润滑油的性能与船上的选用
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【摘 要】近期由于生物可降解滑油的兴起和VGP规范的生效，以及针对船舶在营运、建造的过程中，船东、船厂所关心的船上润滑油选用和设备安全可靠运转问题，介绍了生物可降解滑油、VGP规范的要求、润滑油的性能和船上的选用。
【关键词】生物可降解滑油；VGP；船用；粘度
一、简介
最近，随着生物可降解滑油的兴起以及VGP规范的生效，滑油的性能又一次被大家频繁的提起。在船舶营运的过程中，润滑油的选用直接关系到船东的营运成本和船上设备的安全可靠运转。另外，由于船上润滑油的选用而引起的设备损坏事故也是频频发生，所以船东和船厂越来越重视船上润滑油的选用。本文简单介绍了生物可降解滑油和VGP规范的要求，以及润滑油的性能和船上的选用。
二、VGP规范和为什么要选用生物可降解滑油
VGP规范是在2013年12月19日强制执行的，要求在美国水域内，船长度大于79英尺的所有船舶，有可能发生滑油落入海中的设备，都必须使用生物可降解滑油。生物可降解滑油具有生物分解性，指借由土中或者水中的微生物进行物质分解的特性。选用生物可降解滑油，可以降低滑油泄漏对环境的影响。传统的矿物油对环境的影响很大，一升矿物油可以污染一百万升水，同时对地球上的生物和植物也有很大的危害。选用生物可降解滑油，是支持对环境保护政策的发展，建立绿色能源形象；是新的保护法规的要求；同时有些国家有绿色能源政策鼓励，这些都促进了越来越多的船舶使用了生物可降解滑油。但是，生物可降解滑油必须具备：1）与传统润滑油具有相同的技术要求（如粘度，热稳定性）；2）必须符合如OECD等环保组织对生物分解性与毒性要求的规范；3）基础油可生物降解（如酯类基础油）4）添加剂的化学组成通常不具备可降解能力，但是必须证明其无毒性。
三、润滑油的性能
润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。成品的润滑油由各种不同粘度的基础油加入各种添加剂进行调和，使之能符合相关使用用途的理化指标及性能要求。润滑油与设备的运转及保养有着非常密切的关系，在维护保养中要根据润滑油的检验结果，采取适当的措施。润滑油检验结果中任何不正常的数据，都反映了设备运行的情况，定期检验润滑油可以预测设备的损伤，对设备进行故障诊断，从而预防和避免重大事故的发生。
对于世界上所有知名的润滑油公司来讲，润滑油的研发过程是一个比较漫长的系统工程，需要投入大量的时间和设备，代价是比较昂贵的。以当时我国的长城润滑油为例，在投入船用市场之前，需要做以下的技术准备：1）成立专门的实验室对滑油的配方进行研究；2）定期收集设备的磨损数据，检查分析零部件的使用情况，获取设备燃油质量、运转状况、遇到的问题等各方面的资料；3）定期对设备使用中的润滑油进行化验和统计研究；4）访问设备的生产厂商，与其技术部门研究现在的技术状况和发展情况；5）访问船东，了解他们的要求；6）进行相关设备的台架试验，并进行实船试验以获取正式的认可。每个滑油公司都需要不断的进行改革、创新，引进新工艺、新试验方法和新技術来保证自己在行业的地位。润滑油的主要技术参数有密度、粘度、粘度指数、总碱值（TBN）、总酸值（TAN）、闪点、倾点和凝点、灰分以及水分，相关的名词解释如下：
* 密度是指单位体积内所含物质的质量，单位为g/cm3。
* 粘度是指工业中采用的运动粘度，单位为cSt（mm2/s），液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质。测量的方法是将一定的油品，在规定的温度下，通过毛细管所需的时间，再适当的以毛细管的粘度校正系数修正，所得的值即为该油品的运动粘度。粘度是润滑油的重要指标，根据设备的转速、间隙、负荷、功率的大小、是否漏油等情况，选用润滑油首先考虑的是油品的粘度。粘度的合理选择，是设备能够得到充分润滑的保证。
* 粘度指数表示一切流体粘度随温度变化的程度。粘度指数越高，表示流体粘度受温度的影响越小，粘度对温度越不敏感。粘度指数很高的润滑油，它具有粘温曲线变化平缓性以及良好的粘温性。
* 总碱值（TBN），单位为mg KOH/g，是指在规定条件下，中和存在于一克油样中全部碱组分（含强碱与弱碱）所需要的酸量，换算成等当量的碱值。润滑油中添加一定的碱值，主要目的是为了中和混入其中的酸性物质，防止酸性物质对设备的腐蚀。
* 总酸值（TAN），单位为mg KOH/g，是指在规定条件下，中和存在于一克油样中全部酸性组分（含强酸与弱酸）所需要的碱量。对于新加入的油，总酸值表示润滑油精制的程度，或添加剂的加入量。对于旧油，总酸值表示润滑油氧化变质的程度。有机酸腐蚀金属，能引起润滑油的加速氧化，同时也容易产生积垢，影响设备的正常工作。
