船用润滑油的选用
第26卷 第3期 世 界 海 运 Vol.26 No.3
2003年6月 World Shipping June 2003
[收稿日期]2003-03-06
[作者简介]魏海军(1971-),男,浙江上虞人,大连海事大学...
第26卷 第3期 世 界 海 运 Vol.26 No.3
2003年6月 World Shipping June 2003
[收稿日期]2003-03-06
[作者简介]魏海军(1971-),男,浙江上虞人,大连海事大学副教授,从事轮机工程教学与研究。
【中图分类号】U664 【文献标识码】A 【文章编号】1006-7728(2003)03-0053-02
1 船用润滑油选用的一般原则
船用柴油机润滑油因其使用环境不同,柴油机润
滑必须选用船舶专用润滑油,它具有良好耐水性和高
碱值(抵御高硫劣质燃料带来的酸性腐蚀)等独有特
性,是陆用润滑油无法代替的。虽然目前国际上尚无
统一船用油
,但世界几大油公司的船用油已有几
十年的发展史,实船使用效果早已被证实和认可。
船用油的选择主要分为两方面:第一,黏度等级。
船用油的黏度等级较单一,系统油和中速机油分
SAE30、40两个等级,气缸油以 SAE50居多。航行环
境气温偏高,发动机工况稍差者,应选用黏度等级高
些为宜;反之,可选用较低黏度等级润滑油。第二,
质量等级。船用油的质量等级是以油品总碱值(BN)
的大小来区分的。润滑油碱值的选择十分重要,如果
BN过小,润滑油的酸中和能力不足会造成腐蚀、磨损;
BN过大,金属灰分高,也会造成磨损,同时添加剂加
量增加,润滑油成本会升高。
2 船用气缸油的选用
气缸的润滑条件十分苛刻,首先,正常工况下,
靠近上止点缸壁温度会达到240℃~280℃,如果燃烧
不良,火焰撞击在气缸壁上,局部温度甚至更高。通
常水冷式气缸套第一道活塞环在活塞上止点处的温度
可达180℃~220℃,甚至更高;其次,气缸的工作条
件决定了气缸壁不可能形成完整的油膜,活塞在上止
点和下止点处存在瞬间静止,这将形成边界润滑状态
等等。因此,一种优良的船用气缸油应具备以下特性。
(1)承受负荷特性。船用气缸油应具有良好的
承受负荷特性,即应具有良好的边界润滑特性和防止
烧结现象,使润滑机件
面保持一层连续性的牢固油
膜,以减少气缸套和活塞环(包括裙部)之间的滑动
摩擦,减少金属与金属表面的直接接触而产生的磨损。
(2)扩散性能。气缸套与活塞之间的润滑完全
依靠注油器(或泵)将专用的气缸油泵送到沿气缸壁
圆周均匀分布的注油孔,当活塞环组往复运动并通过
注油孔时,定时定量地向气缸不断供油。为了油膜均
衡,油品须具有很好的扩散性或蔓延渗播性能,这样
才能使整个工作表面形成完整的吸附油膜。
(3)密封性能。气缸油应起到气缸套与活塞环
之间的密封作用,以防止压缩损失和燃气下窜。
(4)清净分散性能。气缸油应具有足够的清净
分散性能,以保证活塞环带、活塞及气口(阀)内的
长期清洁,以减少积炭和漆状沉积物。所用的气缸油
添加剂形成的灰分量应小,而且燃烧后形成的灰分应
属于非磨料物质。
(5)中和能力。高碱值是气缸油的特性之一,
船用柴油机使用劣质含硫燃料时,一般硫含量可达
2.5%~3.5%,因此船用气缸油必须具有高度的酸中和
能力,以中和含硫燃料燃烧后形成的硫酸、三氧化硫
等酸性物质,避免产生腐蚀磨损。
(6)储存稳定性。气缸油的另一个重要性能是
添加剂在油中的溶解性要好,储存稳定性要好。长期
储存不应产生沉淀物,以避免在气缸注油系统中因添
加剂析出沉淀物而发生堵塞和磨损等现象。
在选择气缸油时,首先应考虑所用燃油含硫量,
当使用高含硫量时,应选用高碱值的气缸油。这不仅
可将燃烧产物中的酸中和掉,而且能有效地降低酸性
腐蚀,保护油膜,减少漏气,并保证气阀与活塞清洁。
严格说来,在确定所用气缸油的碱值时,还应考
虑柴油机的燃油消耗量和气缸油消耗量。在燃油含硫
量一定的情况下,如果燃油消耗量大,则气缸油的碱
值也应高;而气缸油的注油量大时,则气缸油的碱值
可以小。气缸油与燃油含硫量、燃油消耗量以及气缸
油注油量之间的数值关系可以用下式计算:
BN(碱值)= 0.35XSB/L
式中 S——燃油含硫量(以质量计),%;
X——总系数,大型船用柴油机为0.15;
B——单位时间的燃油消耗量;
L——单位时间的气缸油消耗量。
根据燃油含硫量选择气缸油碱值的同时,还应考
虑柴油机的增压度。对于低增压柴油机(pe在0.8 MPa
以下),在燃油含硫量不超过 3%时,可选用总碱
值 40 mgKOH/g的气缸油,对于中、高增压的柴
油机,当燃油含硫量大于 3%时,就应选用总碱值
50~70 mgKOH/g的气缸油。表 1中列出了不同含
