一、螺杆式空气压缩机与润滑剂常识

 1.   螺杆压缩机的结构

 螺杆式压缩机是由两个或两个以上互相啮合的转子(具有凸齿的阳转子和具有凹齿的阴转子)在机体内作高速旋转，依赖转子凹槽与机壳内壁所构成容积的不断缩小，来实现对气体的压缩。

       螺杆式压缩机的结构根据转子的数量不同而有一定的差别，但从总体上来看，螺杆式压缩机都由相互旋转的转子和与转子相互配合的机壳等部件组成。

       螺杆压缩机由工作部件、运动部件、冷却系统、控制系统和润滑系统组成。工作部件由相互啮合的转子（阴阳螺杆）容积腔体等组成；运动部件有轴承、同步齿轮（无油）以及密封等组成；冷却系统由热交换器、风扇等组成；润滑系统由油箱、过滤器、油泵等组成。在喷油压缩机中冷却系统和润滑系统合为一体。

 

2. 螺杆式空气压缩机的优势

（1）体积小、结构紧凑、重量轻、综合成本低

（2）压缩效率高、运转可靠

（3）噪音低、排气温度低

（4）气体输送没有波动

（5）维修保养方便维修费用低

 

3. 螺杆压缩机的润滑方式

       根据润滑方式不同可分为干式和湿式两种类型，主要润滑部件有：轴承、驱动齿轮、密封和螺杆。

 由于螺杆压缩机在具体应用时要考虑压缩介质的不同，所以螺杆式压缩机也分为两种，一种是无油机，一种是有油机。不论是油有还是无油都需要用润滑剂润滑，无油和有油只是在压缩腔内的区别。

有油螺杆式压缩机通常是采用强制循环喷油润滑方式，即在压缩过程中，将冷却的润滑油直接喷入压缩室内，其喷油量远大于活塞式压缩机的内部润滑和其它非喷油润滑方式的回转式压缩机。 喷入压缩室内的所有润滑油与压缩气体混和并一起从压缩室排出后，需经过油气分离，以分离和回收绝大部分润滑油再度循环使用。通常大型多级喷油压缩机会有一个独立的供油系统，而小型单级喷油压缩机只是利用气体的压力差来实现喷油润滑。

  在无油压缩机中，润滑方式也采用强制润滑的方式，由于工作容积中没有喷入润滑油，所以强制润滑只是润滑同步齿轮和轴承并对上述部件进行降温，其强制的动力来源于油泵。

 

4. 螺杆式压缩机的润滑要求

    螺杆式空气压缩机油由于直接与压缩空气接触，其排气温度达80-100℃，还有不少国

产螺杆空压机的排气温度超过100℃，在此高温条件下普通油品极易发生氧化，产生积碳、

漆膜、胶质等各种氧化物；油/空气的混合物经过分离器和冷却器冷却至50-70℃；此时润

滑油必须承高温裂解，整个循环过程约2分钟，除高温要求以外，还具有以下性能特征：

（1）优异的高温氧安定性能，良好的油泥、胶质和积碳抑制性能

（2）适当的运动粘度和粘温性能，一般以ISO46号居多，进口机型多选择ISO32号

（3）良好的润滑和抗磨性能

（4）良好的防腐蚀和防锈性能

（5）良好的空气释放性能

（6）良好的抗泡沫性能

（7）良好的水解稳定性能

（8）良好的密封材料相溶性能

（9）易于分离和排除湿气

（10）富有竞争力的维护、保养和管理成本

 

 

5.螺杆式空气压缩机润滑油的分类

       根据基础油类型的不同，以及不同设备厂家的不同性能要求，润滑油主要

可以分为矿物型和合成型两种类型，通过复合不同类型功能添加剂，调配出不同性能要

求的空压机油以满足润滑需求。

       根据螺杆式空压机的型式、压缩介质、压缩进气与排气温度、油温、润滑

型式（飞溅、压力、喷油冷却）的不同，用户可以根据设备制造商的推荐选择

矿物或合成型空气压缩机油。

        近年来，矿物润滑油由于整体性能较低，使用的场合和工况越来越受到限制，矿物型螺杆式空气压缩机在运行中经常出现以下问题：

 

