油品替代方案设计及应用

李秀芳,谢俊明

(1.河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心，河南 郑州 450016；2.中国烟草总公司职工进修学院，河南 郑州 450008)

0 引言

长期以来，进口设备的备件替代和国产化一直是企业很棘手的问题，进口件价格高、周期长，有时还缺货，但是润滑油不仅能减小摩擦、降低磨损，还具有冷却、吸振等作用[1-5]，所以价高以及供应不及时都会对设备的运行带来不可靠性，无论是从成本还是保供上都有必要解决这一问题。为此，不少行业针对关键设备进行了润滑油国产化转化方面的研究和尝试[6-10]，因此，通过科学的检测、确认、分析论证、评估、进行油品替代具有可行性。本文运用油液检测技术及振动和温度监测对比分析，验证了进口设备专用油换型的方案可行性。

1 油品的初步筛选

企业经过工作的积累都会形成自己的设备润滑管理模式，我们企业在进行技术升级改造的时候，一般还是遵循原设备厂家的指导意见，在使用的过程中通过监测，根据工作需要不断优化完善。本设备属于工业组合式空调的高压微雾加湿泵类设备，由于原厂家意大利油品停产，需要尽快找到替代品。

为了正确选用代用油品，保障设备运行的可靠性，首先考虑设备工作的负荷、速度、温度、工作环境、润滑方式等等，此设备负荷加湿量在600 kg以上、速度在960 r/min以上，设备正常运行时监测显示设备温度一般在30～43 ℃之间，环境温度在25～40 ℃之间，经询问设备供应商推荐可选用美孚NUTOH46代替，但是我们考虑设备用油的安全可靠性及现场用油的统一和管理，尽量选用日常在用品牌，方便库存和管理[11-12]。所以初步确定在美孚系列中选择替换，但是设备供应商提供的推荐油品也是需要科学论证后才能确定能不能代用[13]。

2 油品的选型方案设计及实施方法

2.1 油品检测对比评价

首先，由于油品换型涉及到设备运行的可靠性，根据企业管理要求，油品替代要有足够的把握和科学依据，尽管原设备供应商也推荐有代用品，因此我们选择通过对在用油品和设备供应商推荐代用油品的检测，进行评价、确认进行选型的换油方法。

以原厂油的新油指标作为参考值，对运行中的柱塞泵原厂润滑油的状态进行检测、评定其运行环境和周期。分别对设备供应商推荐油美孚NUTOH46新油、原厂油的新油和原厂在用油进行油液检测。

油液检测的具体项目设计如表1所示。油液检测结果如表2和图1所示。

表1 油液检测方案

表2 油液检测结果

图1 红外光谱

通过图1、表1和表2对比数据分析，得出以下结果。

(1)温度是影响油品的重要因素，油品的黏温性能好坏通过黏度指数体现，黏度指数越高表示油品的黏温性能越好。所以黏度指数是用油选型的重要因素，环境温差大需要较好的黏温特性，即具有较高黏度指数的油品。从原厂油的新油和推荐油美孚NUTOH46的检测指标来看，40 ℃和100 ℃的运动黏度与原厂新油差距比较大，黏度指数差距也比较大。

(2)闪点是一项安全指标，一般要求油品的闪点比使用温度高出20～30 ℃，这样才能保证使用安全可靠，减少挥发损失。推荐油美孚NUTOH46的开口闪点符合大于234 ℃要求。

(3)推荐油美孚NUTOH46的酸值比2.04要低一些，由于酸值是中和1 g油样中全部酸性组分所需要的碱量，以KOH当量表示。新油品的酸值一般反映其油品的精制程度或含酸性添加剂的油品的含酸量高低，对于不含酸性添加剂的也正在使用的油品，酸值表示其氧化变质程度，从原厂油在用油的检测结果便可以看出，在用油的酸值比新油要降低很多。

(4)倾点检测指标说明低温的工作条件，低温工作条件下选油倾点要比环境温度低10～20 ℃，从目前的工作环境条件看在25～40 ℃之间，倾点在-5～20 ℃即可。推荐油美孚NUTOH46基本符合。

(5) 从光谱元素分析来看，原厂油的新油添加剂元素主要有Ca、Zn、P。Ca主要是清净或分散剂所含，Zn、P主要来源于抗磨、抗氧化和防锈剂，这充分说明了该油的质量等级还是比较高的，推荐油美孚NUTOH46质量不如原厂油。

