乳化的定義、判定分析，可以得出船舶空壓機(jī)滑油乳化的條件與以下三點(diǎn)有關(guān)：

（1）發(fā)生在具有互不相溶或是不完全相溶的兩種液體當(dāng)中。

（2）滑油中存在乳化劑。

（3）工作環(huán)境中有形成乳化液的能量，例如：強(qiáng)烈的攪拌、循環(huán)以及流動(dòng)等[4]。

3 空壓機(jī)故障現(xiàn)象

某輪船用主空壓機(jī)型號(hào)HC-265A，為立式、水冷、二級(jí)壓縮型空壓機(jī)，潤滑方式采用齒輪泵壓力潤滑，空壓機(jī)潤滑油牌號(hào)為DAB100，運(yùn)行中出現(xiàn)潤滑油乳化現(xiàn)象。該輪于2020 年7 月出廠，主營中國沿海南北線，第2001S 航次南下廈門，航行途中發(fā)現(xiàn)NO1 主空壓機(jī)曲軸箱滑油有乳化現(xiàn)象(如圖1 所示)，從曲軸箱底部取油樣放入油樣瓶中，同時(shí)停用NO1 空壓機(jī)使用NO2空壓機(jī)，對(duì)NO1 空壓機(jī)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的泄漏現(xiàn)象。兩天后發(fā)現(xiàn)NO2 空壓機(jī)曲軸箱滑油也發(fā)生乳化現(xiàn)象，也采取同樣的方法進(jìn)行取樣，靜止一段時(shí)間后，兩個(gè)油樣瓶均出現(xiàn)明顯的油水分界層。

圖1 空壓機(jī)滑油乳化情況

4 故障機(jī)理分析

HC-265A 型空壓機(jī)的機(jī)構(gòu)圖（如圖2 所示），該型空壓機(jī)采用閉路濺油型潤滑方式，空壓機(jī)油被封閉在曲軸箱內(nèi)，曲軸箱與外界空氣不直接聯(lián)通，曲軸箱的氣體通過集油器過濾掉油氣后通向吸氣室，工作時(shí)，油箱中的氣壓動(dòng)態(tài)平衡于吸氣室氣壓，略低于大氣壓力，屬負(fù)壓。氣缸－活塞摩擦副及油箱軸封－曲軸摩擦摩擦副都存在一定間隙(流體摩擦)，正常時(shí)油以油膜形式填充在間隙中，起密封和潤滑作用，其中軸封位置進(jìn)水(汽)只發(fā)生在空壓剛機(jī)啟動(dòng)時(shí)油膜沒有建立時(shí)，一旦油膜形成，空氣便不能進(jìn)入，如果不是過度頻繁啟動(dòng)空壓機(jī)，軸封進(jìn)水(汽)的影響可以忽略。[13]

圖2 HC-265A 空壓機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖

該臺(tái)空壓機(jī)的冷卻水主要冷卻的氣缸組件和冷卻器，泄漏的原因主要是因?yàn)槠錃飧滋壮霈F(xiàn)了裂紋、氣缸套的密封不足、氣缸蓋出現(xiàn)裂紋或是密封不良、空氣冷卻器冷卻管束泄漏等。

（1）滑油檢查：當(dāng)空壓機(jī)的滑油質(zhì)量得不到保障的時(shí)候，會(huì)對(duì)空壓機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，更換滑油后，空壓機(jī)滑油乳化的現(xiàn)象依然存在。排除是因滑油品質(zhì)問題導(dǎo)致乳化。

（2）緊固件檢查：由于是新船新設(shè)備，缸蓋螺栓等緊固件難免出現(xiàn)松動(dòng)情況，按照說明書的扭力值對(duì)其進(jìn)行上緊檢查，在隨后的運(yùn)行過程中滑油乳化現(xiàn)象仍然存在。

（3）吊缸檢查：開始對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行吊缸檢查，在對(duì)空壓機(jī)的冷卻系統(tǒng)管路、壓縮系統(tǒng)機(jī)構(gòu)中的各個(gè)管路和部件的密封性進(jìn)行檢查，經(jīng)測量空壓機(jī)的活塞環(huán)與氣缸間的間隙符合說明書要求，能夠保證其密封性。