（1）换油频繁，约1,500-2,000小时就要更换

（2）高温跳机现象频繁，尤其是新压缩机使用两三年后，常常因温度过高而自动停机

（3）漆膜和积碳严重，维修清洗频繁，压缩机的效率减低，甚至会影响整个空气动力系统

（4）压缩空气含油高，影响后段空气的质量

（5）润滑油蒸发损失大，消耗量大

（6）压缩机维修频繁，零部件消耗量大，一般来说螺杆压缩机1~2年就要大修一次

特别强调的是，压缩机油中的残炭会影响压缩机的正常操作，不仅造成压缩腔和排气阀的磨损，还会使排气阀失灵，残炭也会增加金属的热阻，引起局部过热。除造成压缩机机械故障外，残炭还会引起压缩机着火爆炸。据统计，空压机着火爆炸的事故中，有40%是由残炭引起的。所以要保证压缩机安全运转，就必须提高压缩机油的氧化安定性能，以减少残炭的生成。

 

合成型螺杆式空压机润滑油由于其使用寿命长(4,000-10,000工作小时不等)；氧化安定性能优异，油泥、积碳和油污产生少，且容易清除；有效降低操作温度和噪音，一般可降低5-10℃；油水分离迅速；有效节能、环保、消耗量低，一般可节电3～5％；延长使用寿命和维修保养周期等优势，越来越成为使用的趋势，逐渐被制造商和用户接受和推荐。

 

 

二、螺杆式空气压缩机售后服务与专用油的误区

      近年来，由于市场竞争的日益激烈，螺杆式空压机制造商在品质上的差异越来越小，成本压力越来越大，销售整机基本上处于无利可图现状，更多的会从销售配件、提供有偿服务等方面获得相应的回报以维持公司的正常运营，比如外面经常提到的某某品牌提供5年整机售后服务承诺。

众所周知，压缩机供应商从来不生产润滑油，就象汽车厂从来不生产润滑油一样，服务油或所谓的专用油全部为外购，由于成本和市场竞争等因素，对采购成本要求极为苛刻，不同阶段采购的润滑油公司也不同。一般都采用两次或三次加氢精制的矿物型基础油与复合添加剂调配，没有复配提升抗氧能力的高温抗氧剂、钝化剂等特种添加剂，矿物型润滑油抗氧化能力不理想，油泥和积碳生成较快，润滑油中和酸能力差，酸值上升快，短期内即容易造成较多的积碳和胶质，导致油滤和油精分离器经常堵塞，温度上升，空气释放性、抗泡沫性和破乳化性一般。对于合成油分为几类，一是使用三次加氢精制基础油生产的所谓（半）合成油，推荐换油周期一般为3,000~4,000工作小时；另一类为使用PAO或POE生产的所谓全合成油，推荐使用周期可达8,000工作小时；还有就是上述不同类型的基础油的混合，通过不同油公司的贴牌、包装或干脆直接采购某品牌的成品油回来换桶或贴张自己的标贴进行销售。

 由于压缩机供应商对于润滑油采购的成本压缩得非常低，少数油公司在订制或提供成品时所采用的原材料也因此大打折扣，所承诺的性能也很难达到。但用户往往缺乏专业的检测手段，无法正常判断油品质量的好坏，基本上都是听从压缩机供应商的建议更换油品，极容易造成更换油品频繁、过滤器、油精分离器、工时等显而易见的成本上升，这往往是部分小压缩机供应商所期望的结果。事实上，绝大多数的进口和国产压缩机供应商基本上能够提供符合正常换油周期要求的标准油品，只是销售价格已经几倍于采购油品的成本，通过此途径获取运行利润。

关于此章节以后将有更加详细的论述。 

 

使用专用油5600小时知名螺杆式压缩机两次换油图片

 

三、现代合成螺杆式空气压缩机油不同配方工艺

       根据螺杆式空压机的型式、压缩介质、压缩进气与排气温度、油温、润滑型式(飞溅、压力、喷油冷却)的不同，终端用户逐渐倾向于推荐合成型空压机油替代矿物型油，以延长换油周期、节能、降低维修综合成本，螺杆式空压机油的升级大致经历以下过程：

    1.I类矿物油换油周期2,000小时左右，以抚顺二厂为代表

    2.II类油、III类油添加剂无灰抗磨液压油复合剂调合，符合ISO-L-DAG/DAH/DAJ规格标准，仍然是目前主要空压机制造商服务用油的主流，推荐换油周期3,000小时，在此背景下，空压机制造商为获取更多商业利益而抵制普及和推荐合成型空压机油

