張健

空壓機(jī)型式多樣，用途廣泛，而空壓機(jī)類型的不同，則對(duì)潤(rùn)滑的要求變化很大。在空壓機(jī)部件中，潤(rùn)滑油起到防止磨損、密封、冷卻，使空氣對(duì)潤(rùn)滑油粘度影響和添加劑與空氣反應(yīng)Z小化，以及防止腐蝕等作用。

目前，空壓機(jī)的類型很多，但無(wú)論何種類型的空壓機(jī)，其潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和作用都有類似之處。本文主要探討工業(yè)上常用的往復(fù)式空壓機(jī)、螺桿式空壓機(jī)，離心式空壓機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)，而其它類型的空壓機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和原理上與這三種類型的空壓機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)相似或者接近。

空壓機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域使用時(shí)，所壓縮的空氣根據(jù)使用要求不同，一種是與潤(rùn)滑油接觸的，另一種則是在壓縮空氣時(shí)與潤(rùn)滑油不接觸的，主要是以離心式空壓機(jī)為主，包括無(wú)油螺桿壓縮機(jī)和無(wú)油往復(fù)式空壓機(jī)，這兩種結(jié)構(gòu)就與含油壓縮空氣的空壓機(jī)有所不同?？紤]空壓機(jī)潤(rùn)滑時(shí)，必須認(rèn)識(shí)到壓縮空氣會(huì)引起溫度上升。壓縮的空氣越多，Z后的溫度越高，當(dāng)所需的排氣壓力很高時(shí)，壓縮空氣就會(huì)分為二級(jí)或多級(jí)壓縮進(jìn)行，在相鄰兩級(jí)之間對(duì)空氣冷卻以將溫度限制在適當(dāng)?shù)乃?，這種方式也改善了空壓機(jī)效率并減少了與所達(dá)到的溫度范圍所對(duì)應(yīng)的功率損失，這在各類空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)上都有體現(xiàn)。

實(shí)際工作中，空壓機(jī)潤(rùn)滑的基本任務(wù)在于借助相對(duì)摩擦表面之間形成的液體層，來(lái)減少空壓機(jī)運(yùn)動(dòng)件的摩擦，降低摩擦表面的功率消耗，同時(shí)還起到密封壓縮空氣的工作容積的作用。不同結(jié)構(gòu)型式的空壓機(jī)由于工作條件、潤(rùn)滑特點(diǎn)對(duì)潤(rùn)滑油的質(zhì)量與使用性能的要求也有所不同。

一、往復(fù)式空壓機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)特點(diǎn)

往復(fù)式空壓機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)，可分為與壓縮空氣直接接觸部分的內(nèi)部潤(rùn)滑和壓縮空氣不接觸部分的外部潤(rùn)滑系統(tǒng)兩種。內(nèi)部潤(rùn)滑系統(tǒng)主要指氣缸內(nèi)部的潤(rùn)滑、密封與防銹、防腐；外部潤(rùn)滑系統(tǒng)即是運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑與冷卻。通常在大容量壓縮機(jī)、高壓壓縮機(jī)和有十字頭的壓縮機(jī)中，內(nèi)部潤(rùn)滑系統(tǒng)和外部潤(rùn)滑系統(tǒng)是獨(dú)立的，分別采用適合各自的內(nèi)部油和外部油。在小型無(wú)十字頭式壓縮機(jī)中，運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑系統(tǒng)兼做對(duì)氣缸內(nèi)部的潤(rùn)滑，其內(nèi)外部潤(rùn)滑是通用的。

1.氣缸內(nèi)部件潤(rùn)滑

往復(fù)式壓縮機(jī)中，除了氣缸對(duì)于曲軸箱敞開的情況外，油液一般是用機(jī)械式強(qiáng)制潤(rùn)滑器加到氣缸壁的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)上去的。一些情況下，還通過(guò)向吸氣閥腔另外加油，以向氣缸補(bǔ)充供油。對(duì)于一些小缸徑、高壓力的多級(jí)壓縮機(jī)氣缸，只向吸氣閥腔供油。對(duì)于不向曲柄箱敞開的氣缸，加入氣缸中的油基本上由壓縮空氣帶出并在排氣管道、管路和諸如儲(chǔ)氣罐的其它系統(tǒng)零件中聚集。向曲柄箱敞開的氣缸通過(guò)連桿和曲柄上的凹凸部分從油池中將油帶起并拋出進(jìn)行潤(rùn)滑。使用這種飛濺潤(rùn)滑方法時(shí)，活塞上有類似于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的油控制環(huán)，以防止氣缸提供過(guò)多的潤(rùn)滑油。

