第3篇 风电润滑油脂及润滑系统(一)

3 脱腊 倾点
低温流动性
4 氢处理 颜色 硫等 外观 氧化稳定性 抗乳化性等
怎样控制润滑油的品质？
• 溶剂精制基础油
– 溶剂精制基础油是通过物理方法把油中的多环芳烃和 极性物等去掉，但不改变基础油组分的分子结构，因 此基础油性质重要依赖于原油性质和精制深度但不能 显著改变基础油的性能.
– 基础油中重芳烃和胶质含量取决于溶剂精制的程度， 深精制的基础油残炭较低和抗氧剂的感受性好，例如 深精制的压缩机矿物油积炭倾向较小和油水分离性较 好，使用寿命相对长些，但改善的程度有限.
和尺寸大小等的量度 – 添加剂的溶解性——添加剂能在油中充分溶解而不析出的
能力 – 与添加剂的相容性——与基础油和其他添加剂相溶而不产
生有害的或不希望的化学反应
知识点：
怎样控制润滑油的品质？
过程 控制品质
品质影响
1 蒸馏 黏度 挥发 黏度 闪点 颜色
2 萃取 黏度指数 饱和
高/低温黏度 氧化稳定性 颜色稳定性
•石油的基本组成 主要是碳氢化合物、少量的硫化物、氮化物、氧化
物和金属化合物，少量的泥浆和水份。 •碳氢化合物的化学性质及分类
石蜡烃碳氢化合物——CnH2n+2 环烷烃碳氢化合物——CnH2n+2-2m 芳香烃碳氢化合物——CnH2n-6 •石油的基本分类 石蜡基原油、环烷基原油、混合基原油
（3） 原油种类对油品质量的影响
性能参数
石蜡基原油
环烷基原油
汽油含量
高
低
汽油辛烷值
低
高
煤油的生烟性
低
高
柴油的十六烷值
高
低
润滑油的凝点
高
低
润滑油的黏度指数 高
低
（混合基原油的性质介于石蜡和环烷基原油之间）
3.1.2 润滑油
（1） 润滑材料基本分类
矿物油：馏份矿物基础油+添加剂 合成油：硅油、硅酸脂、磷酸脂等 润滑脂：矿物油润滑脂、合成油润滑脂 水基液：水包油型乳化液、油包水型乳化液 固体润滑剂：金属化合物、无机物、有机物
润滑油与燃料油的炼制
各种燃料油品的馏出温度和馏出数量
馏 出 温 500 度
℃ 400
300
200
100
重油（450 ℃以上）
重柴油（300-450 ℃ ）
轻柴油（200-350 ℃ ）
煤油（150-250 ℃ ）
汽油（40-180 ℃ ）
20
40
60
馏出数量 （%）
80
100
（2） 石油的基本组成及化学性质
（2） 基本组成
润滑油：基础油+添加剂 润滑脂：稠化剂+基础油+添加剂 添加剂：清净分数剂、抗氧抗腐剂
油性剂和极压抗磨剂 防锈剂、抗泡剂 抗乳化剂、降凝剂 黏度指数改进剂
• 基础油
– 提供黏度以控制摩擦和磨损 – 提供抗腐蚀和抗氧化性能 – 传递和散发热量
• 添加剂
– 提升基础油的性能 – 抑制某些不需要的基础油的性能 – 赋予新的性能
60-190
338
50-180
279
90-280
倾点 /℃
-45~-10 ﹤-70~-40 ﹤-70~-15 -70~-40 -65~5
194-421 388 -----
194-421 ﹤-50~-15
388
﹤-70~10
-200~ -100 ﹤-70~65
合成润滑油的应用
类别
用途
聚α-烯烃
齿轮油 冷冻机油 真空泵油 发动机油 航空液 压油 燃汽轮机油 金属加工油 轧制油 润滑脂基础油…
航空液压油 精密仪表油 压缩机油 刹车油 润滑脂基础油…
卤碳化合物
原子能工业用油 导弹用油 氧气压缩机油 陀螺液 绝缘油 润滑脂基础油
合成油与矿物油的性能和价格比较
类别
粘 与矿物 低温 热稳 氧化 水解 抗 承 与油
温 油的适 性能 定性 稳定 稳定 燃 载 漆和
性应
性 性 性 性 涂料
相容
性
矿物油 中 优
• 高的燃点和较好的防火和抗燃性 • 低的倾点----较好的低温泵送性和润滑性
- 低温流动性好 - 启动性能好，磨损低
• 高的黏度指数---优良的粘温性能-更宽的温度范围
- 需要较少的粘度指数改进剂，沉淀少 - 减少了活塞环的粘结和研磨现象，品质更稳定
• 较好的氧化稳定性-----长的使用寿命
- 油泥、沉淀少 - 换油期长
抗腐和防锈剂
改善润滑油的物理性能
油性和摩擦改进剂 黏度指数改进剂
润滑油的整体性质作用
抗泡剂
抗凝剂
添加剂作用机理 ----溶解性
• 大多数添加剂溶于基础油且不能被过滤器滤除
添加剂的作用机理----极性