    3.合成型(半合成/全合成) 螺杆式空压机油逐渐从最初的单纯PAO型、双酯型，向多元醇酯型、PAO与多元醇酯/PAG与多元醇酯复合型过度，如Ingersoll-Rand SSR Ultra Coolant，SullairSullube 32/46，Gardner Denver Aeon PG，Quincy Quin-Syn PG800，CPI CP-1542系列等，原因如下：

     （1）换油频繁，约2,000-3,000小时更换，相对于全合成型每8,000小时换油周期而言，1台75M3排气量的空压机一年可以节省近10万元维护成本

   （2）高温跳机现象频繁，尤其是新压缩机使用两三年后，常常因温度过高而自动停机ü漆膜和积碳严重，维修清洗频繁，压缩机的效率减低，甚至会影响整个空气动力系统

   （3）压缩空气含油高，影响后段空气的质量ü 润滑油蒸发损失大，消耗量大

   （4）压缩机维修频繁，零部件消耗量大，一般来说螺杆压缩机1-2年就要大修一次。

      目前市场上常见并容易获取的合成基础油有聚α-烯烃(PAO)、合成酯(POE)、合成聚醚(PAG)、合成硅油、合成烷基萘等。由于硅油的润滑性比较差、挥发性高、与各种功能添加剂的相溶性差、成本高等因素，基本上没有成功应用。而水溶性聚醚和水不溶性聚醚亦存在与其它不同类型基础油和功能剂的相溶性问题、更换成不同类型的油品的清洗问题、原材料供应的局限性等问题，此文不做讨论，仅以合成PAO和POE做简要的分析和论述。

 

3.1 PAO与POE的优缺点：

3.1.1 PAO具有以下优缺点：

(1) 高闪点、高燃点、安全性高，低蒸发损失

(2) 高粘度指数，优异的粘温性能，低温冷启动性能和高温稳定性能好

(3) 良好的热稳定性，氧化安定性能，

(4) 低倾点及低挥发性能，倾点可低于-60℃

(5) 水解稳定性能好

(6) 与矿物油和酯类油完全互溶，高粘度PAO与所有耐矿物油的密封材料相容

(7) 无毒性，诸多食品级润滑剂的首选

(8) 低粘度级别的聚a-烯烃可能对某些密封材料有影响（溶涨或收缩）

(9) 与矿油、酯类油和聚醚相比，润滑性稍差

(10) 对某些添加剂的溶解性较差

(11) 高粘度PAO生物可降解性差

 

3.1.2 POE具有以下优缺点：

酯类油是由不同结构的酸和醇反应生成的，常见酯类油有单酯、双酯、多元醇酯、复酯等，可应用于螺杆式空气压缩机油的合成酯类油主要有双酯、饱和多元醇酯(三羟甲基丙烷酯\偏苯三酸酯\季戊四醇酯等)。常用的双酯有癸二酸、壬二酸、已二酸的2-乙基已酯等；多元醇酯是由多元醇与一元酸反应制得的。

 

(1) 高闪点、高燃点、安全性高，最高使用温度可达200℃

(2) 良好的热氧化稳定性能，低挥发性能

(3) 优异的低温流动性能，倾点可低于-60℃以下

(4) 良好的抗磨、抗擦伤和减摩特性能，有效节能

(5) 良好的润滑性能

(6) 良好的添加剂溶解性能

(7) 与矿物油、聚a-烯烃、聚醚以及甲基苯基硅油相混溶

(8) 无毒，优异的生物降解性能
     (9) 水解稳定性能差，容易造成酯类油和添加剂水解、失效

(10) 橡胶相溶性差，容易使橡胶溶胀，缩短密封材料的使用寿命，造成润滑剂泄漏

(11) 有溶解涂料覆盖层的倾向

 

3.2几种常见不同类型合成基础油的配方设计与生产工艺

       综合考虑油公司在选用、评估、采购和实际操作中的可行性，以下三种不同合成基础油的复配，以及不同性能规格的功能添加剂的组合作为讨论和可供参考的润滑解决方案：

 

