王鵬,李雁秋,張宜濤
(1.中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心,新疆 克拉瑪依 834003;2.中國(guó)石油潤(rùn)滑油重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆 克拉瑪依 834003)
螺桿式壓縮機(jī)可分為無油式和噴油式兩種,上世紀(jì)60年代出現(xiàn)了氣缸內(nèi)噴油的螺桿式制冷壓縮機(jī)。噴油螺桿式制冷壓縮機(jī)又分為單螺桿壓縮機(jī)和雙螺桿壓縮機(jī)。其中雙螺桿壓縮機(jī)是利用置于機(jī)體內(nèi)的兩個(gè)具有螺旋狀齒槽的螺桿相嚙合旋轉(zhuǎn)及其與機(jī)體內(nèi)壁和吸、排氣端座內(nèi)壁的配合,造成齒間容積的變化,從而完成氣體的吸入、壓縮及排出過程[1]。近年來,隨著齒形和其他結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn),螺桿式制冷壓縮機(jī)性能又有了很大提高。再加上螺桿式壓縮機(jī)無余隙容積,效率高,無吸、排氣閥裝置等易損件維修方便等原因,噴油式螺桿壓縮機(jī)已是制冷壓縮機(jī)中主要機(jī)種之一,得到了廣泛的應(yīng)用[2]。
約克RWBⅡ1080E型螺桿式鹽水機(jī)組是國(guó)內(nèi)某重點(diǎn)有機(jī)硅化工生產(chǎn)企業(yè)的重點(diǎn)核心設(shè)備,見圖1,制冷機(jī)組使用的冷凍機(jī)油為美國(guó)公司廠家專用的68 號(hào)多元醇酯(POE)冷凍機(jī)油[3]。
約克RWB1080E設(shè)備參數(shù)為制冷量2232 kW,額定功率1900 kW,制冷劑采用R134A,制造商為約克(無錫)空調(diào)冷凍設(shè)備有限公司[4]。中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司開展了KHP4068合成冷凍機(jī)油在 “約克RWB型”冷凍機(jī)組上的應(yīng)用工作。通過潤(rùn)滑油性能參數(shù)對(duì)比和持續(xù)近3 年的實(shí)際使用,結(jié)果表明,KHP4068合成冷凍機(jī)油與進(jìn)口品牌潤(rùn)滑油性能相當(dāng),可以滿足螺桿式壓縮機(jī)冷凍設(shè)備的使用需求。
多元醇酯型冷凍機(jī)油,特別適用于HFCs制冷劑,如R-134A、R-507、R-404和新型混合制冷劑[5]。KHP4068合成油采用特殊的復(fù)合添加劑,用于抗氧化、防腐、消泡和抗磨。合成油具有極低的傾點(diǎn),使其特別適合低溫制冷應(yīng)用,具有高熱穩(wěn)定性的特點(diǎn),對(duì)減少設(shè)備故障和延長(zhǎng)使用周期極為有效[6]。KHP4068合成冷凍機(jī)油的性能與約克公司的68 號(hào)POE冷凍機(jī)油的數(shù)據(jù)對(duì)比見表1、圖2。
表1 Frick 13(68 號(hào)POE冷凍機(jī)油)與KHP 4068的冷凍機(jī)油表觀理化數(shù)據(jù)對(duì)比
圖2 油品冷媒互溶性對(duì)比
進(jìn)行制冷劑共存條件下環(huán)塊磨損試驗(yàn)[8],試驗(yàn)條件:制冷劑R134A,試驗(yàn)溫度80 ℃,制冷劑壓力500 kPa,試件轉(zhuǎn)速300 r/min,試驗(yàn)負(fù)荷2225 N,注油量為120 mL[9]。環(huán)塊磨損性能測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)見圖3,試驗(yàn)結(jié)果見表2。
圖3 潤(rùn)滑油與制冷劑混合狀態(tài)下抗磨損性能測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)