壓縮機(jī)幾乎不需要潤(rùn)滑，或者所需的潤(rùn)滑油量很少，通常由臨近的氣缸壁擴(kuò)散到閥上去，或者由氣流以霧狀形式帶到閥上。但是，當(dāng)空氣壓縮機(jī)入口處極其潮濕時(shí)，有時(shí)必須借助連接到吸氣閥腔的強(qiáng)制潤(rùn)滑器進(jìn)行輔助潤(rùn)滑，閥控制器在某些類型的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中用于使閥保持打開或關(guān)閉，例如在卸荷閥中就是這樣工作。當(dāng)在雙作用機(jī)器中使用金屬活塞桿密封件時(shí)，借助強(qiáng)制潤(rùn)滑密封件槽。如果使用非金屬密封件時(shí)，用壓縮機(jī)氣缸上的油對(duì)密封件槽做適當(dāng)潤(rùn)滑，而在某些情況下，會(huì)使用機(jī)械強(qiáng)制潤(rùn)滑器。

2.外部潤(rùn)滑（即運(yùn)動(dòng)中的潤(rùn)滑）

實(shí)際上，所有的往復(fù)壓縮機(jī)中使用潤(rùn)滑運(yùn)行件的油都裝在壓縮機(jī)底部的油池中。從軸承、十字頭、曲軸箱敞開的氣缸中帶來(lái)的油受重力作用，會(huì)流回油池。但是，為了將油池中的油分送到各潤(rùn)滑部件，使用了各種各樣的方法或綜合使用這些方法。

向潤(rùn)滑部件上分送油液可能全部通過(guò)飛濺完成。如果這樣，一個(gè)或多個(gè)曲杯或連桿上的一部分將浸入油中，將油帶起并甩到需潤(rùn)滑的內(nèi)部構(gòu)件。很多臥式壓縮機(jī)都是一個(gè)潤(rùn)滑軸承和十字頭的溢流潤(rùn)滑系統(tǒng)，油被曲杯上的盤從油池中帶起，然后由刮油器刮下，這些油通過(guò)油道導(dǎo)入軸承或使其以階流方式流到軸承表面。泵將油從油池中抽出，以一定壓力分送主軸承和連桿軸承，然后通過(guò)鉆削加工的油道進(jìn)入肘銷軸承（套筒）和十字頭，對(duì)其潤(rùn)滑。

3.影響往復(fù)式壓縮機(jī)潤(rùn)滑的因素

首先，來(lái)看看氣缸部件潤(rùn)滑的因素。壓縮機(jī)氣缸的工作溫度是一個(gè)很重要的因素，會(huì)影響到油的粘度、氧化及沉積物的形成。因?yàn)楦邷貢r(shí)潤(rùn)滑油的粘度會(huì)降低，當(dāng)工作溫度很高時(shí)，為維持合適的潤(rùn)滑膜就需要使用較高粘度的油。排氣閥、閥腔和管道上的薄油膜被與之接觸的熱金屬表面加熱，并不斷地受到從氣缸中排出的壓縮氣體的吹掃。這是一種很嚴(yán)酷的氧化條件，因此，所有壓縮機(jī)油都會(huì)有一定程度的氧化，而氧化程度取決于它們所經(jīng)歷的條件和自身抵抗這種化學(xué)反應(yīng)的能力。

潤(rùn)滑油的氧化是?進(jìn)的，開始所形成的氧化產(chǎn)物是溶于油的，但隨著氧化的進(jìn)行，它們會(huì)變得不溶于油并主要沉淀在排氣閥上和排氣管中，這些都是Z熱的零部件，經(jīng)進(jìn)一步地烘烤后，這些沉淀物會(huì)轉(zhuǎn)變成含碳很高的材料。這些沉積物會(huì)干擾閥座密封，使熱的高壓氣體泄漏回流到氣缸中，這些高溫氣體也會(huì)加熱吸程時(shí)吸入的空氣，使其在開始?jí)嚎s時(shí)和排出時(shí)溫度升高，這種再壓縮過(guò)程會(huì)導(dǎo)致效率下降及流量減少。盡管泄漏率一定時(shí)，溫度有在一個(gè)較高值處達(dá)到平衡的趨勢(shì)，但因?yàn)檫@種作用在每個(gè)沖程都會(huì)發(fā)生，其效果是累積的。沉淀物還會(huì)影響排氣通道暢通并造成氣缸排氣壓力增加，而且溫度也會(huì)伴隨排氣壓力上升而增加。這種效應(yīng)引起的異常高的排氣溫度會(huì)使油液氧化速度更快，從而促進(jìn)沉積物的進(jìn)一步積累和溫度進(jìn)一步上升。如果不采取適當(dāng)措施，這種循環(huán)Z終還會(huì)導(dǎo)致起火或爆炸。

