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    立磨磨輥軸承潤滑油起泡的原因探究

    2022(第七屆)中國潤滑油技術創新及行業發展論壇
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    摘要:潤滑油在使用過程中,時常會遇到油品起泡的問題。本文結合某水泥廠的實際案例,分析潤滑油起泡問題。
    概要
     
    潤滑油在使用過程中,時常會遇到油品起泡的問題。本文結合某水泥廠的實際案例,通過對起泡問題的分析,對油品、設備進行逐步排查,結合油樣檢測等技術手段,找到問題根源并加以解決,提供對此類問題的解決思路。
     
    引言
     
    某水泥廠立磨磨輥軸承潤滑油是通過集中潤滑系統來實現的,油箱中的油品出現大量起泡的問題。
     
    潤滑油在循環使用的過程中不可避免的被帶入空氣,油品被攪動、振蕩后,會產生泡沫,油品中的泡沫破裂、空氣釋放需要一定的時間,所以少量的泡沫層是允許存在的,然而油品大量起泡會破壞油膜,加速油品氧化,形成氣阻,對設備造成危害。
     
    所以,為避免設備可能出現的損傷,應盡快尋找到問題的根源,并加以處理。首先,我們要明確可能會引起油品起泡的因素有哪些,這樣我們就可以按圖索驥,對癥下藥。

    1、問題分析
     
    油品起泡的原因是多種多樣的,可歸納為兩大類:油品本身和外界因素影響。
     
    油品本身的因素包括:油品中的抗泡劑消耗殆盡;油品發生氧化變質等。
     
    外界因素主要包括:設備及使用方面和外界污染物質。
     
    回油孔距離液面過高,回流的潤滑油沖擊液面導致起泡;回油孔距離出油孔過近,油箱容積過小,油品循環速度過快導致油品沒有一定時間釋放空氣導致的起泡;油泵漏氣,導致系統中被帶入過多的空氣導致的起泡等,都屬于設備及使用方面的問題。
     
    外界污染物質:堿性物質、皂類物質;多孔性的灰塵、物料會吸附消泡劑等?;谏鲜隹赡艽嬖诘挠绊懸蛩剡M行逐一排查。
     
    2、問題查找
     
    下圖為該水泥廠立磨磨輥潤滑油站油箱內油品起泡的情況,油品的外觀發生了明顯變化,由澄清、透明黃色液體變為墨綠色。
     
    立磨磨輥軸承潤滑油起泡的原因

    首先,我們需要對油品的基礎性能進行檢測分析,我們將同批次的新油及正在使用中的油品(以下簡稱舊油)進行了油樣采集,并進行了檢測。
     
    從檢測結果中看,基礎油粘度、酸值等變化不大,說明起泡不是由于油品本身氧化、變質等原因引起的,而油品的色相、抗泡性能發生了明顯的改變。
     
    油品本身的問題我們排除之后,再對設備進行排查(回油孔位置,油泵、流量等進行檢查)。
     
    經過仔細檢查,設備方面可能引起起泡的因素基本可以排除,接著,我們檢查是否有外界污染物質對油品造成了影響,最簡單直觀的方式是檢查過濾系統。
     
    檢查油箱內壁及過濾系統時發現,存在墨綠色粘稠狀物質。
     
    立磨磨輥軸承潤滑油起泡的原因

    立磨磨輥軸承潤滑油起泡的原因
     
    那么,是否是這種物質導致了油品起泡,或油品起泡和該物質有關,亦或是油品氧化、變質產生的沉淀?我們需要通過科學的檢測手段,對其進行檢測,分析。
     
    對油品進行元素分析及紅外光譜分析。
     
    元素分析結果(部分):

     

    元素分析

    新油

    舊油

    FT-IR

    鐵(Fe      mg/KG

    <1

    36

    ASTM D5185-13e1

    銅(Cu     mg/KG

    <1

    <1

    鎘(Cr      mg/KG

    <1

    <1

    錫(Sn     mg/KG

    <1

    <1

    硅(Si      mg/KG

    <1

    <1

    鎳(Ni      mg/KG

    <1

    <1

    鉬(Mo     mg/KG

    <1

    <1

    鋁(Al      mg/KG

    <1

    <1

    鈣(Ca      mg/KG

    <1

    <1

    磷(P      mg/KG

    375

    321

    鋅(Zn     mg/KG

    <1

    50

    鋅的來源可能來自添加劑,而油品原配方是沒有的,因此可能為其他混入的油品中的ZDTP

    鋅的來源可能來自添加劑,而油品原配方是沒有的,因此可能為其他混入的油品中的ZDTP

     
    元素分析結果有一定差異的是鐵元素及磷元素,鐵元素含量增加,為設備磨損產生,磷元素含量降低,說明油品中的抗磨添加劑被消耗。這里銅元素含量沒有增加,可說明磨輥軸承保持架狀態良好,油品外觀顏色發生變化與其無關(若磨輥保持架被磨損、腐蝕,二價銅離子可能會使油品外觀呈綠色)。
     
