某轮 主 空 压 机,型 号 HD40W,排 量 47 m3/h,压 力30 bar,转速 1 000 r/min,功率 10.9 KW,淡水冷却。该空压机自投入使用后工作稳定,但近年来滑油乳化且越来越严重, 盛夏空气潮湿时甚至新滑油使用两天就乳化,不得不经常更换滑油。这不仅浪费滑油和增加工作量,而且易烧损轴瓦甚至损坏曲轴。 乳化,指两种液体充分混和成为乳状液。滑油与水本来不会乳化;但若有某些具有两亲性质的物质吸附并富集在油水界面上,就可能改变界面状态(降低界面张力),增加其表面活性,一种液体离散为许多微粒分散于另一种液体中,从而导致乳化。这些能增加两种液体表面活性并使它们乳化的物质称为乳化剂。能导致滑油与水乳化的乳化剂种类很多, 而且导致滑油与水乳化所需乳化剂的量很少, 很难确定该乳化剂的成分,只能从导致滑油乳化的水分来源分析。 根据该型空压机的结构, 滑油中的水可能有两个来源,一是缸套冷却水泄漏,一是曲拐箱内空气凝水。经打开油底壳反复检查, 未发现缸套密封圈破损和缸套裂纹漏水,可排除缸套冷却水漏泄。 空压机机壳内的空气冷凝水——— 设:夏季海面空气压力 0 MPa(同标准大气压力,以下压力均为表压力),夏季海面相对湿度 φ = 60%(一般高于 60%),夏季机舱平均空气温度 t = 30 ℃(夏季机舱平均气温一般都高于 30 ℃)。 由图 1(标准大气压下湿空气焓熵图)可知,从空气相对湿度 60%和夏季机舱平均空气温度 30 ℃(对应图中“A”点),冷却到开始凝水的相对湿度 100%(对应图中“B”点),是一条空气含湿量不变的垂线,B 点对应的大气露点温度 td 是 22 ℃;再根据压力露点和大气露点换算图(见图 2),大气露点温度 td = 22 ℃, 对应曲拐箱压力 0.1 MPa 的斜线,可查得压力露点温度 Td 是 33 ℃。 由此可见,机舱相对湿度 60%的空气进入曲拐箱后,压力达到 0.1 MPa,则大气露点变得与压力露点温度 Td 相等(33 ℃),略高于曲拐箱缸体冷却温度(30 ℃),曲拐箱必然凝水。可见,影响曲拐箱凝水的,有空气湿度、曲拐箱温度、曲拐箱压力等三个因素。 (1) 空气湿度空气湿度越大越容易凝水。该空压机出现滑油乳化的近年来,空气湿度与以往不会有大变化,不是故障的主要原因,只是夏季空气湿度大更容易凝水。 (2) 曲拐箱温度曲拐箱温度越低越容易凝水。曲拐箱温度,主要取决于环境温度,包括冷却水温度、机舱温度等。该空压机出现滑油乳化的近年来, 机舱温度和冷却水温度与以往也没有大的变化,不是故障的主要原因。 (3) 曲拐箱压力曲拐箱压力越高越容易凝水。气体含湿量(绝对湿度)不变,压力越高,相对湿度越大,露点越高(或,露点随压力升高而升高)。曲拐箱压力取决于气缸/活塞漏泄和曲拐箱透气。气缸/活塞漏泄不可避免,当然也不应超出限度。根据前面利用图 1 和 图 2 的分析, 若曲拐箱内相对湿度 60%空气压力达到0.2 MPa,大气露点温度 td = 22 ℃,按图 2 对应曲拐箱压力 0.2 MPa 的斜线, 可查得压力露点温度 Td 是 38 ℃,高出缸套冷却水温度(30 ℃)更多,曲拐箱凝水会更多。 该设备投入使用的前几年, 缸套/活塞环磨损少,窜气少,能及时排出,曲拐箱压力不高,所以凝水少。随着缸套/活塞环磨损增加,窜气多了,又不能及时排出,导致曲拐箱压力增高,具备了生成凝水的条件。取下原透气口单向阀的球,油底壳滑油换新,使用500 小时滑油无乳化。由此证实以上分析正确。
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