現(xiàn)代輪機工程系列講座_八_船用潤滑油的選用_魏海軍

1、第 26卷第 3期 世 界 海 運 Vol.26No.3 2003年 6月 WorldShipping June2003收稿日期 2003-03-06 作者簡介 魏海軍(1971- ,男,浙江上虞人,大連海事大學(xué)副教授,從事輪機工程教學(xué)與研究?！局袌D分類號】U664【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1006-7728(200303-0053-02 1船用潤滑油選用的一般原則船用柴油機潤滑油因其使用環(huán)境不同, 柴油機潤 滑必須選用船舶專用潤滑油,它具有良好耐水性和高 堿值(抵御高硫劣質(zhì)燃料帶來的酸性腐蝕等獨有特 性,是陸用潤滑油無法代替的。雖然目前國際上尚無 統(tǒng)一船用油標(biāo)準(zhǔn),但世界幾大油公司的船用油已

2、有幾 十年的發(fā)展史,實船使用效果早已被證實和認(rèn)可。船用油的選擇主要分為兩方面:第一, 黏度等級。 船 用 油 的 黏 度 等 級 較 單 一 , 系 統(tǒng) 油 和 中 速 機 油 分 SAE30、40兩個等級,氣缸油以 SAE50居多。航行環(huán) 境氣溫偏高,發(fā)動機工況稍差者,應(yīng)選用黏度等級高 些為宜;反之,可選用較低黏度等級潤滑油。第二, 質(zhì)量等級。船用油的質(zhì)量等級是以油品總堿值(BN 的大小來區(qū)分的。潤滑油堿值的選擇十分重要,如果 BN 過小, 潤滑油的酸中和能力不足會造成腐蝕、 磨損; BN 過大,金屬灰分高,也會造成磨損,同時添加劑加 量增加,潤滑油成本會升高。2船用氣缸油的選用氣缸的潤滑條

3、件十分苛刻,首先,正常工況下, 靠近上止點缸壁溫度會達(dá)到 240280,如果燃燒 不良,火焰撞擊在氣缸壁上,局部溫度甚至更高。通 常水冷式氣缸套第一道活塞環(huán)在活塞上止點處的溫度 可達(dá) 180220,甚至更高;其次,氣缸的工作條 件決定了氣缸壁不可能形成完整的油膜,活塞在上止 點和下止點處存在瞬間靜止,這將形成邊界潤滑狀態(tài) 等等。 因此, 一種優(yōu)良的船用氣缸油應(yīng)具備以下特性。 (1承受負(fù)荷特性。船用氣缸油應(yīng)具有良好的 承受負(fù)荷特性,即應(yīng)具有良好的邊界潤滑特性和防止 燒結(jié)現(xiàn)象,使?jié)櫥瑱C件表面保持一層連續(xù)性的牢固油 膜,以減少氣缸套和活塞環(huán)(包括裙部之間的滑動 摩擦, 減少金屬與金屬表面的直接接觸而

4、產(chǎn)生的磨損。 (2擴散性能。氣缸套與活塞之間的潤滑完全 依靠注油器(或泵將專用的氣缸油泵送到沿氣缸壁 圓周均勻分布的注油孔,當(dāng)活塞環(huán)組往復(fù)運動并通過 注油孔時,定時定量地向氣缸不斷供油。為了油膜均 衡,油品須具有很好的擴散性或蔓延滲播性能,這樣 才能使整個工作表面形成完整的吸附油膜。(3密封性能。氣缸油應(yīng)起到氣缸套與活塞環(huán) 之間的密封作用,以防止壓縮損失和燃?xì)庀赂Z。(4清凈分散性能。氣缸油應(yīng)具有足夠的清凈 分散性能,以保證活塞環(huán)帶、活塞及氣口(閥內(nèi)的 長期清潔,以減少積炭和漆狀沉積物。所用的氣缸油 添加劑形成的灰分量應(yīng)小,而且燃燒后形成的灰分應(yīng) 屬于非磨料物質(zhì)。(5中和能力。高堿值是氣缸油的特

