减少压缩空气中的含油量

Holger Korber 王荣桂顾泓克鲁勃 2011-10-25

空压机运行中的油耗问题,不仅涉及到润滑油的用量,同时会对压缩空气的质量产生重大的影响,尤其是在某些特定的行业,如食品药品,电子行业等.

图1 Klüber Summit SH-46（PAO）和某油品的气相色谱

空压机运行中的油耗问题，不仅涉及到润滑油的用量，同时会对压缩空气的质量产生重大的影响，尤其是在某些特定的行业，如食品药品、电子行业等。本文就润滑油对油耗影响展开研究，分析不同润滑油油耗不同的原因，并且通过实验数据来验证不同润滑油的油耗。

现代工业对于压缩空气质量的要求不断提高，包括含油量和干燥度等，这也是为什么越来越多的空压机用户通过各种后处理设备来改善压缩空气的质量，而这些设备的投资和维护的成本都是非常巨大的。那么压缩机油在压缩空气质量中能起到什么样的作用呢？就含油量来讲，油品质量的高低直接决定了压缩空气中的油气含量及后续空气处理的成本。本文将从油品技术方面向用户介绍油品如何影响最终压缩空气的含油量，以及通过台架试验数据来说明克鲁勃合成油在油耗方面的不同表现。

润滑油如何进入压缩空气

在喷油螺杆式空压机中，润滑油被直接喷入压缩腔中，和空气混合。在这个过程中，油品会以油悬浮物（油雾）和油气（气态）这两种形式存在于压缩空气中。然后会随着压缩气流被带出压缩腔外，下游的油分离器可以通过一个过滤组件从气流中分离出油悬浮物并将其送回循环油路中。而油气仍然存在于压缩空气中，无法通过油气分离器将其分离出来，而只能通过使用诸如活性炭过滤器的方法来去除。

由于活性炭过滤器只能单纯地吸收（饱和）油气而无法将其反馈回循环油路中，故这部分油气量的大小通常是螺杆式压缩机的油耗不同的主要原因（除可能发生的泄漏情况外）。而油气成分在很大程度上取决于所用压缩机油的基础油类型及气压大小。

克鲁勃润滑油助用户减少油气

Galek & Kowald是位于德国图林根州的某品牌的服务合作伙伴，其设备中使用的是功率为110?kW的伯格螺杆式压缩机，选用某品牌以矿物油为基础油的油品，注油量为35L，排气温度视季节不同徘徊于90~100℃之间。经数据采集得到其设备的耗油量数据：每工作300h耗油4L。克鲁勃公司深入了解了Galek & Kowald设备的具体运行情况，并给出了更加合理的方案：将润滑油更换为Klüber Summit SH-68。Galek & Kowald采纳了克鲁勃的方案，效果非常明显，其设备继续工作了3300h后，仅耗油4L。

为什么克鲁勃合成油能够大幅降低油耗，进而减少油气呢？

据了解，空压机内产生的油气含量很大程度上取决于油分子的分布情况。在气相色谱分析（图1）实验中，矿物油基的油品分子量呈典型的广泛、钟形分布，且多数为短链分子；然而PAO油的曲线却很尖锐，其中可以看到基础油部分的分布非常窄。造成两者不同的主要原因在于PAO油含较少短链分子，而短链分子也就是小分子量的成分，它更容易挥发成人们肉眼所见的油气。

图2 不同压缩机油的油气测量值

高含油量（油气凝聚并形成液体）会对压缩空气管道系统以及与之相连接的设备带来不良影响，首先，高含油量的压缩空气会从管道系统内的工具或沉淀物溢出。这对普通应用中的压缩空气影响不大，但是在涂装控制应用、精密仪器行业，特别是食品加工行业中必须避免；其次，油气会逐渐引起胶化，阻塞压缩空气管道系统中的阀门和管子，导致压降；第三，活性炭过滤器寿命有限，比如达到饱和，这意味着只有部分油气可以被吸收；第四，活性炭过滤器若未及时更换可能发生破裂，导致油气直接进入压缩空气管道系统。

如何避免含油量过高

在工业生产中，尤其是食品加工行业，处于油分离器后的油气无法通过活性炭过滤器或活性炭吸附器从压缩气流中隔离出来。通常，这些油气分离装置都非常昂贵。根据油气含量（饱和程度）的不同，每使用4000~8000h后就需要更换。更换一个油气分离装置的成本在30~350欧元之间。

通过研究，克鲁勃发现与矿物油基的压缩机油相比，使用克鲁勃的产品，例如Klüber Summit或HySyn FG系列，可以显著降低压缩空气中的含油量，优势与收益明细如表所示。

另外，克鲁勃还可以为客户提供油气测量值以及不同压缩机油的数据比较。2005年，为了测量记录压缩空气中的油气含量并比对不同的压缩机油，克鲁勃在慕尼黑总部建立了一个压缩机试验台。该试验台由一台7.5 kW的喷油式螺杆压缩机、一条带过滤器和油分离器（不含活性炭过滤器）的压缩空气处理流水线以及一台记录压缩空气中烃含量的技术设备组成。