在线改善机组润滑油性能的探析

马彦，董明，隋文，曲明，郭万辉，暴中义

（北方华锦化学工业集团有限公司，辽宁 盘锦 124000）

中国兵器工业部北方华锦化学工业集团（以下简称华锦）乙烯装置裂解气压缩机（C1300）、乙烯压缩机（C1600）、丙烯压缩机（C1650）是华锦的核心设备，每台机组突发停车，都有可能造成各装置连锁停车，损失巨大。华锦集团位于辽宁省盘锦市，冬天气温最低时达-27℃以下。三台机组的润滑都是通过集中润滑系统来实现，所用润滑油是某国外公司生产的A牌46优质汽轮机油，倾点为-18℃。三机的油系统用油量大，设备工况复杂，现代化程度较高，润滑油对机组起着润滑、密封、调速等作用，对润滑油的性能要求较高。当环境温度低于油品倾点时，部分较细管线中的润滑油流速缓慢容易凝结，润滑油系统压力不足就有可能造成联锁停车。2016年1月23日，乙烯压缩机（C1600）润滑油主油泵突然跳车，导致润滑油系统压力低连锁停车，此次停车造成损失400万元左右。为避免机组在发生类式的事故，应尽快寻找到问题的根源，并加以解决。

1 事故分析

事故发生时环境温度为-26℃左右，低于油品倾点8度。由于润滑油主油泵突然跳车，导致油系统压力低，辅助油泵自起。辅助油泵出口至出口截止阀之间管线较细，管内油流动缓慢，造成辅助油泵出口至出口截止阀管线内润滑油凝结，导致辅助油泵出口管线堵塞，出口压力过高，安全阀超压起跳，管线震动，造成螺栓松动，致使安全阀起跳后未回座，润滑油返回油箱，从而造成乙烯机油系统压力过低，油系统油量未得到及时补充，压力过低导致机组联锁停车。

2 解决措施

2.1 矿物油换成合成油

征求压缩机厂家意见，厂家认为最直接办法就是换成长寿命合成汽轮机油。华锦核算了一下，换合成油停车处理时间长，工艺处理损失过亿元。且合成油本身价格昂贵，三台机组换合成油成本约320万元。

2.2 在线改善机组润滑油性能

经和润滑油厂家协调沟通，通过按比例加降凝剂降低润滑油凝点是提高低温流动性的有效途径。即在不影响润滑油性能的前提下，根据所在地最低环境温度，降低其润滑油倾点，提高润滑油低温时流动性，满足设备润滑要求。

3 改进方法

3.1 机组简介

乙烯机是离心式压缩机，由沈鼓集团首次国产化设计制造。该机组主要由 3MCL528与3MCL524离心压缩机、汽轮机及润滑油站等组成。整个机组由同一润滑油站提供润滑油。

3.2 机组润滑油系统简介

机组润滑油系统分为压缩机润滑系统、汽轮机润滑与调节油系统，三个系统共用一个油站，由油泵打出，经过油冷却器，油过滤器分配到三个系统中去，最终又回到油箱，形成一个闭路循环。

3.3 改进难点要点

现用油品是矿物类汽轮机油，通常不加降凝剂降低凝点，避免影响汽轮机油本身优质性能。

要解决此问题，必须综合考虑多方因素，如机组现用润滑油是否适合加入降凝剂、加什么牌号的降凝剂、如何加降凝剂、比例是多少才能保证对油品性能影响最小等，对设备安全运行影响最小是要点难点。

3.4 润滑油低温流动性分析

润滑油品低温流动性，是指油品粘度随温度降低而增大，其流动性逐渐减小的特性。当温度降低到某一范围时，油品可失去正常的流动性，从而发生凝固现象，这对油的使用影响较大，通常将油的这种性能称为“低温流动性能”。

在不同温度下，润滑油具有不同的低温流动性能。在低温地区使用的油品要有足够低的凝点，否则不能保证机器的正常起动和运转。一般要求油品的凝点应比使用温度低一些，油品在比它凝点高约5～15℃左右时，已失去流动性质。