被壓縮的空氣中常常有各種污染物，硬顆粒會(huì)對(duì)氣缸表面形成磨粒磨損，并帶來(lái)干擾活塞環(huán)和閥座的麻煩。一些污染物對(duì)油液氧化有催化作用，某些夾帶的化學(xué)物質(zhì)能直接與油液起反應(yīng)而形成沉積物。固體沉積物粘附在油潤(rùn)滑表面并有助于在排氣閥和排氣通道中造成沉積物堆積。很多時(shí)候，壓縮機(jī)中所發(fā)現(xiàn)的沉積物主要是污染物加上一小部分油液氧化而形成的碳質(zhì)材料，如果發(fā)現(xiàn)這些類型的污染物，就應(yīng)改善壓縮機(jī)吸氣端的氣體過(guò)濾器。向壓縮機(jī)氣缸所加的潤(rùn)滑油都會(huì)受到氧化作用，供給氣缸的大部分油Z后都會(huì)通過(guò)排氣閥脫離氣缸，且排氣閥處溫度Z高，所以使供給氣缸的潤(rùn)滑油維持在Z低水平將有助于這些部位沉積物形成的Z小化，以及減少把過(guò)多的潤(rùn)滑油帶給下游設(shè)備的隱患。

其次，是水分子對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)的影響?？諝庵械乃畷?huì)隨著壓縮空氣以極高的速度進(jìn)入到壓縮機(jī)的氣缸中，尤其在空載期間當(dāng)氣缸冷卻到其中的空氣露點(diǎn)以下時(shí)，在氣缸中會(huì)發(fā)生空氣冷凝，所形成的水會(huì)替代金屬表面的油膜，使其生銹。雖然每次空載期間所形成的的生銹量可能很小，而且可能在壓縮機(jī)下一次啟動(dòng)時(shí)會(huì)被磨去，然而隨著時(shí)間的推移，這一過(guò)程會(huì)導(dǎo)致過(guò)度磨損。另外，生銹也會(huì)促進(jìn)油液氧化，生銹產(chǎn)生的顆粒會(huì)加速沉積物形成。如果存在這一可能，就應(yīng)考慮使用有很好防銹能力的油和通過(guò)使用可粘附于金屬表面的添加劑所增強(qiáng)的油。這種類型的油將有助于減少水分和其它液體在壓縮機(jī)空載時(shí)與金屬表面接觸的可能性。

第三，影響運(yùn)行件潤(rùn)滑的因素。一般影響壓縮機(jī)軸承潤(rùn)滑的因素有載荷、速度、溫度和出現(xiàn)水及污染物，運(yùn)行中獲得充分潤(rùn)滑的主要要求是所用潤(rùn)滑油在工作溫度下有合適的粘度。壓縮機(jī)曲柄箱中循環(huán)的很多油被飛濺作用化作細(xì)珠或油霧，或受到旋轉(zhuǎn)部件的拋甩。因此，油液氧化的速度和程度取決于其工況和油液抵抗這種化學(xué)變化的能力。相對(duì)于壓縮機(jī)氣缸、排氣閥和排氣管道，曲柄箱中油液氧化的條件很緩和。然而，氣缸潤(rùn)滑油需要不斷補(bǔ)充，而曲柄箱中的潤(rùn)滑油則可能要工作數(shù)干小時(shí)。

二、螺桿式空氣壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的特點(diǎn)

螺桿式空氣壓縮機(jī)有單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩種設(shè)計(jì)形式，也有潤(rùn)滑油與壓縮空氣接觸和不接觸兩種結(jié)構(gòu)。

雙轉(zhuǎn)子螺桿空氣壓縮機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)形式。在含油溢流潤(rùn)滑類型中，將潤(rùn)滑油注入到氣缸中吸收空氣或氣體受壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱，潤(rùn)滑油在轉(zhuǎn)子之間還可起到密封作用。由于氣缸中由潤(rùn)滑轉(zhuǎn)子的油，所以這種機(jī)器沒(méi)有同步齒輪，它們需要外部循環(huán)系統(tǒng)控制油溫，需要除油系統(tǒng)去除混雜在所排出的壓縮空氣或氣體中的油液。在這種空壓機(jī)中，除齒輪和軸承需要油潤(rùn)滑外，潤(rùn)滑油還要潤(rùn)滑轉(zhuǎn)子的接觸面，必須使氣體泄漏Z小時(shí)，采用潤(rùn)滑密封件。