* 闪点，单位为°C，是指在规定条件下，加热油品所逸出的蒸汽和空气组成的混合物与火焰接触发生闪火时的最低温度。润滑油的闪点决定了润滑油的使用最高温度，按照闪点的高低可确定其运输、储存和使用的各种环境安全因素。
* 倾点和凝点，单位为°C，都是用来表示润滑油流动性能的指标，倾点是指油品在规定条件下冷却时，油品能够继续流动的最低温度，而凝点是表示油品在规定条件下冷却时，油品不能流动的最高温度。所以，对于同一种油品来说，倾点的温度一般要比凝点的温度高。
* 灰分，一般以含量的%表示，是指油品在规定条件下，灼烧后剩下的不燃烧物质，是油品中矿物质的氧化物。对于基础油或不加添加剂的油品来说，灰分可用于判断油品的精制程度。润滑油中的灰分，一定程度上可以判定设备零件上形成积炭的情况。灰分多的油品产生的积炭紧密而坚硬，使机件磨损严重，灰分少的油品产生的积炭易脱落、松软。
四、船上润滑油的选用
船用润滑油主要有汽缸油、系统油、液压油、艉管滑油、闭式齿轮油、空压机用油、空调和冷藏压缩机组用油、导热油、润滑油脂。下面主要列举汽缸油、系统油、液压油这几种重要润滑油的船上选用基本原则：endprint
1）船用气缸油用于低速十字头发动机活塞与缸套之间的润滑，在柴油机各运动部件的润滑中，以气缸油的工作条件最为严酷。船用发动机大都采用重燃油，并含有较高的硫份，燃烧时就会生成硫酸或亚硫酸类型的酸性物质，对发动机活塞环和气缸内衬处造成较大程度的腐蚀和腐蚀磨损，气缸油具有足够的碱度尤为重要，它直接关系到发动机的磨损，汽缸油的碱值是否足够，可以通过观察注油点之间的汽缸表面上是否出现漆状物来判断。由于气缸油为一次性使用，经由润滑油嘴定期向气缸润滑，完成润滑工作之后，就会与燃料油一起烧掉，因此要求能够燃烧干净，所用的汽缸油添加剂形成的灰分量应比较小，而且燃烧后形成的灰分应属于非磨料物质。汽缸油在高温下应具有足够的粘度，既能充分流动，迅速分布到整个气缸套表面上，又能形成良好的吸附油膜。此外，汽缸油还需要有良好的密封性能、储存稳定性，以及能有效地防止活塞环槽和缸套气口处积碳。
2）船用系统油一般分为主机和辅机系统油，主要根据柴油机的机型来选择。
主机系统油（十字头发动机曲轴箱油）一般只用来润滑有关轴承，燃气和燃烧残留物通常不易漏入系统油中。它的主要选用要求为：有良好的抗乳化性能，在受到海水或淡水污染后，仍能提供应有的功能，并容易与污染水分离；有良好的热稳定性和抗氧化性能，这对于用油冷却的活塞尤为重要；有一定的清净分散性；有一定碱值，能中和酸性物质；有良好的抗腐蚀性能和防锈性能；有一定承载能力。中、高速柴油机，由于润滑方式与低速二冲程机型完全不同，系统油在润滑轴承的同时还需要润滑汽缸，并且燃气和燃烧残留物不可避免的会混入到系统油中，使滑油污染，在曲轴箱底部沉淀出残渣。在燃烧重油时情况更为严重，所以应选择含有碱性添加剂的系统油。因此，润滑油具有汽缸油和系统油的双重功能。它的主要要求为：有一定碱值，能中和酸性物质；有良好的磨损保护性能；有良好的热稳定性和抗氧化性能；有良好的耐水性能，容易与水分离而不發生乳化；有改善污染的能力，并且能改善油环和活塞的清洁性能，以便把活塞环槽、活塞内腔顶部、气缸中的沉积物清洗下来，使它们分散在油中，不让它在别的地方沉积下来堵塞油的通路和损坏轴承，这样才能长期保持活塞和发动机正常运转。系统油的粘度范围选择为SAE 30或SAE 40粘度等级，选用较高的粘度指数，高粘度指数系统油能够保证柴油机在启动以及任何负荷状况下都有良好的工作性能。
3）船用液压油主要用在各种液压设备上，它的主要选用要求为：良好的液压效率，可以减少能量消耗或增强系统响应性；良好的清洁保持性能，可以减少机器维护并延长零部件寿命；良好的剪切稳定性和高粘度指数，可以在广泛的温度范围内维持设备性能；有良好的热稳定性和抗氧化性能，可以在恶劣的运行条件下延长油品的使用寿命；有与橡胶和密封件的良好相容性；有良好的抗磨性能，有助于减少磨损并保护油泵和液压元件；有良好的空气分离特性以及多种金属相容性。
某散货轮汽缸油、系统油、液压油选用举例见下表：
另外，润滑油的使用过程中，在保证油品质量等级和粘度等级等各种性能要求满足设备使用要求的前提下，可以使用不同厂家生产的或牌号不同的润滑油，但最好不要混用。同时，一定要注意的是，内燃机油加入添加剂的种类较多、数量较大、性能不一，其油品混用问题必须十分谨慎，以免导致不良后果甚至设备润滑事故。
五、结语
随着当前科学技术的迅猛发展，新的船用设备不断向着更小、更轻、高效、可靠及环境保护的方向发展，这势必对船用润滑油的发展提出了更高的要求，在提高产品性能，特别是满足设备制造商的要求下，不断的追寻发展，研发新技术。对于船东和船厂来说，选择合适的船用润滑油，确保设备的安全可靠运转已经显得尤为重要。