5、性之一, 船用柴油機使用劣質(zhì)含硫燃料時,一般硫含量可達(dá) 2.5%3.5%,因此船用氣缸油必須具有高度的酸中和 能力,以中和含硫燃料燃燒后形成的硫酸、三氧化硫 等酸性物質(zhì),避免產(chǎn)生腐蝕磨損。(6儲存穩(wěn)定性。氣缸油的另一個重要性能是 添加劑在油中的溶解性要好,儲存穩(wěn)定性要好。長期 儲存不應(yīng)產(chǎn)生沉淀物,以避免在氣缸注油系統(tǒng)中因添 加劑析出沉淀物而發(fā)生堵塞和磨損等現(xiàn)象。在選擇氣缸油時,首先應(yīng)考慮所用燃油含硫量, 當(dāng)使用高含硫量時,應(yīng)選用高堿值的氣缸油。這不僅 可將燃燒產(chǎn)物中的酸中和掉,而且能有效地降低酸性 腐蝕,保護油膜,減少漏氣,并保證氣閥與活塞清潔。 嚴(yán)格說來,在確定所用氣缸油的堿值時,還應(yīng)考 慮

6、柴油機的燃油消耗量和氣缸油消耗量。在燃油含硫 量一定的情況下,如果燃油消耗量大,則氣缸油的堿 值也應(yīng)高;而氣缸油的注油量大時,則氣缸油的堿值 可以小。氣缸油與燃油含硫量、燃油消耗量以及氣缸 油注油量之間的數(shù)值關(guān)系可以用下式計算:BN(堿值=0.35XSB /L 式中 S 燃油含硫量(以質(zhì)量計 ,%;X 總系數(shù),大型船用柴油機為 0.15; B 單位時間的燃油消耗量; L 單位時間的氣缸油消耗量。根據(jù)燃油含硫量選擇氣缸油堿值的同時, 還應(yīng)考 慮柴油機的增壓度。 對于低增壓柴油機 (p e 在 0.8MPa 以 下 , 在 燃 油 含 硫 量 不 超 過 3%時 , 可 選 用 總 堿 值 40m

7、gKOH/g 的 氣 缸 油 , 對 于 中 、 高 增 壓 的 柴 油 機 ,當(dāng)燃油含硫量大于 3%時 , 就 應(yīng) 選 用 總 堿 值 5070 mgKOH/g 的 氣 缸 油 。表 1中 列 出 了 不 同 含u現(xiàn)代輪機工程系列講座(八 u船 用 潤 滑 油 的 選 用&魏海軍, &孫培廷DOI:10.16176/ki.21-1284.2003.03.03554 世 界 海 運 第 26卷 硫量所要求的氣缸油堿值。表 1 燃料含硫量與氣缸油堿值的關(guān)系燃料含硫量/m% 推薦氣缸油堿值 /BN0.5 0.51.0 1.01.51.52.52.53.53.5以上5 510 1020 2040 4

8、070 70100所選用氣缸油的堿值是否足夠,可以用直觀方法 加以確定。一般來說,若注油點之間的氣缸表面上出 現(xiàn)漆狀物,就說明氣缸油的堿值低于所要求的數(shù)值。 3船用系統(tǒng)油的選用船用系統(tǒng)油一般分為主機系統(tǒng)油和副機系統(tǒng)油, 因此,系統(tǒng)油主要根據(jù)柴油機型來選擇。3. 1 十字頭式二沖程柴油機系統(tǒng)油的選用主機一般采用十字頭式二沖程柴油機,因此,主 機系統(tǒng)油一般只用來潤滑有關(guān)軸承,燃?xì)夂腿紵龤埩?物通常不易漏入系統(tǒng)油中,所以一般選用低堿值的系 統(tǒng)油,但必須滿足以下要求。(1抗腐蝕性能。現(xiàn)在的船用柴油機活塞上雖 然裝有設(shè)計良好的刮油環(huán)和密封環(huán),但它不可能百分 之百有效,尤其是當(dāng)他們沒有保持良好的狀態(tài)時,難

