工业润滑油的“顽疾”——气乳现象解析

何天宇，杨永明，张刚，达选刚

(1.中国石油润滑油公司产品设计中心，上海201800；2.中国石油润滑油公司兰州销售分公司，甘肃 兰州730060)

0 引言

工业润滑油在使用过程中常会受到气体污染而表现出多种状态，把润滑油受到气体污染后呈现出的“乳化状态”称为工业润滑油的“气乳现象”；之所以把这一问题定界在工业润滑油范畴，因为气乳现象常见于工业设备润滑管理中，其本质是进入油液循环系统的气体通过油泵被强力搅拌后，以细微的气泡形态分散在油品中，使油品外观以乳化状态出现在工业用户稀油站油箱或管道视窗中，清晰可见，当然，这种现象并不仅仅出现在工业设备中；有些专业人员称之为“气雾”或“油雾”现象，由于“气雾”或“油雾”均不能形象地描述气体重度污染时的状态，故本文以“气乳”名之。通常，润滑油的气乳现象多发生在两个阶段，一是设备启动阶段，包括初次使用或维修换油启用阶段；二是设备故障阶段，主要是油泵吸油环节出现“气隙”(本文指因腐蚀、震动或密封材料老化等因素在吸油环节形成的细小气体通道)或吸空状态的时候；对此，只要了解气乳现象状态及产生原因，便可以针对性采取措施进行防范和处理。

1 不同油品气乳现象的表现形态

按气体污染程度，即气体进入油品中量的多少，气乳现象大体可分为轻度和重度两种表现形态，气乳现象与油品含水乳化的本质区别在于油品静止后，前者，油品外观会逐渐变清亮；而后者，油品会长时间保持浑浊或不透明状态，含水量较多时会分离出游离水。

1.1 轻质润滑油的气乳现象

对于液压油、汽轮机油等黏度较低的轻质润滑油而言，气乳现象多发生在设备启动阶段，对于管线复杂、线路较长系统，易将系统中留存的气体带入循环油中。由于轻质润滑油具有良好的空气释放性能，在适宜的循环倍率下，气体会在油箱中逐渐释放出，排除油泵吸油环节存在气隙或润滑油因长期使用空气释放性能下降，系统“气乳”现象会逐步减轻，直至消失。

1.2 重质润滑油的气乳现象

对于工业齿轮油这类高黏度重质润滑油而言，特别是在钢铁、水泥等企业工业齿轮油油箱，一些企业由于设备长期使用，系统密封性能下降导致的气隙问题更为普遍，随之产生的气乳现象亦层出不穷，成为终端用户主要投诉热点之一。由于重质润滑油空气释放性能相对较差，出现气隙时，会导致循环油长期呈现轻度或重度气乳现象。

工业齿轮油由于黏度较高，一旦发生气乳问题，分散在油中的细小气泡难以在短时间内排除，在动态条件下油液外观会持续呈现乳化状态，气乳程度与吸入空气量多少相关，重度气乳现象必然引发质量投诉。

与轻质润滑油大多情况只出现轻度气乳现象不同，重质工业润滑油使用中轻度、重度气乳现象均比较常见。图1是典型的轻度气乳现象，其特征是外观呈浑浊均质状态，运行油色度深浅因使用周期长短而存在差异，无明显泡沫，静止后油液能在较短时间内变清亮，其外观浑浊是循环油中含有大量细小气泡所致，可用透明容器采样观测静止前后的外观变化进行确认。图2是典型的重度气乳现象，其特征是运行油外观整体呈糊状，其中夹杂大量气体，油液体积明显增加，甚至溢出油箱，但静止后油液依然会逐渐清亮，且需要较长时间。

图1 轻度气乳现象

图2 重度气乳现象

1.3 气隙对气乳现象的影响

气乳现象不是简单的机械搅拌将空气带入运行油中，而是进入循环油中的空气通过油泵时被强力分散的结果。由于吸油口多置于油箱中下部，兼有油箱隔板分离作用，油位正常情况下可以排除从吸油口位置进入大量空气的可能性；同时，由于管道留存气体体积有限，对系统的影响也是有限，故设备在运行过程中发生的气乳现象，大多情况下是因为吸油管与油泵接口松动或泵体密封不佳所致；需要明确的是，出现重度气乳状态的润滑系统必然存在明显的吸气现象。

图3、图4为同一油箱分别启用主油泵与备用油泵时的回油状态，客户端反馈设备换油后启用不久油品就呈现乳化状态(如图3所示)，后现场启用油箱备用油泵，回油正常，明确显示了两泵运行差异，主泵回油状态就是吸油同时吸入了空气所致。