在干式螺桿空壓機(jī)中，氣腔內(nèi)不給油，壓縮機(jī)油不接觸壓縮空氣，僅潤(rùn)滑軸承、同步齒輪和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。因?yàn)檗D(zhuǎn)子無(wú)潤(rùn)滑，所以需要同步齒輪保持轉(zhuǎn)子間的相互接觸，這些壓縮機(jī)用于提供無(wú)油空氣和氣體。然而，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子之間無(wú)油液密封，為了使氣體泄漏量Z小，運(yùn)行速度必須相對(duì)較高，通常需要對(duì)氣缸進(jìn)行水冷，對(duì)轉(zhuǎn)子軸承進(jìn)行油冷。由于干式螺桿空壓機(jī)需要潤(rùn)滑的部件主要為齒輪和軸承，其軸頸軸承可為普通徑向滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承，而止推軸承可為可傾瓦軸承或者角接觸滾動(dòng)軸承，齒輪為精密切削直齒或斜齒齒輪。

單螺桿空壓機(jī)是一種帶有齒的輪間轉(zhuǎn)動(dòng)錐形螺桿。輪齒掃過(guò)螺桿的螺紋空腔，使空氣通過(guò)向上逐漸減少的空間而受到壓縮。帶齒的星輪主要用于承擔(dān)作用于輪上的應(yīng)力和與螺桿空腔側(cè)面接觸。機(jī)殼中注入潤(rùn)滑油起到潤(rùn)滑、冷卻和密封作用，其結(jié)構(gòu)與作用與雙螺桿空壓機(jī)基本一致。

含油的螺桿式空壓機(jī)在選擇潤(rùn)滑油時(shí)，其工作條件相對(duì)比較嚴(yán)苛，由于潤(rùn)滑油在壓縮機(jī)氣缸內(nèi)以較高的循環(huán)速度，反復(fù)地被加熱、冷卻，與氧化的接觸面積大大增加，受熱強(qiáng)度大，且不斷受到冷卻器中銅、鐵等金屬的催化，油品易氧化變質(zhì)。而混入的冷凝液會(huì)使?jié)櫥腿榛?，吸收進(jìn)的顆粒狀雜質(zhì)、懸浮狀粉塵和腐蝕性氣體會(huì)加速油品的老化。那么，油品的良好氧化安定性、合適的黏度、抗乳化性是確保有效的冷卻、密封、防腐蝕和潤(rùn)滑，同時(shí)，為了使壓縮機(jī)油從壓縮空氣中得到很好的分離和回收，必須選擇不易揮發(fā)的油。此外，潤(rùn)滑油進(jìn)入油分離器時(shí)，產(chǎn)生的油沫使分油元件浸油嚴(yán)重，導(dǎo)致阻力增大，造成壓縮機(jī)內(nèi)部過(guò)載，使油耗增大，因此，選擇壓縮機(jī)油時(shí)還應(yīng)具有良好的抗泡沫性。

三、離心式空氣壓縮機(jī)潤(rùn)滑特點(diǎn)

在離心式空壓機(jī)中，多葉片轉(zhuǎn)子在機(jī)殼中以高速旋轉(zhuǎn)，圍團(tuán)在葉輪葉片之間的空氣或氣體被加速并向外和向前甩出。空氣離開葉片端部時(shí)壓力加大，速度很高，然后進(jìn)入擴(kuò)散環(huán)。在擴(kuò)散環(huán)中，沿氣流方向逐漸增大的面積造成速度減小和壓力增大。之后，空氣進(jìn)入螺旋形殼體內(nèi)，沿氣流方向面積的再次增大進(jìn)一步使速度減小，壓力增加?？諝獯┻^(guò)葉片向外流動(dòng)的結(jié)果使入口處壓力下降，空氣被吸入到壓縮機(jī)中。隨著壓縮空氣的壓力增大，流量變大，葉輪轉(zhuǎn)速增加，離心空壓機(jī)需要多個(gè)葉輪進(jìn)行增壓、增速，達(dá)到三級(jí)、四級(jí)甚至更高級(jí)來(lái)達(dá)到工況要求。因此，離心式空壓機(jī)需要專門的潤(rùn)滑油站來(lái)為壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻。