加入降凝剂可在一定范围内降低润滑油的凝点，但降凝剂只在含有少量蜡的油品中才能起降凝作用，油品中不含蜡或含蜡太多都无降凝效果。降凝剂是一种化学合成的聚合物或缩合物，其分子中一般含有极性基团（或芳香核）和与石蜡烃结构类似的烷基链。降凝剂不能阻止石蜡在低温下结晶析出，即油品的浊点不变，它是通过蜡结晶表面的吸附与蜡共晶来改变蜡晶的形状和尺寸，防止蜡形成三维网状结构，使之仍然保持油在低温下的流动能力。

机组在用润滑油是二类加氢基础油，油品分子中含有少量的蜡，理论上可以用加降凝剂的方法提高油品低温流动性，但需要科学选择降凝剂牌号，且对加入比例以及加入降凝剂后的油品进行全面的润滑性能检测鉴定，确保对油品性能影响最小，保证对设备安全运行影响最小。

3.5 确定机组润滑油倾点

根据盘锦地区的环境温度，科学分析乙烯机的运行条件，确定润滑油倾点在小于等于-33℃时设备运行比较安全。

3.6 选择合适的降凝剂品牌型号

润滑油和降凝剂之间存在着互溶及相互影响，不同种类的润滑油加入降凝剂的型号不同。选择什么品牌型号的降凝剂是该项目能否成功的关键步骤之一。经润滑油厂家推荐，降凝剂推荐用B公司生产的VISCOPLEX 1-156降凝剂。

3.7 研发降凝剂加入比例

依据确定的油品倾点，华锦请大连理工大学材料研究院进行研发调和试验。最终确定新配方润滑油加入降凝剂比例分别为0．1%和0．2%。具体试验数据如表1。

3.8 对倾点小于等于-33℃的润滑油性能进行检测评定

3.8.1 润滑油性能评定项目

测试不同的降凝剂加入量对润滑油性能的影响，需要完成的检测项目包括(以下简称加入降凝剂0．1%的油品为样品1，加入降凝剂0．2的油品为样品2)：

（1）运动黏度。

黏度是润滑油最重要的性能指标,也是润滑油选用的主要依据。

（2）黏度指数。

黏度指数是润滑油黏度随温度变化的程度，与两种标准油黏度随温度变化程度进行比较得到的一种无量纲的相对数值，用VI表示。华锦样品黏度指数高于100，黏度指数VI按式①和式②计算：

式中：U——试样40℃时的运动黏度，mm2/s；

Y——试样100℃时的运动黏度，mm2/s；

H——与试样100℃时的运动黏度相同，粘度指数为100的石油产品在40℃时的运动黏度，mm2/s。

（3）倾点。

倾点(凝点一般比倾点低3～5℃)是油品在标准规定的条件下冷却时能够继续流动的最低温度，主要表示润滑油的低温性能。在低温下，设备选用润滑油时一般选用比使用温度低10～20℃的倾点润滑油。

（4）闪点。

润滑油在规定的条件下，加热到所逸出的蒸汽与空气所形成的混合气与火焰接触发生瞬间闪火的最低温度称为闪点。一般闪点比使用温度高20～30℃，即可安全使用。

（5）密度。

密度是润滑油最简单、最常用的的物理性能指标。润滑油的密度随其组成中含碳、氧、硫的数量的增加而增大，因而在同样黏度或同样相对分子质量的情况下，含芳烃、胶质、沥青质多的润滑油密度最大，含环烷烃多居中，含烷烃多的最小。

（6）酸值。

酸值以中和1g油中的酸所需氢氧化钾的毫克数表示，单位是mgKOH/g。酸值可以概略的判断油品对金属的腐蚀性质。

（7）水分。

表1 华锦集团乙烯公司机组用润滑油低温流动性配比实验

表2 不同含量降凝剂润滑油性能各项检测结果情况汇总

润滑油中含有水分会破坏油膜，使润滑效果变差，加速油中的有机酸对金属的腐蚀作用，水分还会造成机械设备的锈蚀，并导致润滑油中添加剂失效，也会使润滑油的低温流动性变差甚至结冰，堵塞油路，妨碍润滑油的循环及供油。