• 极性分子或化合物相互吸引，而极性与非极性分子或化合物相互 排斥
• 大多数添加剂的分子是极性的，而大多数油分子是非极性的 • 大多数的金属表面，油中的固体颗粒和分子是极性的
聚醚（聚乙二 190-340 醇醚）
磷酸酯
230-260
硅油
230-330
卤碳化合物 200-280
230-310 370-430 400-440 325-400 335-400
425-650 425-550 ﹥650
热分解温 黏度指数 度 /℃
250-310 50-130
283
110-190
316
蜡、ZDDP、硼酸盐等，它们在摩擦表面形成吸附膜或反应膜，从 而保护摩擦表面。
吸附膜
反应膜
• 抗氧抗磨添加剂首先被消耗,然后基础油开始迅速氧化
② 清净剂----多效添加剂
¾ 目的：保持摩擦表面清洁，中和润滑油劣化产生的酸性物质 ¾ 典型化合物：磺酸盐、烷基酚盐、硫化聚异丁烯钡盐、烷基
水杨酸盐等
33
• 较好的润滑性和低摩擦----低的磨损 • 较好的剪切稳定性----稳定的黏度 • 较低的挥发性----较少的油耗
- 耗油量低，排放少 - 品质更稳定
• 抗辐射性
六种合成润滑油的温度特性
类别
闪点 /℃
自燃点 /℃
矿物油
140-315
双酯
200-300
多元醇酯
215-300
聚α-烯烃
180-320
3.1 润滑油及组成
3.1.1 油品炼制 3.1.2 润滑油组成 3.1.3 如何选择润滑油
3.1.1 油品炼制
（1）油品炼制的基本方法 — 蒸馏
•蒸馏的定义
利用液体混合物中各成分具有不同沸点和挥发能力，在一定 的压力下通过加热使其分离的过程。
•蒸馏的种类
常压蒸馏——在常压下进行，加热温度低于350℃； 减压蒸馏——蒸馏高沸点组分，如重油、润滑油组分； 加压蒸馏——蒸馏低沸点组分，如对汽油组分的精制；
中5
中高 中低 低低 中低
高 6-8 高8 中 10-50 高 100
（4） 添加剂及性能
溶解或悬浮在油里的有机和无机化合物 含量从2%~20%（体积%）
如各种润滑油中的含量：
润滑油
发动机油 汽轮机油、 压缩机油
齿轮油 液压油
添加剂%
10-30% 0.5-5% 1-10% 2-10%
1） 添加剂的三方面作用
—
加氢基础油的分类
项目
通用 加氢基础油
低凝 加氢基础油
很高黏度指数 高黏度指数 120≤VI＜140 90≤VI＜120
VHVI H
HVI H
VHVIW H
HVIW H
中黏度指数 40≤VI＜90
MVI H
MVIW H
低黏度指数 VI＜40 LVI H
－
4） 矿物油与合成油的主要性能对比
基础油
粘温性
耐高温 性
Fra Baidu bibliotek
低温 流动性
矿物油 超精制矿物
油 聚烯烃 酯类 硅油 聚二乙二醇
醚 聚苯醚 氟碳油
全氟醚
一般 一般～
良 优 优 优
差
差 差 一般～ 良
一般 良 良 良 优 优 优 优 优
一般 良 优 优 优 差 差 差
一般～良
氧化 安定
性
一般
良
良 良 良～优
优
优 优
优
润滑 性
抗燃性
抗辐 射性
优
差
一般
优
差
差
大 最大
粘温特性
最好 好
较好
最差
低温流动性
差 好 好
差
3）基础油分类
美国石油学会（API）基础油分类
分类
S，%
饱和烃，%
黏度指数
Ⅰ
＞0.03或
＜90
80～120
Ⅱ
≤0.03
≥90
80～120
Ⅲ
≤0.03
≥90
＞120
Ⅳ
聚α烯烃（PAO） (合成油技术)
Ⅴ
Ⅰ～Ⅳ类以外的其他基础油(有机脂、聚 醚、烷基苯、甲基硅油、GTL等)
优
差
差
优
差
差
差
良
一般
良
一般
优
良
一般
优
优
优
-
优
优
-
名词解释
– 黏度——流动的难易程度，液体流动时的内摩擦力大小 的量度
– 黏度指数——粘温特性，黏度随温度变化（对温度的敏 感性）高的黏度指数意味着高温时仍可保持较高的黏度
– 倾点 ——低温流动性，开始流动时的最低温度 – 闪点——润滑油在规定的条件下，加热到所逸出的蒸汽
与空气所形成的混合气与火焰接触发生瞬间闪火时的最 低温度 – 比重——一定体积的油与同体积水的重量之比 – 油性——润滑剂的润滑能力，又称油膜强度
名词解释
– 热稳定性——高温工作条件下润滑剂抵抗氧化的能力 – 抗氧化性——润滑剂与氧气接触时抵抗自然老化的能力 – 抗乳化——润滑剂与水混合后保持分离而不被乳化的能力 – 抗泡性——气泡在润滑剂中存在时间长短，逸出难易程度