離心式空壓機(jī)的軸承和齒輪需要潤(rùn)滑，但與空氣接觸的葉輪、機(jī)殼不需要潤(rùn)滑，因此，生產(chǎn)的壓縮空氣是不含油的。壓縮機(jī)使用的油膜密封、接觸式密封及非接觸密封，而與潤(rùn)滑油接觸的密封必須用潤(rùn)滑器供油并冷卻，以增強(qiáng)密封效果。

壓縮機(jī)工作時(shí)，先啟動(dòng)潤(rùn)滑油站和冷卻系統(tǒng)，柱塞泵將油站中的潤(rùn)滑油注入到壓縮機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻，然后通過(guò)換熱裝置，冷卻工作運(yùn)行后的高溫潤(rùn)滑油，Z終返回到潤(rùn)滑油站，形成一個(gè)循環(huán)。

離心空壓機(jī)的葉輪在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生軸向推力，也會(huì)產(chǎn)生徑向推力。對(duì)于軸向推力，一般使用止推軸承支撐全部或部分載荷，并使葉輪在機(jī)殼內(nèi)精確定位。止推軸承通常用角接觸球軸承、環(huán)形止推軸承、固定瓦和可傾瓦軸承。壓縮機(jī)的主軸軸承一般為徑向滑動(dòng)軸承，但有時(shí)也會(huì)用滾動(dòng)軸承。徑向滑動(dòng)軸承包括止推環(huán)、固定瓦和可傾瓦軸承，都用油潤(rùn)滑。對(duì)于通過(guò)增速齒輪組驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，可能用同一系統(tǒng)潤(rùn)滑驅(qū)動(dòng)齒輪和一個(gè)或多個(gè)軸承，通過(guò)主驅(qū)動(dòng)的油泵由軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)提供壓力循環(huán)油。由于離心式空壓機(jī)的速度很高，經(jīng)常使用含防銹和抗氧化添加劑的合成油。某些齒輪傳動(dòng)的節(jié)線速度很高，特別在齒輪分軸式高壓壓縮中，為了減少齒輪嚙合處的入口剪切熱，需要限制潤(rùn)滑油的粘度。

四、空壓機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)管理維護(hù)

目前，工業(yè)上使用空壓機(jī)的類型很多，盡管各類型空壓機(jī)結(jié)構(gòu)不同，但潤(rùn)滑系統(tǒng)選用潤(rùn)滑油首先都要保證壓縮安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并且合理選用潤(rùn)滑油起到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的作用。

1.合理選擇壓縮機(jī)油

此點(diǎn)對(duì)延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，防止事故的發(fā)生等均有益處，故此必須十分慎重。

壓縮機(jī)油的質(zhì)量選擇主要是黏度參數(shù)。黏度的選擇與壓縮機(jī)的類型、功率、給油方法和工作條件（出口溫度和壓力），以及冬夏季節(jié)氣溫變化等有關(guān)。要求油的黏度對(duì)潤(rùn)滑部位能形成油膜，同時(shí)起到潤(rùn)滑、減摩、密封、冷卻、防腐蝕等作用?？偟膩?lái)說(shuō)，選擇壓縮機(jī)油就是要滿足壓縮機(jī)的性能與工作條件。

2.正確控制給油量和換油指標(biāo)

供給壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油量，應(yīng)在保證潤(rùn)滑和冷卻的前提下盡量減少。給油量過(guò)多會(huì)增加氣缸內(nèi)積碳，使氣閥關(guān)閉不嚴(yán)、壓縮效率下降，甚至引起燃燒、爆炸，并浪費(fèi)潤(rùn)滑油；給油量過(guò)少，潤(rùn)滑及冷卻效果不理想，引起壓縮機(jī)過(guò)熱，增大機(jī)械磨損。因此，必須根據(jù)壓縮機(jī)的壓力、排氣量和速度以及潤(rùn)滑方式和油的黏度等條件來(lái)正確控制給油量，一般要求遍及氣缸全面，無(wú)塊狀油膜，不從氣缸底部外流，達(dá)到合理的供油狀況。

對(duì)于壓縮機(jī)的換油周期，需隨著壓縮機(jī)的構(gòu)造形成，流量、操作條件、潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑油質(zhì)不同而異，可以根據(jù)油品在使用過(guò)程中質(zhì)量性能的變化情況確定。

（來(lái)源：壓縮機(jī)網(wǎng)）