（8）破乳化性。

破乳化性是指在规定条件下，试油与水形成的乳浊液达到完全分层所需要的时间，以分钟表示。油水分离时间越短，润滑油的抗乳化性能越好。

（9）抗泡性。

润滑油在使用过程中由于受到震荡、搅动等作用会混入空气形成气泡，尤其是当油品中含有具有表面活性的添加剂时，更容易形成气泡。

如果润滑油抵抗形成气泡的性能不好，就会在使用过程中形成许多气泡，气泡会使油膜破坏，使摩擦面发生烧结或增加磨损，加快润滑油氧化变质，还会使润滑系统气阻，影响润滑油循环，影响润滑油性能，阻碍润滑油在循环系统中的传送。

（10）液相锈蚀性。

锈蚀是指发生腐蚀的试验面积，通过颜色的变化判断。油品应该具有抗金属腐蚀和防锈蚀作用。

（11）铜片腐蚀。

铜片腐蚀实验可判断油品中是否含有腐蚀金属的活性硫化物，并预知油品在使用时对金属腐蚀的可能性。

（12）旋转氧弹。

润滑油抵抗大气的作用而保持其性质不发生永久变化的能力，称为润滑油抗氧化性也叫氧化安定性，润滑油的氧化安定性是由旋转氧弹试验测得的。

润滑油氧化后，会发生粘度增大、酸值增高、颜色变深、表面张力下降等现象，进一步氧化还会生成沉淀、胶状物质和酸性物质，从而引起金属腐蚀，并使抗泡沫性和抗乳化性变差，缩短油品的使用寿命，沉淀物和胶状物质沉积在摩擦面上还会造成严重的磨损和粘结。

（13）磨损。

油品抵抗机件被磨损的能力叫油品的抗磨性能。磨损变化量越小，说明油膜形成的越好，越有利设备的安全运行。

（14）过滤性及相容性。

过滤性可以发现含有颗粒的量，相容性是指油和降凝剂的相容情况。

（15）空气释放性。

空气释放值排除存于油中空气的能力。时间短说明油与空气分离性好。空气释放值越小，越有利于设备的操作。油中空气越多，氧化倾向越大，导致沉淀和酸的生成，造成零件的腐蚀和磨损。

3.8.2 润滑油性能评定

（1）润滑油的运动黏度、黏度指数变化不大。

（2）倾点分别降低-15℃（0．1%降凝剂）、-18℃（0．2% 降凝剂）。

（3）闪点、密度、酸值几乎无变化；三种样品均未检出水分；破乳化性、抗泡性无变化。

（4）加入降凝剂可略微减弱液相锈蚀程度；铜片腐蚀无变化；旋转氧弹时间略有减少；过滤性和空气释放性无变化。

（5）摩擦磨损实验的试样磨损量极低，随降凝剂加入量增加，磨损量略有增加，表明降凝剂对润滑油抗磨性能有一定影响(表2)。

3.8.3 确定加入降凝剂比例

通过润滑油性能项目检测评定分析，加入0．1%降凝剂最科学。

3.9 现场实际应用

2016年11月6日先选择循环水泵做实际试验，按要求加入后，设备运行24天，油品倾点一直低于-36℃，且油品性能稳定，设备运行正常。

2016年12月9日在乙烯机等四台机组分别加入1‰降凝剂，运行2个多月，油品倾点一直低于-36℃，且油品性能稳定，设备运行正常。

4 实施效果

五台机组加入降凝剂后，一直运行平稳，安全平稳运行度过了严冬，在线提高机组润滑油低温流动性在实际中得到了检验。整个冬季五台机组没有因为润滑油系统低温性不好而停车，效益成果显著。通过科学的添加降凝剂，解决了润滑油低温流动性差的问题，投资小，见效快，效益显著。

[1]胡邦喜．设备润滑基础，北京,冶金工业出版社，2006年第二版。

[2]吕克颖．化工厂机械设备润滑管理及其保养探讨，中国高新技术企业，2016,08:68—69．

[3]郝海．三机润滑油低温流动性研究项目报告，大 连 理 工 大学材料科学与工程学院，2016,10．

[4]郑发正、谢凤．润滑剂性质与应用，中国石化出版社，2006,8．