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造纸机循环润滑系统润滑油如何选择(造纸机用润滑油一)

浏览: 发布日期:2018-11-12

随着造纸机向大型、宽幅、高速、自动化方向发展,造纸机的工况变得十分苛刻,传统用的润滑油己不能满足设备的润滑需求。本文根据造纸机及润滑油行业的发展现状,介绍了适用于造纸机设备的润滑油(脂),主要包括造纸机循环系统润滑油(以下简称造纸机循环油)、清洗油、液压油、齿轮油和润滑脂等品种,以帮助纸业公司合理正确地选择润滑剂,做好造纸机设备的润滑、维护、保养工作。

随着造纸机设备的不断升级,使造纸机生产线的工况更加苛刻,随之对造纸机用润滑油(脂)提出更高要求,也使设备的润滑维护保养愈发显得重要,据资料显示,近40%的造纸机轴承故障是由于润滑不当造成的,一个轴承的成本约在3000元至1万元不等,设备维护和更换配件费用较为昂贵。由于造纸机多是高速连续生产,润滑问题引起的设备故障情况复杂,解决起来耗时长,严重影响企业的生产和效益。

但是,国内的造纸机生产厂家,在为用户推荐设备用油脂时,缺乏统一的选油依据,推荐的润滑剂品种多且杂。据造纸厂的调查,使用油的种类最多的为30种润滑油,12种润滑脂,最少的为10种润滑油,6种润滑脂,平均为17.5种润滑油,7.5种润滑脂。这种状况给纸业公司润滑剂的采购和贮存带来了较大的困难。

本文根据造纸机设备的更新换代趋势及润滑油行业发展现状,将造纸机设备所用的主要润滑剂造纸机循环油,简称PMO和清洗油、液压油、齿轮油、润滑脂等品种,从润滑剂分类、执行标准、产品特性、换油期及换油指标以及使用中常见问题及解决方法等方面,分以下几部分作一一介绍,为纸业公司提供参考。

1、造纸机循环润滑系统润滑油

(1)造纸机设备工况特点

造纸机由湿部和干部组成,干部的工况最为苛刻造。造纸机干部因作业运行时的温度较高,常采用以稀油站为中心的循环润滑系统,润滑油从油站,通过油泵抽出后,经过过滤器、分油管路,以压力将润滑油输送至各润滑点进行润滑和散热,然后汇集到集油管线,经冷却器,流回油箱。在新型高速宽幅造纸机上,湿部的主要轴承也用中心润滑站进行集中自动强制润滑,在这种系统中,造纸机的湿部和干部各设有中心润滑站,由自动控制系统进行管理操作。

由于现代造纸机高速、重载荷连续运转,因此对润滑油粘温性、氧化安定性、极压性、抗乳化性、过滤性等性能提出了较高的要求。

(2)造纸机循环油的性能特点

1、良好的粘温性,以确保工作温度变化较大的情况下,维持正常润滑。

2、良好的氧化安定性,以确保循环使用中减缓油品的变质速度,延长油品的使用寿命。

3、良好的防锈性,以保证对润滑部件起到良好的防锈作用。

4、良好的抗泡性,使油品在循环过程中产生的气泡易于消失,以确保正常供油及油膜形成。

5、良好的抗乳化性,使混入油中的水很快分离,以保证油品的使用性能。

6、良好的过滤性能,防止过滤系统的堵塞。

7、良好的极压抗磨性能,以避免润滑部件在重负荷下磨损和擦伤。

8、良好的清净分散性,以防止油泥沉积。

(3)造纸机循环油的品种和分类

1、按粘度分类

粘度是一个关键指标,循环系统油主要的粘度级别有ISO VG150,220,320。

2、按基础油分类

可分为矿物油型和全合成型。全合成型造纸机循环油采用高粘度指数的全合成基础油,除具有矿油的优良特性之外,还具有以下特性:具有优良的高低温性能,在高温下能保证足够的油膜强度;具有优良的热安定性和氧化安定性;并具有优良的低温流动性和良好的泵送性。使用寿命长,可延长换油期。

3、按添加剂分类

分为含灰的和无灰的。含灰的造纸机油是国外最早开发的第一代造纸机循环系统油产品,已应用多年,满足当时的设备润滑要求。然而随着造纸机设备的设计改进,工况变为高速、高温、高负荷,需要提高油品性能,以减少维修费用,为此润滑油公司根据现代纸机的工况开发了无灰型循环系统油。