u现代轮机工程系列讲座(八)u
船船 用用 润润 滑滑 油油 的的 选选 用用
&魏海军,&孙培廷
54 ] 世 界 海 运 ] 第26卷
硫量所要求的气缸油碱值。
表 1 燃料含硫量与气缸油碱值的关系
燃料含硫量/ m%
推荐气缸油碱值
/BN
0.5
0.5~1.0
1.0~1.5
1.5~2.5
2.5~3.5
3.5以上
5
5~10
10~20
20~40
40~70
70~100
所选用气缸油的碱值是否足够,可以用直观方法
加以确定。一般来说,若注油点之间的气缸表面上出
现漆状物,就说明气缸油的碱值低于所要求的数值。
3 船用系统油的选用
船用系统油一般分为主机系统油和副机系统油,
因此,系统油主要根据柴油机型来选择。
3.1 十字头式二冲程柴油机系统油的选用
主机一般采用十字头式二冲程柴油机,因此,主
机系统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,所以一般选用低碱值的系
统油,但必须满足以下要求。
(1)抗腐蚀性能。现在的船用柴油机活塞上虽
然装有设计良好的刮油环和密封环,但它不可能百分
之百有效,尤其是当他们没有保持良好的状态时,难
免有部分不完全燃烧的燃油、气缸油、燃气以及冷却
用的海水、淡水等侵入曲轴箱,这样曲柄销轴承和主
轴承将受到严重腐蚀。因此要求系统油必须具有良好
的抗腐蚀性,以保护机件不受腐蚀。
(2)抗水、抗乳化性能。在船上曲轴箱常常会
遇到水的浸入,如空冷器损坏,压力较高的海水就会
进入气缸的扫气空间,从而漏入曲轴箱;润滑油冷却
器的损坏,也将入侵曲轴箱;缸套、活塞、气缸盖和
增压器的裂纹或破损,将会导致大量的水进入曲轴箱。
水(尤其是海水)污染,不仅会造成机件腐蚀,还会
与油形成乳化液,这在离心式分油机内可以分离。乳
化液和水分使轴承中油膜承载能力大大降低,从而引
起轴承故障。所以要求系统油必须具有抗水和分水能
力,即遇水有足够的稳定性(不易被乳化),且能够与
水有较高的分离性。
(3)清净分散性。船用系统油应能把一些微小
固体颗粒从润滑机件上清洗下来并使之悬浮在油中,
确保机件清洁和不形成沉淀物,保持良好润滑状态。
(4)热氧化安定性。润滑油的氧化反应速度与
温度成正比,若油中含有磨损物质时,将会因其催化
作用而加大氧化反应的速度。氧化产物不溶于油,易
粘附于机件表面,形成积炭,影响热传导,润滑油氧
化的结果同时会形成酸,腐蚀润滑机件。
3.2 中、高速柴油机系统油的选用
当主机为中速柴油机或发电副机时,由于润滑方
式与低速二冲程柴油机完全不同,系统油在润滑轴承
的同时还润滑气缸,而且燃气和燃烧残留物不可避免
地会混入润滑油中,使系统油污染,并且在曲轴箱底
部沉积出泥渣。在燃烧劣质重油时情况更为严重,为
此,应选用含有碱性添加剂的中速机油,润滑油碱值
视所用燃油的含硫量而定。因此,中速机油必须满足
高质量要求,还要具备气缸油和系统油的双重功能。
(1)酸中和性。酸中和性可以抵制酸性物质的
腐蚀、磨损,其性能代表指标为碱值,因而要求润滑
油具有一定水平的总碱值。表2为中速机油碱值的参
考选择表。
表 2 中速机油碱值选择表
工况
燃油含硫量
/%
中速机BN,
mgKOH/g
苛刻
苛刻
苛刻
苛刻
中等苛刻
中等苛刻
中等苛刻
缓和
3.5~4.0
2.0~3.5
1.0~2.0
0.5
1.5~2.0
0.5~1.5
0.5
<0.5
40
30
20
12
25
15
10
7
(2)清净分散性。因筒状活塞式柴油机只使用
一种润滑油,燃烧产物与酸性物质容易直接混入曲轴
箱,成为不溶物,沉积在系统内影响供油而恶化润滑
状态。优良品质的清净分散性可使这些不溶物分散,
悬浮在油中不致沉积在发动机内,而经过润滑滤器滤
掉。目前国内外各石油公司生产的中速机油均添加清
净分散剂,具备这种品质。
(3)抗氧化安定性。中速机油一般选用精制良
好的基础油,加入性能佳的抗氧化添加剂,使其耐用,
可减少为换油清洁而停运的时间。
(4)耐水性。船用油难免水污染,水的混入,
会引起油中添加剂降解,总碱值下降,使油品失效,
造成磨损及轴承故障。
系统油的黏度一般选用 SAE30或 SAE40黏度等
级,黏度指数对于十字头式二冲程柴油机常选用75~
85,对于中高速柴油机选用100左右。因为高黏度指
数能够保证柴油机在启动、低负荷和全负荷等各种情
况下都有良好的工作性能。
4 结 论
随着柴油机强载化发展,选择合适的船用润滑
油,确保柴油机安全可靠运转已显得尤为重要。
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