（4）滑油冷卻系統(tǒng)檢查：空壓機(jī)的冷卻水的流量、溫度、清潔程度影響空壓機(jī)的正常運(yùn)行，先對(duì)空壓機(jī)冷卻水的流量進(jìn)行了控制。將冷卻水的截止閥關(guān)小，在保障了空壓機(jī)可以正常運(yùn)行的情況下，盡可能的把冷卻水的流量降低，發(fā)現(xiàn)乳化問題雖然有所好轉(zhuǎn)，但是滑油乳化的現(xiàn)象仍然存在。再對(duì)空壓機(jī)的冷卻水溫度進(jìn)行調(diào)整，冷卻水溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣吆?，空壓機(jī)滑油乳化問題的到了一定的改善，并沒有消除。

（5）滑油呼吸系統(tǒng)檢查：空壓機(jī)在工作時(shí)，氣缸中的溫度高，水分很容易蒸發(fā)成氣體，正常情況下，這部分氣體會(huì)從呼吸口排出，這樣水分便不會(huì)進(jìn)入曲軸箱與滑油混合，但是呼吸口如果出現(xiàn)堵塞或者濾網(wǎng)變臟，氣體無法正常排出，便會(huì)出現(xiàn)滑油乳化的現(xiàn)象。對(duì)呼吸器透氣管進(jìn)行改造，更換透氣量比原來更大的彎管，并在呼吸口加裝了鐵絲網(wǎng)罩（改進(jìn)如下圖3），發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)的滑油乳化現(xiàn)象解決了，說明是空壓機(jī)呼吸系統(tǒng)出現(xiàn)了問題[2]。

圖3 改進(jìn)后的透氣彎管

5 優(yōu)化以及建議

為了減少滑油乳化現(xiàn)象的產(chǎn)生，因此對(duì)該型空壓機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化：

（1）改造透氣口：為了盡可能的減少冷凝水的生成，將透氣口部位的裝置進(jìn)行了改造，將原來的曲軸箱透氣口封住，裝上了新的透氣彎管，并且在新的透氣彎管的開口處新裝了鐵絲的網(wǎng)罩，網(wǎng)罩的作用是減少雜物的吸入，同時(shí)可以對(duì)透氣效果有所提升，透氣效果變好后，也能保證曲軸箱中的壓力不會(huì)過高。

（2）增加電磁閥：當(dāng)壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，可以通過電磁閥的控制自動(dòng)停水，這樣可以降低冷卻水泄漏的幾率。

（3）在油底殼設(shè)置傳感器：可以在油底殼裝設(shè)檢測水的傳感器，當(dāng)傳感器檢測到了滑油中的水分時(shí)，會(huì)自動(dòng)停機(jī)來保護(hù)設(shè)備。

（4）添加抗乳化劑：在空壓機(jī)的滑油中添加抗乳化劑，可以降低發(fā)生乳化的幾率，但是也會(huì)增大滑油的成本。

對(duì)值班人員的建議：在值班過程中應(yīng)該對(duì)空壓機(jī)的滑油狀態(tài)進(jìn)行檢查和監(jiān)控，還要定期對(duì)機(jī)械中的各個(gè)部件進(jìn)行檢測，一旦有部件的磨損過大，參數(shù)達(dá)不到規(guī)定值，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行維修或者更換。在空壓機(jī)使用時(shí)，應(yīng)該盡可能的提高冷卻水進(jìn)入空壓機(jī)時(shí)的溫度，或者通過手動(dòng)的調(diào)控，降低冷卻水的流速，這樣也可以大大的降低滑油出現(xiàn)乳化的幾率[3]。

空壓機(jī)作為船舶上不可或缺的設(shè)備，一旦無法正常的進(jìn)行工作，將會(huì)導(dǎo)致船舶無法正常的運(yùn)行。文中對(duì)空壓機(jī)出現(xiàn)滑油乳化這一現(xiàn)象進(jìn)行了分析，對(duì)不同類型的空壓機(jī)發(fā)生滑油乳化排除的方法也不盡相同。只有了解空壓機(jī)發(fā)生滑油乳化的主要原因，確定滑油水分的來源，進(jìn)行分析處理，提出維修方案及改進(jìn)措施。