王储 乔琦 张向英 刘燕

中海油气（泰州）石化有限公司

以中海油气（泰州）石化有限公司加氢基础油为原料，通过基础油的调制和添加剂的复配，研制出适用于中、重负荷工况下使用的L-DAH46螺杆空气压缩机油。

近年来，随着空气压缩机设计与制造的发展，螺杆式空气压缩机正在逐步取代传统的往复式压缩机。其原因是螺杆式空气压缩机具有重量轻、体积紧凑、不需要坚固的基座、震动小、噪声低、易于操作和维修方便等优点[1]。

螺杆式空气压缩机机型分为干式压缩机、滴油式压缩机和喷油内冷式压缩机3种。喷油内冷式压缩机是目前应用最为广泛的一种类型。在这种压缩机中，润滑油由油泵压入压缩机内部，分别润滑轴承、转子、滑片(或螺杆)，并将油直接喷入压缩机内，以雾状与压缩空气混合，吸收空气中的压缩热，同时在转子气缸及覆盖表面形成油膜，起密封与润滑作用，然后一起排至储气油箱中。大部分润滑油在这里借助机械碰撞，从压缩空气中分离出来，返回油池，少部分循环使用[2]。

螺杆式压缩机的润滑特点以及运行工况和环境，致使回转式螺杆压缩机油的使用条件较为苛刻，要求润滑油品除了具备适宜的黏度、闪点以外，还应具有极好的氧化安定性、抗腐蚀性、良好的油水分离性以及极好的消泡性。只有选用适宜的螺杆压缩机油才能避免运转问题的发生，因此市场对压缩机油的质量要求也越来越高，对中高档压缩机油的需求也越来越多。

为满足市场需求，健全螺杆空气压缩机油油品质量规范，本文以中海油气（泰州）石化有限公司生产的加氢基础油为原料，通过优化基础油方案，筛选抗磨剂、抗氧剂、防锈剂，确定油品配方组成，成功研制了满足中、重负荷条件下使用的L-DAH46螺杆空气压缩机油。

螺杆空气压缩机油性能要求及产品技术指标

主要性能

螺杆空气压缩机油以高的循环速度反复被加热与冷却，还将不断受到铜、钢等金属的氧化催化，加剧了老化变质；润滑油中可能混入冷凝水而使油品严重乳化；润滑油在使用中易受吸入空气中颗粒状杂质、悬浮状粉尘和腐蚀性气体的影响，加速了油的老化变质等等[3]。这些实际工况要求回转式螺杆空气压缩机油具有以下性能：

◇良好的黏温性能，黏度不随温度变化而有较大改变；

◇积炭倾向性小；

◇由于油品在循环使用过程中易氧化变质生成各种酸类、胶质、沥青质等，使黏度增大，减少了喷油量，产生过量磨损，因此油品必须具有极佳的氧化安定性；

◇油水分离、油气分离性能好；

◇不腐蚀金属，防锈性能好。

技术指标

我国现行的压缩机油相关标准有：GB 12691—1990《空气压缩机油》、GB 5904—1986 《轻负荷喷油回转式空气压缩机油》、NB/SH/T 0538—2013 《轻负荷喷油回转空气压缩机油换油指标》、TB/T 3257—2011《铁路机车空气压缩机油》。现行标准中，对排出温度80～110 ℃、有效工作压力800～1 500 kaP的中负荷和重负荷螺杆压缩机所需要的润滑油性能指标规定不够详尽。中、重负荷压缩机在选用润滑油时，通常与空气压缩机油进行载荷、排气量、压力、温度的对比，再结合自身气体的特性进行选择[4]。L-DAH46螺杆空气压缩机油研制指标要求见表1。

配方筛选与评定

基础油的调制

根据中海油气（泰州）石化有限公司加氢基础油性能特点，选择1～6号基础油进行理化性质分析，组合调制成L-DAH46螺杆空气压缩机基础油。基础油的性质见表2。

由表2 可以看出，2号基础油运动黏度较大，同时低温性能较好。3号基础油运动黏度过大，低温性能较差，不适宜用做本课题调合基础油。将1号、4号、5号、6号与2号基础油调合，可获得黏度适中且低温性能优异的基础油。按照产品黏度要求选择适合的组分进行调合试验，调合方案见表3，调合基础油的性质见表4。

由表4可以看出：

◇方案1、方案2调合的基础油倾点较好，但经液压油热稳定性测试后油品颜色色号较深。

◇方案3、方案4调合的基础油热稳定性均满足要求，方案4的闪点高于方案3，同时油品颜色变化较浅，方案较优。

通过基础油评选，确定L-DAH46螺杆压缩机油基础油由2号与6号基础油按照方案4比例调合而成。

添加剂的复配

本文研制的L-DAH46螺杆空气压缩机油是由中海油气（泰州）石化有限公司加氢基础油，添加抗磨剂、抗氧剂、防锈剂等添加剂调制而成。由于该油品的应用工况条件苛刻，在要求产品具有良好的抗泡、抗乳化、良好的黏温性能以外，还着重要求油品需拥有较长使用寿命、优异的抗氧化性能和防锈抗腐蚀性能，确保油品能够针对各种中、重负荷螺杆式空气压缩机起到冷却、润滑和保护的作用。