9、 免有部分不完全燃燒的燃油、氣缸油、燃?xì)庖约袄鋮s 用的海水、淡水等侵入曲軸箱,這樣曲柄銷軸承和主 軸承將受到嚴(yán)重腐蝕。因此要求系統(tǒng)油必須具有良好 的抗腐蝕性,以保護機件不受腐蝕。(2抗水、抗乳化性能。在船上曲軸箱常常會 遇到水的浸入,如空冷器損壞,壓力較高的海水就會 進(jìn)入氣缸的掃氣空間,從而漏入曲軸箱;潤滑油冷卻 器的損壞,也將入侵曲軸箱;缸套、活塞、氣缸蓋和 增壓器的裂紋或破損, 將會導(dǎo)致大量的水進(jìn)入曲軸箱。 水(尤其是海水污染,不僅會造成機件腐蝕,還會 與油形成乳化液,這在離心式分油機內(nèi)可以分離。乳 化液和水分使軸承中油膜承載能力大大降低,從而引 起軸承故障。所以要求系統(tǒng)油必須具有抗水和分

10、水能 力,即遇水有足夠的穩(wěn)定性(不易被乳化 ,且能夠與 水有較高的分離性。(3清凈分散性。船用系統(tǒng)油應(yīng)能把一些微小 固體顆粒從潤滑機件上清洗下來并使之懸浮在油中, 確保機件清潔和不形成沉淀物,保持良好潤滑狀態(tài)。 (4熱氧化安定性。潤滑油的氧化反應(yīng)速度與 溫度成正比,若油中含有磨損物質(zhì)時,將會因其催化 作用而加大氧化反應(yīng)的速度。氧化產(chǎn)物不溶于油,易 粘附于機件表面,形成積炭,影響熱傳導(dǎo),潤滑油氧 化的結(jié)果同時會形成酸,腐蝕潤滑機件。3. 2 中、高速柴油機系統(tǒng)油的選用當(dāng)主機為中速柴油機或發(fā)電副機時, 由于潤滑方 式與低速二沖程柴油機完全不同,系統(tǒng)油在潤滑軸承 的同時還潤滑氣缸,而且燃?xì)夂腿紵龤埩?/p>

11、物不可避免 地會混入潤滑油中,使系統(tǒng)油污染,并且在曲軸箱底 部沉積出泥渣。在燃燒劣質(zhì)重油時情況更為嚴(yán)重,為 此,應(yīng)選用含有堿性添加劑的中速機油,潤滑油堿值 視所用燃油的含硫量而定。因此,中速機油必須滿足 高質(zhì)量要求,還要具備氣缸油和系統(tǒng)油的雙重功能。 (1酸中和性。酸中和性可以抵制酸性物質(zhì)的 腐蝕、磨損,其性能代表指標(biāo)為堿值,因而要求潤滑 油具有一定水平的總堿值。表 2為中速機油堿值的參 考選擇表。表 2 中速機油堿值選擇表工況燃油含硫量/%中速機 BN,mgKOH/g苛刻苛刻苛刻苛刻中等苛刻中等苛刻中等苛刻緩和3.54.02.03.51.02.00.51.52.00.51.50.50.5403020122515107(2清凈分散性。因筒狀活塞式柴油機只使用 一種潤滑油,燃燒產(chǎn)物與酸性物質(zhì)容易直接混入曲軸 箱,成為不溶物,沉積在系統(tǒng)內(nèi)影響供油而惡化潤滑 狀態(tài)。優(yōu)良品質(zhì)的清凈分散性可使這些不溶物分散, 懸浮在油中不致沉積在發(fā)動機內(nèi),而經(jīng)過潤滑濾器濾 掉。目前國內(nèi)外各石油公司生產(chǎn)的中速機油均添加清 凈分散劑,具備這種品質(zhì)。(3抗氧化安定性。中速機油一般選用精制良 好的基礎(chǔ)油, 加入性能佳的抗氧化添加劑,使其耐用, 可減少為換油清潔而停運的時間。(4耐水性。船用油難免水污染,水的混入, 會引起油中添加