图3 同一油箱主泵运行状态

图4 同一油箱备用泵运行状态

需要注意的是，专业人员一般都可以确认现场这种“乳化”状态是气体污染所致，但真正要解决这一问题，却往往缺乏条件，对于整体已形成重度气乳的油箱(如图2所示)，即使备用泵正常，换泵运行也达不到预期目的；现场解决这一问题须具备以下条件：可停机条件、油箱有较长时间静止排气条件、至少一台油泵正常或现场具备维修条件。

2 气乳现象的危害

轻度气乳现象对常见的工业润滑系统影响相对较小，但要避免这种现象出现在精密伺服系统以及高压润滑系统中，因为运行油中即使少量的气泡也会导致精密伺服阀响应灵敏度下降，造成高压系统的压力波动或高温气蚀效应。

重度气乳现象对人、机各方的影响较大。首先，循环油体积增大，甚至溢出油箱，影响设备正常运行甚至停机；其次，由于运行油中夹杂大量气泡，导致冷却、润滑能力大幅下降，摩擦副温度升高，摩擦面油膜强度下降，磨损加剧等内在问题；再次，由于客户端对这种现象缺乏认知，常常将其诱发原因归于所使用的润滑油抗泡性能不佳，从而向供应商提出质量投诉，产生许多不该发生的人力与资金成本。

据不完全统计，因气乳问题导致的设备换油或更换润滑油品牌事件远高于油品其他质量问题；原因在于，一旦油箱整体发生重度气乳现象，处理将会非常棘手，目前还没有便捷有效的解决手段，严重影响了终端用户生产线的正常运行以及对所使用油品质量的信任度。

3 工业润滑油气乳现象解决方案

虽然形成气乳现象的本质是气体污染，但由于气体介入的渠道具有隐蔽性，兼有气体污染理论及其危害近年来才被工业用户逐渐认知，所以许多用户还不能在设备运行过程中进行主动防范，而且在设备维修维护中也经常被忽略，而这恰恰是解决工业润滑油气乳问题的关键所在。

不同类型润滑油在不同气乳状态下，释放气体所需要的时间存在较大差异，实践证明，在静止条件下，轻度气乳现象一般在2 h之内可以消除，而重度气乳现象消除至少需要2 h以上，具体油气分离时间与油品衰败情况、运行温度、杂质及水分污染程度密切相关，客户现场曾有静止12 h未能完全恢复的情况；虽然通过静止可以使油液恢复清亮状态，但这要求生产现场具备停机条件；同时，对于吸油环节气隙造成的气乳问题，静止的方法也不能从根本上解决问题；所以，鉴于气乳现象对客户端的影响，特别是重度气乳稳定性强，难以消除的特殊性状，最佳的解决方案就是防患于未然，提前消除诱发因素，避免其发生；其次就是做好备用方案。

具体注意事项或操作方法如下：

(1)在新设备启用或设备换油时，新注入的油品要给予充分的静止时间，以释放注油过程中混入油液中的气体，观察油箱油液无可见气泡时方可启用，建议轻质润滑油静止时间不低于30 min，重质润滑油静止时间不低于60 min。

(2)对于设备开机运行，起始阶段多存在系统管道留存气体污染问题，若发现循环油夹杂较多的细小气泡，油液外观呈现气乳状态时，可停机静止消除混入的气体，对此，设备启用阶段可预留系统排气时间。

(3)对于设备运行阶段出现的气乳现象，一般为油泵吸油环节出现气隙所致，出现轻度气乳时，需及时切换备用泵；这一时期所采取的措施非常关键，需要做好两方面工作，一是要及时发现油箱出现的变化，能够及时切换备用油泵，防止气乳程度加剧；二是要确保备用泵工作状态正常；只有这样，才能将循环油状态控制在轻度气乳或更佳的状态，然后再根据运行状态确认维护计划。

(4)对于运行阶段已经发生的重度气乳现象，若不进行事前充分准备，只有停机处理；对于重点生产线核心设备，有必要做好备用方案，相对简单有效的方法就是预制备用油箱；启用备用油箱，须对润滑站进行局部改造，在原系统预留切换阀门，需要时接入备用油箱即可；对于水泥、钢铁企业，一台移动式备用油箱可以解决同类润滑油站的突发问题。

(5)最后，设备周期性检维修时，认真检查吸油段(包括吸油管、油管与泵的接口、油泵壳体)气密性，特别接口密封情况，同时测试并确认备用泵状态，备用泵是否正常是保证生产线连续运行的关键之一。

4 结束语

“气乳”现象是油品使用过程中常见现象之一，其本质是气体污染，特别是重度气乳现象对系统运行存在极大危害，其根源在于润滑油循环系统吸油环节密封失效，油泵吸油时吸入空气所致，而非油品质量问题；只有认知事件本源，预先防范，才能有备无患，为生产系统保驾护航。