(6) 红外图谱分析也可以清楚地看出，推荐油美孚NUTOH46和原厂油的新油存在差异，突出表现在波数1736 cm-1、1707 cm-1、1306～722 cm-1之间，说明油品是有区别的。

(7)原厂油的在用油与新油相比，该油40 ℃运动黏度、100 ℃运动黏度、黏度指数、酸值、光谱元素Ca、Zn、P含量较低，倾点较高；且在3406 cm-1、1750～1600 cm-1、1300～800 cm-1波数处吸收峰存在差异；油中有大量尺寸细小的钢质磨损颗粒，Fe、Cu、Pb、Cr、Sn、Al含量较高，说明系统内有部件异常磨损。

以上分析可以看出，设备供应商推荐的推荐油美孚NUTOH46关键指标低于原厂油，不符合我们的换型要求[14]；通过在用油油液监测判断，我们的换油周期相对合理，可持续精准优化。

2.2 油品型号确定及换油流程方法

(1)根据润滑油脂的代用原则，先看基础油的组成，再看细化的理化指标，尽量选同类或性能相近、添加剂也相似的油品，在此基础上用高代低，黏度不超过原用油±20%为宜，结合我们企业油品采购和运行管理，减少牌号，遵照初选美孚系列，对应原厂油的关键指标，通过查阅分析同品牌美孚Mobil Delvac MX 15W-40，其典型数据如表3所示。

表3 Mobil Delvac MX 15W-40相关参数

关键指标40 ℃的运动黏度104 mm2/s，100 ℃的运动黏度14.3 mm2/s，黏度一致，其他指标也都符合选油标准。确定代用油选择美孚Mobil Delvac MX 15W-40，而不是设备供应商推荐的美孚NUTOH46。

(2)油品型号确定后，为了更好地进行对比分析，保证设备运行的可靠性，我们首先对系统磨损情况检查处理，并对正在运行的状态良好的设备进行运行数据收集，比如设备运行温度、振动数据、环境温度等，连续监测两周。其次遵照换油流程选择一台即将到期换油的设备进行油品的型号替代试验。替代时按照先趁热排空在用油、用替代油品加至最低液位进行冲洗2～3遍，并且冲洗时进行开机运行1～2 h。然后排空，同时也要清洗过滤器、更换滤芯、空滤器等。最后加注新的替代油品至标准液面后开机运行，并检查设备无异常情况，可以运行。但是为了设备运行的可靠性，同时监控该台设备运行数据2个月，对标换油前数据。

2.3 设备运行情况分析评价

为确认替代油品的可靠性，油品换型后连续监测设备运行的数据[15]，和换油前比较如图2～7所示。

图2 换型前设备运行温度趋势

图3 换型前设备振动测试

图4 换型后第一个月设备运行温度趋势

图5 换型后第二个月设备运行温度趋势

图6 换型后第一个月设备振动测试

图7 换型后第二个月设备振动测试

换型前的设备运行温度趋势图如图2所示，正常运行时的温度基本在40 ℃左右，振动基本都在4.2 mm/s左右。换型后，第一个月温度稍高，均值达到42 ℃，最高出现45 ℃，这种情况在这种设备上一般出现在换油后试运行，说明也是正常的。随着运行时间的增加，在第二个月，基本就稳定在了35 ℃左右，振动也稳定在了2.6 mm/s左右，运行良好。所以据此，2个月运行后，企业通过本案例成功对其余45台套此类设备进行了油品换型，目前运行良好，同步对润滑标准进行了修订，形成了润滑管理闭环。

3 结束语

(1)首先油品换型要慎重，尽量用同类油品或性能相近、添加剂类型相似的油品，黏度不超过±20%较宜，虽然以高质量代低质量为原则，但是一定要考虑用油环境温度和工作温度。通过对新油和在用油的检测，认清专用油品的本质，兼顾企业设备润滑管理需要，减少油品品种和库存，科学合理进行油品换型，结果表明是科学高效可靠的。

(2)其次，本案例表明了供应商或设备厂家对油品的推荐，并没有结合我们的具体用户的环境、运行、负载，特别是没有针对性地考虑我们的润滑管理工作的整体协同，所以我们要慎重接受并验证其油品典型数据，了解油品的实质后，用户结合自己企业实际，大胆进行进口油、专用油的国产化替代工作，为企业油品替代工作提供参考。

(3)同时需要说明的是，通过油液检测技术可以及时了解设备润滑磨损状态，指导视情维修，也为油品的选型提供参考。本案例在用油品的检测结果表明，视磨损情况检修及油品关键指标的变化，进行科学换油，同时也印证了润滑周期需要优化。