3.2.1合成酯型螺杆式空气压缩机油

合成酯型螺杆式压缩机油具有如下特点：

（1）氧化安定性好，残炭少，换油期延长至矿物油的3-5倍

（2）高粘度指数，低倾点，良好的粘温性能

(3) 挥发性低，油品消耗量少。最高消耗量可达30%，仅为矿物压缩机油1/5～1/8

(4) 极性较强，摩擦因数较低，油膜强度高，测得低粘度醋类油承载能力是同等粘度矿物压缩机油的两倍以上

(5)导热系数较高，其热传导率比矿物油高15％，且比热较大，热容量比矿物压缩机油大5~10%，因而使用酯类油不仅延长了换油周期，还可降低油箱温度，有利于节能

(6)抗乳化能力较高，空气中带入的凝结水易从油箱中放出

(7)由于极性强，对于密封材料和添加剂的相溶性相对较差，需要选择适当的密封材料，以避免润滑剂泄露。推荐使用的有：氟化橡胶、高腈橡胶、聚四氟乙烯、环氧树脂漆、硅树脂、防油醇酸树脂、尼龙、涤龙、CELCON、PBT等。不推荐用于：氯丁橡胶、SBR橡胶、低腈、腈、丙烯酸漆、聚苯乙烯、PVC、ABS等

(8)就目前成本和低粘度化来讲，其单独使用的经济性和可操作性存在一定略势，大粘度酯类油的成本远高于PAO和PAG。 

仅针对ISO32号酯型空压机油做以标准8,000工作小时以上配方供参考。

 

3.2.2 合成PAO＋POE复合型螺杆式空气压缩机油（以ISO32/46号为例）

 目前国际包括中国市场应用最为典型的还是英国Uniqema（友利凯玛，现为禾大）、HENUVAR（翰诺华）、德国BASF（Cognis，老科宁）和美国Hatco（现科聚亚公司旗下品牌）的合成酯类油，在性能上几家不相上下，各有侧重，全球主要国际石油公司无不采用上述几家合成酯类油作为高端产品的原材料。在中国市场Croda的运作较为成功，Chemtura, Henuvar与Cognis后来居上，成本有一定优势。依个人拙见，在未来完全可以预见，POE的应用将在很大程度上替代PAO的大部分功能，一是POE与PAO、三类油、三类+、GTL等的复合使用解决了添加剂和密封材料的相溶性问题；二来POE的摩擦系数远优于PAO、氧化安定性也优于PAO、有利于节能降耗、抗磨性能各有侧重；三是POE与三类油及PAO的复配使用已经使用成本大大降低，综合性能大大提高，在不考虑生物可降解性能的前提下，推荐使用PAO与POE复合的全合成多元醇酯型螺杆式空气压缩机油为众多石油公司或压缩机供应商及终端用户的最佳选择。

ISO46 Semi-synthetic Oils(3,000-4,000hrs)为例

 

 

 

 

Ingrediant	Treat  Ratio, %	Function
UNIESTER  3420/2108	10.00%	-Reduce  Friction/Seal Swel                                                                --Improved stability/Helps carries additives
PAO8	10.00%	Base-stocks
250N-III/GTL	78.80%	Base-stocks
UNIRICHNOX  RS3030	0.80~1.0%	Complex  Additives
No-silicone  Antifoam	20ppm	Reduce  foaming
Demulsifier	20ppm	Promote  rapid water separation from oils

 

 

 

 

Ingrediant	Treat  Ratio, %	Function
UNIESTER  3420/2108	10.00%	-Reduce  Friction/Seal Swell                                                                 -Improved stability/Helps carries additives
PAO8	10.00%	Base-stocks
250N-III/GTL	78.80%	Base-stocks
UNIRICHNOX  RS3030	1.2~1.5%	Complex  Additives
No-silicone  Antifoam	20ppm	Reduce  foaming
Demulsifier	20ppm	Promote  rapid water separation from oils

 

以上ISO46Type Formulation-PAO/Ester (8,000 hours)为例

 

 

 

Full  Synthetic 8,000~10,000hrs
PAG  Base-stocks	Balance
UNIESTER2108/3420/3466/3468	15.00%
UNIRICHNOX  RS3030G	1.8~2.0%
No-silicone  Antifoams	20ppm
Demulsifier	20ppm

 

等同于配方工艺：Ingersoll-Rand SSR Ultra Coolant，SullairSullube 32/46，Gardner Denver Aeon PG，Quincy Quin-Syn PG800，CPI CP-1542，氧化安定性优于以上品牌

RPVOT Life, ASTM D2272, min 2,000+

TestMethod: 150℃, 0.62 Mpa (90 psi) Cu cat, O2, H2O

 

  针对合成螺杆式空气压缩机油，可以推荐几十种不同结构复配的配方，以适应各种品牌进口或国产压缩机润滑需要。各种基础油与添加剂选择亦可根据供应商供应状况、经济性能、试验数据表现等综合考虑，以后将有更多篇幅针对合成润滑剂配方与生产工艺进行阐述。