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基于稀释理论和实验数据的润滑状态模拟工具——克鲁勃润滑剂如何保证工艺气体压缩机的正确润滑

2014.09.09.

基于稀释理论和实验数据的润滑状态模拟工具——克鲁勃润滑剂如何保证工艺气体压缩机的正确润滑

气体压缩机油选择中一个主要的因素就是压缩介质气体在润滑油中的溶解度。“Klüber Summit Gas Compressor Simulator”(克鲁勃气体压缩机模拟器)是用来计算溶解度以及溶解后粘度的工具。

1. 碳氢烃类气体在润滑油中的溶解

烃类气体如甲烷、丙烷、丁烷等气体会不同程度溶解到润滑油中,从而降低润滑油的粘度。另外,这种溶解度与排气压力、温度、气体组分以及润滑油的种类相关。基本原理如下:

  • 排气压力越高,气体溶解到润滑油的溶解度越高;
  • 排气温度越高,气体溶解到润滑油的溶解度越低;
  • 气体组分越重,气体溶解到润滑油的溶解度越高——重组分如C2H6或者C7H8溶解的程度高于轻组分如CH4或者C2H6
  • 基础经验:“相似相溶原则”意思是极性润滑油会吸收极性的气体成分,而非极性的润滑油吸收非极性气体成分,气体和润滑油溶解度越高,润滑油粘度降低也就越大。

下图是不同气体组分在不同基础油的溶解度对比图:

2. 工艺气体压缩机润滑油的选择

气体组分的分析是选择合适的气体压缩机油的主要工作。被压缩介质中每种组分及其含量、压缩机运行的各参数都必须要考虑到,因为这是选择正确润滑油的基础信息。我们以一个实际的案例来说明如何应用“克鲁勃气体压缩机模拟器”正确选择润滑油。

在这个案例中,气体组分如下(摩尔百分比%):

  • 42.0 % 氢(H2
  • 24.0 % 甲烷 (CH4
  • 13.0 % 乙烷(C2H6
  • 11.0 % 丙烷(C3H8
  • 0.5 %  水(H2O)
  • 10.0 % C2H10, C5H12, C6H14
  • 36 ppm H2S
  • 16 ppm HCl

压缩机的基本信息如下:

  • 喷油螺杆压缩机
  • 压缩机比为0.5~6.0公斤
  • 排气温度在75℃
  • 根据OEM要求,实际运行温度下最小粘度为10mm2/s
  • 运行环境温度在0℃到45℃
3. 实际运行工况下的粘度

将上述的基础信息输入到“克鲁勃气体压缩机模拟器”(该程序由克鲁勃润滑剂总部根据长期溶解度的理论研究以及实践经验开发而成)中,计算出该气体组分下选择润滑油的溶解度的大小。

然后,选择合适粘度等级的润滑油,以满足压缩机制造商设定的粘度要求(在这个案例中,运行时所要求的最小粘度是10mm2/s)。

4. 这对压缩机的操作者有何益处?

在很多情况中,由于缺乏经验,或者没有意识到油气组分之间的这种反应,会导致选用粘度过低的润滑油。这样会造成压缩机的严重损坏甚至整个系统的瘫痪。由于压缩机是油气田复杂系统中的一部分,因此压缩机的损坏也会对整个生产系统造成影响,而且成本巨大。

克鲁勃开发的气体压缩机模拟器的作用就在于能够利用技术理论和经验来选择粘度合适的润滑油,从而保证压缩机的安全可靠运行。该模拟器甚至能考虑到气体组分在生产中的变化情况。压缩机制造商能够利用这个工具来帮助用户选择正确的润滑油,减少用户对润滑问题的担忧和投诉,保障压缩机的正常运行。