表1 L-DAH46螺杆空气压缩机油研制指标要求

根据产品性能指标需求与理化特性，重点考察了无灰抗磨剂A、B，C，抗氧剂D、E，防锈剂F。

抗磨剂的评价

以最佳基础油方案的油品为原料，添加相同加剂量[a%(为质量分数，下同)]的3种无灰抗磨剂，考察其抗磨性能和极压性能，从而筛选最优无灰抗磨剂。抗磨剂评选试验结果见表5。

从表5可以看出，抗磨剂A与抗磨剂B、C相比，其调制的样品磨斑直径数值最小，同时PB值较其他抗磨剂更强，具有相对较好的极压性能。因此，确定选择抗磨剂A，加剂量为a%。

抗氧剂的评价

氧化安定性是螺杆压缩机油最重要的性能指标之一。只有拥有良好的氧化安定性，保证油品不变质氧化，油品才有可能在螺杆压缩机严苛的工况中得以有效发挥作用，拥有较长的使用寿命。但实际工况中，工况温度和负荷压力都会对油品氧化寿命造成较大影响，其中工况温度的影响尤为突出。在负荷压力不变的情况下，以85 ℃的工况温度为基准，一般每提升10 ℃，其螺杆压缩机油氧化寿命将缩减50%。因此，为了保证工况波动的情况下依然保持油品良好的性能，需大幅提高其氧化安定性，并留有富余。

以2号、6号基础油添加a%抗磨剂的油品，分别添加抗氧剂D和E，考察抗氧剂对油品氧化安定性的改善效果。油品旋转氧弹值（采用SH/T 0193《润滑油氧化安定性测定法(旋转氧弹法) 》进行评价）随抗氧剂D、E加剂量的变化见图1。

由图1可以看出，随着抗氧剂加剂量的增加，添加两种添加剂的油品旋转氧弹值均呈上升趋势。但在加剂量相同的情况下，抗氧剂D对油品旋转氧弹值提升的幅度更大。在加剂量1.5%时，抗氧剂D效果达到峰值，继续增大加剂量，其抗氧化性能无显著改善。故从性能提升和经济性方面综合考虑，确定选择抗氧剂D，加剂量为1.5%。

SH/T 0193是油品在铜丝、蒸馏水与氧气共存，一定温度、压力的条件下，进行老化试验，通过记录到达固定压力降的时间来判断油品氧化安定性。而在实际应用过程中，油品存在使用未达到旋转氧弹固定压力降的时间，就已形成可能影响设备运行的沉渣的可能，并且油品颜色快速加深。为全方位检验油品氧化安定性，多角度体现油品实际使用中的抗氧化效果，对以2号、6号基础油添加a%抗磨剂、1.5%抗氧剂D调制的油品，采用SH/T 0209—1992(2004)《液压油热稳定性测定法》（135 ℃，168 h）考察其氧化安定性，结果见表6。

由表6可见，热稳定性试验后，钢棒、铜棒质量损失较少，钢棒上沉积物重量、试样总沉渣较少。同时，试验前后油品运动黏度变化为1.12%，酸值变化为1.61%，变化较小，说明油品热稳定性较好，抗老化能力较强，具有良好的氧化安定性。

表3 基础油调合方案

表4 调合基础油的性质

表5 抗磨剂评选试验结果

图1 油品旋转氧弹值随抗氧剂D、E加剂量的变化

防锈剂的评价

在2号、6号基础油中添加a%抗磨剂A、1.5%抗氧剂D的基础上，添加0.05%防锈剂F，对其防锈性能进行了评价，结果见表7。

由表7可以看出，防锈剂F加剂量为0.05%时，油品防锈性能已经能够达到研制指标的要求。为了保持产品防锈性能的富余，本着质量第一的原则，不再进行减小加剂量的防锈性能考察。同时，兼顾经济因素，无需进行增大加剂量的防锈性能考察。

全性能评价

研制的L-DAH46螺杆空气压缩机油全性能检测结果见表8。

由表8可见，研制的L-DAH46螺杆空气压缩机油在满足高闪点要求的同时仍具有优良的低温性能，油品氧化试验、液压油热稳定性试验和旋转氧弹试验的性能表现优异。3种氧化试验指标从多角度反映了油品出色的氧化安定性，保证了油品的使用寿命。

表6 液压油热稳定性试验结果

表7 添加一定量的防锈剂F后油品的防锈性能

表8 L-DAH46螺杆空气压缩机油全性能检测

结论

以中海油气（泰州）石化有限公司加氢基础油为原料，通过功能添加剂的补强有效提升了油品抗氧化、抗磨以及防锈等性能，研制出适用于中、重负荷双螺杆空气压缩机的L-DAH46螺杆空气压缩机油。该产品对油品氧化安定性进行了着重考察与提高，使油品对工况具有更好的适应性，适用于中、重负荷工况，保证机械的正常高效运行，同时大幅提升油品使用寿命，缩减使用成本。该油品目前已经工业化生产，市场前景广阔。