润滑油的抗泡性和空气释放性有什么区别?

我们都知道,润滑油里的气泡和泡沫会对润滑油和设备造成不良影响,但是在生产、储运和使用中,润滑油里不可避免的含有一些空气。只不过,有些空气是溶解在润滑油里的,外观上没有什么表现,因此看起来没有泡沫或者气泡。有些空气没有溶解在油里,游离出来,就产生了我们肉眼看见的气泡和泡沫。溶解在润滑油里的空气一般没有什么危害,有危害的主要是润滑油里游离的空气,也就是气泡和泡沫。
表1:润滑油里的空气与危害
溶解在润滑油里的空气:
润滑油里的泡沫和气泡:
说明:润滑油里可以溶解一定量的空气,一般情况下,矿物润滑油里一般溶有9%的空气
说明:没有被润滑油溶解的空气,也就是游离出来的空气
外观:溶解在润滑油里,没有什么外观表现
外观:浮在润滑油表面的是泡沫,有些滞留在润油液内部,成为气泡
产生原因:
产生原因:
润滑油与环境里的空气接触,空气会自然地溶解到油里。润滑油里可以溶解多少空气,取决于温度、压力、还有润滑油本身对空气的溶解度
一般是因为润滑油里卷入空气,形成气泡,例如机械运转中搅动,吸油管吸入空气,油路、密封漏气,回油管油流湍急发生搅动,卷入空气等等
影响:
影响:
一般情况下,不会造成不良影响
当温度和压力发生较大变化时,溶解的空气会逸出,使本来没有气泡的油里产生气泡
泡沫和气泡会引发润滑问题,以及设备问题
对润滑油的危害:加速润滑油氧化变质;破坏油膜的完整性,造成润滑不良;增加油的可压缩性,例如起到传动作用的液压油,液压油的可压缩性增加造成设备运行问题;气泡在高压区受到压缩,产生高温,使油因为高温变质(microdieseling);造成润滑油溢出;造成设备气蚀;降低润滑油的冷却性;影响设备运行的稳定性等等
1.润滑油泡沫的危害:
由于泡沫会产生诸多危害,因此润滑油的油箱不但起到储油、散热的作用,还起到释放气泡的作用。油箱的尺寸大有利于气泡释放,另外回油管和吸油管之间要有足够的距离,安装挡板隔开,有利于气泡释放、杂质沉降。必要的时候还可以在回油区和吸油区之间加装滤网,有助于释放气泡。润滑油里如果卷入气泡,应尽快从油里浮到油表面,如果释放速度较慢,就会造成泡沫增多。影响润滑油空气释放速度的因素有这些:
1)气泡的大小,较大的气泡容易逸出,而滞留在润滑油内部的小气泡则比较难释放,危害很大。
2)润滑油的粘度:粘度较高的润滑油,空气释放速度低于低粘度油。
3)温度:低温会使润滑油的粘度增加,降低气泡释放的速度。
4)润滑油氧化:油氧化变质包括基础油劣化、添加剂耗尽,这些因素都会影响润滑油的抗泡性。
5)润滑油受到污染:常见的比如油里进水,油里混入了水,油液的表面张力会降低,不能形成大的气泡漂浮到液面,而是碎裂成细小的气泡悬浮在油液内部。除了水,润滑油里混入其它油液、溶剂,都会影响空气释放性。
2.润滑油的抗泡性和空气释放性:
游离在润滑油里的空气有两种形式:滞留在油液内部的是气泡,漂在油面上的是泡沫。气泡浮到油面上,就成为泡沫。气泡上升到油面上所需的时间,我们称之为润滑油的空气释放性。对于浮在油面上的泡沫,泡沫破裂、消失所需的时间,我们称之为泡沫特性,或者抗泡性。
润滑油的空气释放性不能通过抗泡剂来改善,而抗泡性则可以通过添加剂来改善。因此,用于消泡的硅油抗泡剂,或者油溶性PAG不能改善润滑油的空气释放性。相反,如果添加过多的抗泡剂,还会明显降低润滑油的空气释放性,使润滑油里的气泡不易释放出来。
润滑油的空气释放性
润滑油的抗泡性
说明:润滑油油液内部的气泡上升到油液表面所需要的时间
说明:油液表面的泡沫破裂、消失所需要的时间
合理设计油箱的循环倍率或者油箱尺寸,使润滑油在油箱里停留的时间大于润滑油空气释放所需的时间,让气泡有足够时间逸出排掉
泡沫应快速破裂、消失,避免泡沫长时间稳定存在,造成泡沫累积过多,形成溢油、影响散热
大的气泡上升速度快,更容易释放
小泡沫形成大泡沫后破裂
气泡在高粘度油里上升速度较慢
对于相同配方的润滑油,高粘度的油更容易生成稳定的泡沫,也就是说泡沫更难消散
使用添加剂不能改善空气释放性
抗泡性可以通过抗泡剂改善
危害:增加油液的可压缩性;在高压下气泡受到压缩瞬间产生高温,使润滑油变质;造成部件气蚀损坏;造成润滑不良
影响散热、加速润滑油氧化变质
表2:润滑油的抗泡性和空气释放性比较
3.润滑油里泡沫过多的原因:
