润滑油品质对设备运行及节能降本的影响之实践
【摘 要】 润滑工作是设备管理中的重要内容，是设备维护保养的重要环节，也是节能降耗、减少摩擦和磨损、降低备件消耗、延长设备使用寿命的重要手段。水泥行业设备节能降耗工作是一项较复杂的工程，影响因素很多。从润滑角度分析，选择合适的润滑剂、合适的润滑工艺、添加合适的润滑剂量、定期的润滑检测等都可以降低能耗，达到节能效果。
【关键词】 合成油 品质 设备 影响
1 前言
随着国家关注节能环保力度的加大，对环境和能源使用的要求愈来愈高，水泥行业和企业的发展面临着更大的挑战，各大企业纷纷采取措施，从不同角度开展节能减排工作、降低能耗和成本。设备全面改造升级，新工艺的开发均需要大量的人力物力的投入，时间长、见效慢，而设备润滑管理这个可以立竿见影的工作却被人们忽视了。水泥行业设备润滑管理比较粗放，设备运行环境灰尘较大，载荷较重，对设备进行有效的润滑管理是水泥行业有待开发的大金矿，它可以起到以下作用：①提高设备可靠性，保障运行安全，减少停机损失和维修费用；②延长设备使用寿命，降低购置费用；③延长油品寿命，降低能源消耗。
2 背景
包括一条5000t/d新型熟料干法生产线在内，我公司共下辖有8个生产分厂，在线工作有数十台喷油螺杆罗茨风机以及上百台罗茨风机，所使用的原厂专用油多为矿物润滑油，在实际生产运行过程中，经常会出现频繁的高温报警现象，换油周期也较短。2013年10月初，我们与润滑行业的知名品牌埃克森美孚（ExxonMobil）公司进行了润滑技术方面的交流。并对生产现场做了调查，根据实际情况，选取一台罗茨风机试用合成油，试验合成油的节能效果，为今后的油品选择提供参考。
3 选择润滑油应考虑的因素
设备说明书中有关润滑规范是设备选用油品的依据，若使用单位需自选油配时，应考虑以下一些元素：
（1）设备运行速度。高速运行设备要用黏度较低的机油，而低速运行的设备一般选用油脂。
（2）设备的承载负荷。承载负荷高的设备要用黏度高、性能好的润滑油。
（3）工作温度。在高温下的运行设备，应选用黏度高、闪点高、油性和氧化安定性好、含相应添加剂的润滑油。
（4）工作环境。室外设备没有保温时，应该按照季节选用更换，同一设备在夏季时要选用黏度高的油，冬季时要选用黏度低的油。
（5）摩擦副的表面温度、精度与间隙。一般讲，表面硬度高、精度高、间隙小的摩擦副，用油黏度要低。
（6）摩擦副的位置。比如，开式齿轮比齿轮箱中的摩擦副用油的黏度要高。
（7）润滑方式。有润滑站的设备润滑油，有冷却水保持润滑温度时，一般是用机械润滑油；还有手工、滴油、浴油、循环式、喷雾式及喷射式等方式。
4 合成油节能原理及应用理由
4.1 分子结构与摩擦性能
同样作为基础油，矿物油和合成油的性能差异如图表1所示。
分子结构的差异，使得矿物油内摩擦力比合成油大，而低的内摩擦力使得设备运行时能耗降低，如图2所示，这就是合成油可以降低能耗的原理。
合成油与矿物油相比，其分子内摩擦小，因此运行时可减少摩擦损失，从而可节能；而在多处实际工业应用中，设备使用合成油的工作温度，会比使用矿物油时的温度低，在为设备提供更好保护的同时，可以减少高温报警导致的频繁停机；而且合成油高温抗氧化性比矿物油优异，可以延长换油以及配件使用寿命，减少备件支出和现场员工的勞动强度。综上所述，并按照风机制造商的油品粘度建议，我们在罗茨风机上使用美孚合成润滑油SHC 630。
美孚SHC 630基础油是聚a烯烃（PAO）合成油，分子结构均一精致，具有牵引系数低的特点，降低了在弹性边界润滑接触区域的损失，在摩擦副之间形成的液体内摩擦较小。由于内摩擦小，则工作时产生的摩擦损失就小，工作温度也较低，达到降低动力耗损的结果，也使得零件的寿命延长。聚a烯烃（PAO）与矿物油的比较如图3所示。
美孚SHC 630所采用的基础油与抗氧化添加剂配合极佳，在高温工况下抗氧化、抗油泥形成等性质卓越，延缓油品老化，延长换油周期。
4.2 合成油节能降耗的效果
美孚合成SHC系列润滑油在包括罗茨风机等应用领域的节能效果是明显的。如图4所示，其合成齿轮油的节能效果最高可达8.8%。而此次罗茨风机的合成油节能试验，我们将节能效果保守估计为2%。
5 节能试验
根据目前的实际情况，我们挑选7516#罗茨风机进行节能试验。
5.1 数据收集（表2）
5.2 罗茨风机的机构简图（图5）
罗茨风机的动力由一对同步齿轮来传输，有些罗茨风机的动力传输机构还带有增速齿轮。压缩气室内没有润滑油，润滑油存于同步齿轮的齿轮箱体内，气室和齿轮箱由密封隔开。
5.3 罗茨风机的润滑难点
根据罗茨风机的构造，可以了解到，罗茨风机的润滑，实质上是对其同步齿轮（及增速齿轮）、轴承等的润滑。该润滑条件类似于齿轮箱润滑，即齿间压力较大，润滑油特有的粘压特性使其在齿间的粘度急剧升高，此时油膜的剪切将消耗很多能量，而合成油相对于矿物油，其内摩擦较小，因此动力传输中的摩擦损失较少，由此驱动系统的动力损失减少，从而实现电力以及电费的节省。同时，相对于齿轮箱，它又具有箱体空间小，润滑油相对较少，并要求连续运行，因此运行温度相对较高，此时就要求润滑油具有优异的抗氧化性能和热稳定性。合成油相对于矿物油，其碳链分子不饱和键少，因此不易与空气（氧气）发生氧化反应，并形成酸性油泥，合成油润滑系统也相对于矿物油系统更洁净，为检修时的观察清洗等工作带来便利。
自10月31日开始，对7516号扫煤罗茨风机的进行了节能试验，根据约半个月的跟踪记录，得到下列一组数据（表3）。
尽管该扫煤风机的载荷不稳定，且变化较多，但在额定载荷情况下载荷与能耗成线形比例，因此以每小时喂煤量所耗的电流作为节能评价的依据，根据近一个月以来的数据，去掉最高值和最低值后求平均值，由此得到计算节能比例为2.619%，并将此值代入效益计算表，来计算创造的效益（见表4）。
6 结语
由于实际情况限制，7516号扫煤风机较难保持载荷稳定，增加了不确定因素，节能的总量不容易评估。因此在条件允许的情况下，我们将选取厂内载荷更稳定的罗茨风机或空压机进行试验，以取得更具说服力的节能数据，为以后扩大合成油的使用范围，在生产实践中实现合成油技术应用达到节省吨水泥成本的总目标。