造型机循环油的分类:

①含灰矿油型,粘度等级为150、220、320是第一代产品。

②无灰矿油型,粘度等级为150、220、320,适用于车速在1000m/min以下,幅宽在6m以下的造纸机、换油期在1年至1年半。

③无灰全合成型,粘度等级为150、220、320,适用于车速在1000m/min以上,幅宽在6m以上的造纸机,换油期在2年以上。

(4)无灰与含灰的矿油型造纸机循环油(PMO)性能比较

无灰的与含灰的造纸机油相比,具有良好的氧化安定性和很少的沉淀、良好的分水性、极压抗磨性、良好的过滤性能下面是无灰与含灰纸机循环油在关键性能指标上的一些比较数据。

1、无灰与含灰的PMO金属元素比较表1

表1 无灰与含灰的PMO金属元素比较:

纸机油 碳酸盐成分 ICP元素含量mg/kg
无灰PMO 0 - - - 51
PMO A* 0.6 - 1680 930 758
PMO B 0.22 1270 - - 104
PMO C 0.16 301 - - 761
PMO D 0.20 - 121 403 512
PMO E 0.10 - 4 360 192

注:*PMO A-E是含灰的PMO,下同。

2、无灰与含灰的PMO氧化性能比较表2

表2 无灰与含灰的PMO氧化安定性比较

纸机油 RBOT,D2272 压力降至172.25kpa时的时间min TOST,D943,至2.0TAN时的时间h
无灰PMO 374 4000
PMO A 320 2500
PMO A 175 1800
PMO A 135 1385
PMO A 163 1140
PMO A 120 1607

根据造纸机油的高温工况,需要用氧化安定性好的油品。造纸机油的高温工况需要用氧化安定性好的油品。造纸机一般轴承温度在54-99℃,干部用油部位的温度在111-132℃。氧化安定性差的油品产生的副产物、沉淀等会导致腐蚀。

3、无灰与含灰的PMO分水性(抗乳化性能)

测定油与水混合后分离的能力称为抗乳化性试验。因为PMO在使用中很可能与水接触,因此抗乳化性是PMO的基本特性,用ASTM D1404检测。此方法是在82℃测量乳化液与水分离的时间,要求乳化层小于或等于3ml时,分离时间最长不超过60min。破乳化性能好的PMO遇水后,虽经振荡搅拌,也不易形成乳化液,或虽形成乳化液也不稳定,易于迅速分离。抗乳化性能不好的油品,在使用中易形成乳化液,必然会降低润滑油的润滑性,增加磨损,产生腐蚀,生成沉淀,阻碍润滑油的循环,造成供油不良。测试结果如表3,无灰PMO分水性能最好。

3、无灰与含灰的PMO分水性能比较

纸机油 分水性min
无灰PMO 10
PMO A 35
PMO A 15
PMO A 25
PMO A 15
PMO A 25

4、无灰与含灰的PMO抗磨或极压性能

极压抗磨性能对轴承来说,不是十分必要,因为轴承的负荷不高。但有些造纸机润滑轴承的油还同时用来润滑滚动驱动齿轮和其它重负荷设备,在这种情况下,就需要极压抗磨性。极压抗磨性可用以下方法测试,梯姆肯OK值, ASTM D2782,FZG,DIN5134或四球抗磨试验, ASTM DA4172。测试结果列于表4。由表4可看出,无灰PMO有最高的OK值,最高的FZG等级和最小的四球磨痕直径。

表4 PMO极压抗磨测试结果

纸机油 TImken OK值,ASTM D2782 N,FZG,DIN51345,失效等级 四球磨痕直径mm(ASTM D4172)
无灰PMO 267 13 0.402
PMO A 156 9 0.725
PMO B 222 12 0.693
PMO C 89 8 0.515
PMO D 89 10 0.561
PMO E 111 10 0.498