润滑油里泡沫过多的原因可以分为两类:与设备相关的原因,还有润滑油本身的原因。
1)与润滑油相关的原因有:油的黏度较大,油温降低(也会使润滑油黏度增加)、润滑油受到污染(水、其他油类、液体、化学物质、杂质等)、润滑油氧化变质(油随着使用劣化)、添加剂被消耗——润滑油受到污染会造成添加剂过早耗尽,另外,还可能发生抗泡剂被滤芯滤掉的情况。
2)设备造成的原因:漏气、密封不严、油管吸入空气、机械运行中搅动卷入空气、油箱设计不当、油在油箱里停留的时间不足、润滑油的喷溅速度过猛等等。
在现实使用中,经常是多种原因造成泡沫过多,因此需要全面的分析。在解决润滑油泡沫过多的情况时,正确的方法是找到原因,从源头上解决,而不是盲目补充抗泡剂。
4.润滑油的空气释放性检测标准:
润滑油空气释放性的标准常见的有这么几个:ASTM D3427, ISO 9120 ,IP 313。这几个标准采用的检测方法相同(the impinger method)。检测中,在一定压力和温度下,向一定量的油样里打入空气,让润滑油里充满气泡,然后让气泡消散。等到油里的气泡不再消散,保持在稳定的体积时停止计时。润滑油的空气释放性定义为:该实验中,油样里的气泡体积消散到只剩下0.2%(体积比)时,所需的时间(分钟),也就是一定条件下,润滑油能释放掉99.8%的空气时所需的时间,时间越短,说明空气释放性越好。
表3:常见润滑油的空气释放性要求
润滑油种类
润滑油粘度(ISO VG)
32
46
68
100
150
320以上
透平油/涡轮机油(包括汽轮机油、燃气轮机油、水轮机油)(根据DIN 51515,ISO 8068规定)
5
5
6
液压油HLP/HM
(根据DIN 51524/2,ISO 11158规定)
5
10
13
21
32
齿轮油、循环系统油CKC/CLP
(根据DIN 51517/3,ISO 12925/1规定)
上表是国际上对于各种润滑油空气释放性的要求,表格内的空气释放性是最低要求,实际使用中,应注意润滑油的空气释放性是否达到最低要求。
不同类型的设备对润滑油的空气释放性要求不同,有些设备对润滑油的空气释放性要求较高,例如液压油和汽轮机油,国际标准对这些油的空气释放性都给出了明确的要求。在投入使用后,空气释放性也是一项重要的检测指标。检测高粘度润滑油的空气释放性时,温度设定在75℃,高于一般润滑油的检测温度。
5.润滑油的抗泡性检测标准:
常见的润滑油抗泡性检测标准(润滑油的泡沫生成特性)有ASTM D892,ISO 6247,IP 146。在一定温度、压力条件下,往油样中抽入空气,使润滑油里充满气泡。气泡浮到油面后,会形成泡沫。5分钟后停止充气,关闭气泵时立刻记录生成的泡沫量(体积),气泵关闭10分钟后,再次记录泡沫的体积,记录出来的体积记录下来,作为实验结果,因此实验结果包括两个数字,分别代表泡沫体积。
这个实验总共要在三个温度下分别测定润滑油的抗泡性:首先是在24℃,然后是93.5℃,最后在24℃再测一次,每一种润滑油的抗泡性检测都包括这三组实验,每组实验的步骤相同,都根据上面提到的检测方法进行。
每组实验都会给出实验结果,实验结果以两个数字表示,分别记录试验中产生的泡沫量。表4中的I,II,III分别代表相同的润滑油在三个不同温度下对应的泡沫特性数值。
表4:常见工业润滑油的抗泡性基本要求
润滑油种类
抗泡性检测的三组实验
不同粘度润滑油要求的抗泡性要求(ISO VG粘度等级)
透平油/涡轮机油(包括汽轮机油、燃气轮机油、水轮机油)(根据DIN 51515,ISO 8068规定)
32
46
68
100
150
>320
I
450/0
II
50/0
III
450/0
液压油HLP/HM
(根据DIN 51524/2,ISO 11158规定)
I
150/0
75/0
150/0
II
III
工业齿轮油;循环系统油CKC/CLP
(根据DIN 51517/3,ISO 12925/1规定)
I
100/0;100/10
100/0;100/10
100/0;100/10
150/60
II
III
表中的数据为基本要求,工业润滑油的抗泡性应达到或优于表中的数值
来源:OLM周刊

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