    立磨磨輥軸承潤滑油起泡的原因
    紅外光譜分析(新油)
    立磨磨輥軸承潤滑油起泡的原因
    紅外光譜分析(舊油)
     
    通過對比可以發現,新油的基礎油、添加劑特征峰明顯,而舊油的添加劑特征峰雖明顯,但基礎油特征峰被打亂,在2800-3000區間出現平行雜峰,說明有其他類型的油品混入其中。
     
    而能混入其他類型油品的部位,或能接觸其他油品的部位,為磨輥密封處,現場調研發現,磨輥密封采用的是某品牌的通用型礦物基礎油的鋰基脂。
     
    立磨磨輥軸承潤滑油起泡的原因
    該款潤滑脂呈深藍色,現場進行了混溶實驗,發現與油箱中的油品外觀相近

    潤滑脂混入到潤滑油中是否對油品的抗泡性產生影響?
     
    目前所使用的抗泡劑主要分為三類:硅類、非硅類及復合型三種,這三種消泡劑的主要作用都是增大液體與空氣界面的表面張力,從而使氣泡快速破裂,達到消泡的作用。
     
    相關資料顯示,鋰基脂的稠化劑屬于陰離子表面活性劑的一種,呈堿性,會降低表面張力,對泡沫的形成有利。
     
    所以,潤滑油中混入一定量的潤滑脂,其中的稠化劑會抵消或降低消泡劑的作用,從而使油品起泡。
     
    以上所有的檢測、分析、推論,顯示油品起泡的原因是磨輥密封潤滑脂混入導致,那么這個結論是否正確,需要進行驗證。
     
    3、解決措施
     
    通過與油品廠家的協調溝通,我們將該款潤滑脂及油箱內壁、過濾網上的異物,進行了采集,提供給廠家實驗室,廠家進行了相關的試驗論證,針對目前狀況,提供了新型的消泡劑,按照規定的比例在油箱中進行了添加,10分鐘后有了明顯改善,兩小時后,僅存在少量泡沫層。這證實了我們的推論。
     
    立磨磨輥軸承潤滑油起泡的原因
    左圖:剛加入消泡劑時,右圖:運行了兩個小時后
     
    4、優化改進
     
    雖然,目前問題得到了解決,但根本性問題沒有處理,隨著抗泡劑的消耗以及潤滑脂的泄漏,仍會出現問題,那么就需要對其進行改進,徹底解決泄漏的問題。
     
    首先,利用停機時間,檢查并對密封情況進行維修,并在日常生產操作過程中,注意穩定入料粒度,維持好料層厚度等,盡量避免“磨振”的發生,防止磨輥密封受到影響。
     
    其次,我們知道,在正常運轉狀態下立磨需要通熱風,干燥物料,風溫在180℃以上,所以該處的潤滑油需要選擇合成油產品,而磨輥密封脂也處于該工況溫度下,但目前該立磨使用的密封脂為通用型礦物基礎油的潤滑脂,其工作溫度無法適應該工況環境,高溫下很容易造成油脂軟化、流失等問題,這也是導致油脂泄漏的主要因素。
     
    通過與設備廠家的溝通以及設備潤滑推薦說明書的推薦,該設備的磨輥密封潤滑脂推薦使用優潤的全氟聚醚潤滑脂ETFluor72,全氟聚醚潤滑脂其耐高溫性能優良,最高使用溫度可達到250℃以上;實踐證明,即使少量泄漏也不會對潤滑油造成影響。
     
    5、總結
     
    通過添加新的消泡劑及對磨輥軸承密封脂的更換,解決了起泡的問題,目前設備運轉狀況良好,未發生同類問題。
     
    油品起泡的原因是多種多樣的,應因地制宜,做好現場的調研工作,對設備關鍵點進行逐步排查,結合科學的監測、檢測手段對工況、環境、油品進行分析,這樣才能找到問題的根源,并加以解決。
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