5、无灰与含灰的PMO过滤性能比较

传统的造纸机过滤元件孔径一般在40-100um,目前较细的过滤元件开始使用,为3-6um,提高了轴承寿命,减少了维修费用。对于过滤性能目前还没有统一的试验方法,较为权威的方法是Pall过滤法。该方法是用泵来泵送油样,在一定的流速下,通过精度为3微米的滤芯,在压力降达到172 25kPa之前,过滤的油须大于2000ml,这样的油被认定为适应精细的过滤元件。无灰的与含灰的PMO过滤性能比较数据如表5,由表可以看出,只有一种含灰的PMO未达到2000ml的要求,而无灰的PMO为17600ml,是含灰油的4-6倍。

表5 PMO过滤性比较

纸机油 过滤性ml
无灰PMO 17600
PMO A 100
PMO B 4000+
PMO C 2800
PMO D 2600
PMO E 2950

(5)无灰全合成型和无灰矿油型造纸机循环油(PMO)性能比较

表6矿油型PMO与合成型PMO的性能指标典型数据

  合成型PMO 矿油型PMO
倾点℃ -45 -15
闪点℃ 236 249
40℃粘度mm2/s 209 209
100℃粘度mm2/s 26.3 18.4
粘指 160 97
OK值 N 289 256
D665防锈,B法合成海水 通过 通过
FZG DIN51354通过等级 13 13
D943 氧化安定性 h >10000 4000
RBOT min(ASTM 2272) 475 375
Pall过滤指数ml >10000 >17000

由表6可看出,合成型PMO除具有矿油型PMO的优良特性以外,还具有良好的氧化安定性、很好的低温性能和很高的粘指。因此,合成型PMO与矿油型PMO相比,可延长换油期一倍以上,并且因为粘指高,在高温下能保持足够的油膜强度,满足现代纸机的高温工况,良好的低温性能使油品具有很好的泵送性能。但合成型PMO的价格较高,为矿油型PMO价格的10倍以上。

(6)国内外造纸机循环油产品对照

1、矿物油型造纸机循环油产品对照

长城   无灰矿油型(PMO220)

美孚   DTE  BB   PM220

加德士 Clarity   PMO或 220PMO premium

BP     Energo    PM220

埃索   TERESSTIC N 220

雪弗龙 Paper Machine Oil D ISO220

2、全合成型造纸机循环油产品对照

长城    无灰全合成型

美孚    SHC PM Series

埃索    SYNESSTIC系列

雪弗龙  Synthetic PMO

(7)造纸机循环油产品标准

国外的造纸机械制造商(OEMD比如Metso(前Valmet)有自己的造纸机油规格,但不是强制的:轴承制造商比如SKP也有自己的用油规格要求。要求油品除有良好的抗泡性、粘温性能、氧化安定性外,还要求有以下主要性能,见表7。

性能 试验项目 指标 备注
防腐蚀性 100℃,3h
100℃,48h
≥1
≥2
 
极压抗磨性 PD kg
磨斑直径 mm
FZG 失效等级
≤200
≥1
≤11
1200r/min
负荷390N
A/8.3/90
分水性能 破乳化性能 min ≥20 40-40-0
过滤性能 Pall过滤试验,dry ml(172.25kpa)
Pall过滤试验,aged ml(172.25kpa)
≤2000
≤2000
 
橡胶相溶性 NBR 120℃,168h
FPB 160℃,168h
体积变化率
硬度变化率


-1%-10%
-6%-2%

ISO6072

化学稳定性 SKP轴承试验,8周,120℃,轴承评估指数 ≥2  
油膜稳定性 SKF油膜老化试验,4周,120℃,油膜变化指数
蒸发损失 g
≥2
报告
 

Voith Sulze设有一个专门的润滑油批准部门,他们提供一套基于DIN和ISO规格的标准,但各公司的标准和试验方法不尽相同。

国内的造纸机械制造商(OEM)是根据以往经验或习惯为用户推荐用油,没有结合现代造纸机的苛刻工况定造纸机油规格和标准。

目前国内外尚无统一的造纸机循环油产品标准。据了解,国内轻工业造纸机械设计权威部门与国内大的润滑油公司联合,正在致力于制定此产品的行业标准。

下面是一些润滑油公司造纸机循环油产品的典型数据,从以下数据可以了解到现在造纸机循环油产品达到的技术水平。见表8表9。

表8 造纸机循环油矿物油型产品的典型数据

品牌 Mobil BP 加德士 长城
ISO粘度级别 220 220 220 220
粘度指数 95 97 92 98
闪点(开口)℃ 228 233 / 230
倾点℃ -6 -15 -15 -18
铜片腐蚀,121℃,3h 1A / 1B 1B
抗乳化性(40-40-0)min(82℃) 15 / / 10
液相锈蚀试验(合成海水) 通过 / 通过 通过
旋转氧弹试验150℃ min / / 150 420
FZG通过等级 11 11 / 12