良
中
中
优
低良优
精制矿 良 优 物油
良
中
中
优
低良优
聚α-烯 良 优 烃油
良
良
良
优
低良优
多元醇 良 良 酯
良
中
中
中
低良优
聚苯醚 差 良
差
优
良
优
低良中
磷酸酯 良 中
中
中
良
中
高良差
硅油
优差
优
良
良
良
低差中
卤碳化 中 差 合物
良
良
良
良
高良中
挥 抗辐 密 相对 发 射性 度 价格 性
中高 低高
低1 低2
低高
低5
中中
第3篇
风电润滑油脂及润滑系统
目录
3.1、 润滑油及组成 3.2、 润滑脂及组成 3.3、 国内市面添加剂现状 3.4、 国内外润滑油的最新技术特点和发展趋势 3.5、 风机常用齿轮油品质要求、质量鉴别和选 型（案例分析） 3.6、 风机常用的润滑脂品质要求、质量鉴别和 选型（案例分析） 3.7、 风电机组对润滑系统的设计要求
（3） 基础油及性能
1）矿物基础油的性能
• 三种主要的基础油：
– 石蜡基（Paraffine） – 环烷基（Naphthene） – 中间基
• 基础油由碳氢化合物组成
– （C+H）= 95-99.5%，以及少量的杂质；
• 碳氢化合物主要三种类型
– 烷烃（alkane） – 环烷烃 – 芳香烃（Aromatic）
原油 %石蜡基 %环烷基 %石蜡 黏度指数 倾点
闪点 添加剂溶解量 应用
石蜡基（Paraffins）
中东 北海
45-60 20-30 1-10 95-105 高，石蜡倾点（-9℃到15℃） 高，300℃ 差到一般 发动机油， 液压油，汽轮 机油，齿轮油
环烷基（Naphthene）
南美 15-25℃
表面保护添加剂
– 抗磨和极压 – 减摩剂 – 清净剂 – 分散剂 – 抗腐防锈剂
流体保护添加剂
性能改进剂
– 抗氧钝化剂 – 抗泡剂
– 黏度指数改进剂 – 倾点改进剂 – 密封改进剂 – 抗乳化/增乳剂
2）添加剂的作用和机理
作用
机理
改善润滑油的化学性能
清净和分散剂 抗氧剂
界面的物理和化学作用
极压和抗磨剂
清净剂作用
• 洗涤作用——将吸附在部件表面上的积碳和油泥等洗 涤，使发动机保持清洁，特别在发动机的燃烧区，如活 塞、活塞环、缸套和阀等；
65-75 微量
30-70 低，黏度倾点（-22℃到36℃） 低，255℃ 好 铁路机车内燃机车油，冷 冻机油，压缩机油
2）润滑油的品质主要取决于基础油
• 润滑油的主要成分碳氢化合物的类型，尺寸和形状以及杂质决 定了矿物基础油的性能
烃类
正构烷烃
黏度
小
异构烷烃
小
少环长侧链的环烷烃和芳香 烃
多环短侧链的环烷烃和芳香 烃
1 湿润金属表 添加剂吸附到金属表面如同铁
面
屑被吸到磁铁一般.
2 包围固体颗 粒
3 乳化
添加剂包围固体颗粒，使其保 持悬浮或抑制其化学活性.
添加剂利用它的极性头和油溶 性的极尾,包围微水滴以防止水 的沉降.
极压抗磨剂 油性和摩擦改进剂
抗腐防锈剂 清净和分散剂
乳化剂
3）添加剂类型
① 抗氧抗磨添加剂
¾ 目的：减少摩擦和磨损 ¾ 典型化合物：含硫、磷、氯、铅等的化合物。如硫化烯烃、氯化石
• 加氢处理基础油
– 高压加氢和催化剂作用下使基础油中的多环芳烃， 胶质和多环环烷烃等非理想组分发生开环、裂化、 异构化，脱硫和脱氮等化学反应而变成理想组分。
· 合成基础油
– 合成基础油是通过化学合成方法制备成的较高分子 的化合物
– 一定的选择性的碳氢化合物分子 – 具有一定的物理和化学性质
5）合成润滑油的优点
Ⅵ
聚内烯烃（PIO） （欧洲）
溶剂精制基础油的分类
项目
通用基础油 低凝基础油 深度精制
基础油
很高黏度指数 120≤VI＜140
VHVI
VHVI W
高黏度指数 90≤VI＜120
HVI
HVI W
VHVI S
HVI S
中黏度指数 40≤VI＜90
MVI MVI W
MVI S
低黏度指数 ＜40 LVI —
酯类油（双酯和多 喷气发动机油 精密仪表油 高温液压油 真空泵油
元醇酯）
自动变速机油 低温车用机油 刹车油 压缩机油
润滑脂基础油
磷酸酯
用于有抗然要求的航空液压油 工业液压油 压缩机 油 刹车油 轧制油 连续铸造设备用油
聚醚（聚乙二醇醚）液压油 刹车油 航空发动机油 真空泵油 制冷机油 金属加工油
硅油