表2 潤(rùn)滑油與制冷劑混合狀態(tài)下抗磨性能試驗(yàn)
RWBⅡ1080E型螺桿式鹽水機(jī)組油品使用試驗(yàn)自2017 年3 月開始,設(shè)備調(diào)試期間共運(yùn)行7 d,設(shè)備調(diào)試參數(shù)見表3,工作正常。此后交付用戶使用。設(shè)備調(diào)試運(yùn)行期間由于受到系統(tǒng)內(nèi)殘留油品的影響,性能略有變化。
表3 設(shè)備調(diào)試運(yùn)行工況參數(shù)
KHP4068冷凍機(jī)油的使用性能檢測(cè)數(shù)據(jù)見表4。
表4 昆侖KHP4068調(diào)試運(yùn)行過程的質(zhì)量跟蹤監(jiān)測(cè)(5W-3811A)
2020 年3月約克RWBⅡ1080E型螺桿式鹽水機(jī)組進(jìn)入檢修安排,對(duì)運(yùn)行油品進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見表5。
表5 KHP4068運(yùn)行油品測(cè)試分析評(píng)價(jià)結(jié)果
表5(續(xù))
目前對(duì)潤(rùn)滑油脂抗氧化性能的測(cè)試方法主要有:(1)高效液相色譜和氣相色譜法;(2)凝膠滲透色譜法;(3)熱分析(TGA、DSC、DTA);(4)紅外光譜(IR);(5)核磁共振和核磁共振紅外光譜連用;(6)化學(xué)發(fā)光技術(shù);(7)電化學(xué)技術(shù)(包括電氣敏感氣法、伏安法和電導(dǎo)率法)[11]。伏安法(RULER單類抗氧化劑檢測(cè))是基于微電極上電流-電壓-時(shí)間三者間的關(guān)系。將潤(rùn)滑劑和抗氧劑溶解在電解質(zhì)溶液中,然后插入工作、參比和輔助電極。輔助電極的電壓隨時(shí)間線性增加,當(dāng)電極電壓與抗氧劑氧化電勢(shì)相等時(shí),抗氧劑發(fā)生電化學(xué)氧化,導(dǎo)致工作電極上電流的增加,以輔助電極電壓對(duì)工作電流做圖,可得到伏安譜峰,峰的電壓值決定于抗氧劑的類型,峰的大小決定于抗氧劑的濃度。典型抗氧劑特征氧化伏安峰見圖4[12]。
圖4 典型抗氧劑特征氧化伏安峰
為了更加準(zhǔn)確預(yù)測(cè)KHP4068油品的剩余使用壽命,采用SH/T 0719-2002潤(rùn)滑油氧化誘導(dǎo)期測(cè)定法(DSC壓力差示掃描量熱法),ASTM D6971標(biāo)準(zhǔn)方法(線性伏安法)對(duì)運(yùn)行油在不同時(shí)間周期進(jìn)行測(cè)定,準(zhǔn)確地測(cè)量出潤(rùn)滑油脂中剩余的有效抗氧化劑含量[13]。數(shù)據(jù)顯示,隨著時(shí)間的推進(jìn),油品的抗氧化添加劑在逐漸消耗,1年后消耗值為28%,兩年消耗值為52%,3年后消耗值達(dá)到86%,推算剩余使用壽命為3~5月[14],評(píng)價(jià)結(jié)果見表6。
表6 KHP4068運(yùn)行油品DSC氧化誘導(dǎo)期測(cè)試分析評(píng)價(jià)
運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,設(shè)備在運(yùn)行初期的油品性能較裝機(jī)新油出現(xiàn)了一定的變化,主要是受到系統(tǒng)內(nèi)殘留油品的影響,隨著設(shè)備調(diào)試周期的結(jié)束各項(xiàng)指標(biāo)恢復(fù)正常,這表明KHP4068合成冷凍機(jī)油與原Frick 13裝機(jī)油兼容性良好[15]。
KHP4068合成冷凍機(jī)油在約克RWBⅡ1080E型螺桿式鹽水機(jī)組上3年的成功應(yīng)用表明,KHP4068 合成冷凍機(jī)油具有與同類型進(jìn)口冷凍機(jī)油相當(dāng)?shù)氖褂眯阅堋?梢詽M足以HFCs 為制冷劑的螺桿式制冷壓縮機(jī)的使用要求。