表9 造纸机循环油全合成型产品的典型数据

品牌 Mobil ESSO 长城
ISO粘度级别 220 220 220
粘度指数 150 160 153
闪点(开口)℃ 224 174 244
倾点℃ -36 -43 -48
铜片腐蚀,121℃,3h 1B / 1B
抗乳化性(40-40-0)min(82℃) / / 10
液相锈蚀试验(合成海水) 通过 / 通过
旋转氧弹试验150℃ min / / 628
FZG通过等级 10 / 12

(8)造纸机循环油的应用

1、粘度的选择原则

选择的油品粘度过大,增加内摩擦阻力,动力损失也增加,磨擦热增大,并加速油品的变质,超过一定温度后加速疲劳;粘度过小,则润滑油膜薄而强度不够,增大磨擦和磨损,甚至会产生非流体润滑或干磨擦,从而损坏机械。一般是高速、低负荷时,选择低粘度油品;重负荷、低速时,选择高粘度油品。

2、油品性能监测

油品在使用过程中,受热氧化、机械剪切等作用,以及磨损粉末、水分、灰尘等的混入而逐渐变坏,使粘度、酸值、含水量上升,产生油泥,颜色变深,必须定期进行监测,按规定及时更换。通常测试项目包括粘度、酸值、机械杂质、铜腐、水分。更换指标见表10。

表10 油品更换指标(参考)

项目 换油指标 试验方法
粘度变化率% ±15 GB/T 265
酸值增加 mgKOH/g 1.0 GB/T 4945
水分 % 0.5 GB/T 260
机械杂质% 0.5 GB/T 511
铜片腐蚀,121℃,3h ≥3b GB/T 5096

(9)造纸机循环油使用中常见问题及解决方法

1、同种类、同粘度级别,不同厂家的油品不能混用。要经过一定的混兑试验后再决定。因为即使品种相同,粘度级别一样,但不同厂家的产品化学组成上未必完全一样,易出现添加剂“打架”的现象。

2、由于长期以来的用油习惯或国内设备制造商的推荐,纸业公司存在用其它油品代替循环系统油使用的情况。包括以下几种:液压油、齿轮油、内燃机油和机械油。

液压油因其粘度小,承载能力差,分散性能差,不能用于循环系统的润滑。

齿轮油因为抗腐蚀性能差,易对润滑的轴承部件腐蚀,同样分散性能也达不到循环系统的要求,不能用于循环系统。

内燃机油是为车用发动机设计的,一般不用于工业设备上,它的过滤性能等多项指标达不到循环系统油的要求。

机械油仅含有少量的添加剂,在氧化安定性、极压性、过滤性等多方面无法满足循环系统的润滑要求,换油期短。

造纸机循环油是针对造纸机的循环系统工况设计的,完全满足其使用要求,延长换油期,为造纸机设备提供全方位的润滑保护。因此造纸机循环润滑系统一定要用循环系统专用润滑油。

下面是—个用户用机械油代替造纸机循环油用油不当的例子。某纸业公司,设备为国产2820mm造纸机,造纸机工作车速为300m/min。2008投产。投产之初采用的是“46”机械油,此油品的分水性差,油中进水后不能分水;氧化安定性差,易氧化生成油泥沉淀物,造成油管堵塞,致使系统漏油,油路堵塞后,造成设备润滑部位润滑不良,致使设备磨损;氧化变黑的油品把油分配器有机玻璃染黑,视线不清,需定期清理并补充新油。基于上述原因,每月需清理进回油过滤器,每两个月需清洗给油分配器及管道一次。由于给油分配器多,管道长达几百米,每次检修清理需人员多,时间长,维修量和维修费用大,设备润滑状况不良,频繁停机检修,严重影响生产。自2001年8月投产后,先后于2001年9月及2002年3月换油两次,停机和换油给公司造成了一定的经济损失。该公司此生产线于2003初换上了造纸机循环系统专用润滑油,免去了以上维修工作量,改善了设备的润滑状况,减少了非计划停机时间。

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