船舶上的空压机一般为发动机、各类气动以及储气设备提供压缩空气，是非常重要的辅助设备之一，空压机润滑油在船舶领域用量非常少，很容易被忽视，但如果空压机出了问题，一来维修成本比较高，另外也会影响主机的启动以及其他设备的操作，所以空压机润滑的重要性不容小觑。空压机润滑相比其他主要设备比较特殊，所用的润滑油类型也比较特别，今天我们就聊一聊空压机的润滑。

关键词：类型，成本，排温，合成油，故障排查

1. 空压机类型

空压机一般分为容积式压缩机和动力式压缩机两大类。按结构型式和工作原理，容积式压缩机又可分为往复式(活塞式、膜式)压缩机和回转式(滑片式、螺杆式、转子式)压缩机;动力式压缩机可分为轴流式压缩机、离心式压缩机和混流式压缩机，如下图1空压机的不同类型。船舶上用到最多的几种类型有活塞式空压机（一般作为主空压机），螺杆式压缩机（一般作为应急压缩机），以及发动机的透平增压器，为离心式压缩机。

图1：压缩机的类型

船用压缩机主要厂家有Tanabe, J.P.Sauer, Yanmar, Sperre, Altas Copco, Ingersoll-Rand, Hamworthy, Hatlapa等，下图2是Tanabe空压机。

图2：Tanabe空压机

下图3是发动机的启动空气压缩系统流程图。

图3：船舶启动空气压缩系统

空压机的总成本一般由以下三部分组成：

能耗成本占大部分（65%）

运行成本包含人工、润滑、压缩机冷却等相关支出（25%）

设备成本包含空压机购买，安装，折旧，零件更换等（10%）

其中润滑成本不容忽视，如能把船上的空压机润滑处理稳妥，则可以提高空压机的运行效率，减少故障以及故障引发的其他损失，从而降低空压机的总成本。

图4：空压机总成本划分

2. 空压机的润滑

2.1 活塞式压缩机

压缩空气时会导致温度升高，压缩比越大温升越高，温度太高会影响空压机的效率，所以活塞式空压机一般会有2 级或多级压缩，并在各压缩级之间进行冷却以控制温度，来提高压缩机效率以及降低温度功耗。一般根据排气温度来选择润滑油，压缩气缸壁由润滑油来冷却。如排气温度超过180摄氏度则建议使用合成润滑油以减少气阀积碳的产生以及其他相关故障。多级活塞式空压机的排温参考表如下图5所示。

图5：多级空压机排温

小型压缩机一般通过飞溅方式来润滑连杆和气缸，其他压缩机通过油泵泵油来润滑轴颈轴承、曲轴推力轴承，并通过连杆飞溅进行气缸润滑。如下图6所示的4级活塞式压缩机润滑示意图。

图6：多级空压机润滑示意图

活塞式空压机对润滑油的要求有如下几项（如下表1所示两种润滑油的优点）：

粘度等级一般为ISO VG 100或150

高温稳定性（抗高温裂解和氧化）

抵御积碳的形成（如下图7所示的不同油品差异）

足够的水分离能力

防锈性能

高油膜强度

防火性能

表1：活塞式空压机油特点

图7：不同油品气阀沉积物控制对比

2.2 螺杆式空气压缩机

船舶应急空压机多是螺杆式压缩机，螺杆压缩机压缩空气原理：随着螺杆前进，润滑剂会密封空气，体积间隙减小，从而能够压缩空气。这个压缩过程是连续的，如下图8所示。

图8：螺杆空压机工作原理

螺杆式空气压缩机的特点：

安装和操作相对比较经济

用于需要相对较低压力的系统，通常为 10 bar或更低

在10 bar或更低压力时，螺杆压缩机比往复式压缩机需要的维护更少

满载时相对比较节能

可靠性比较好，易于维修

运行比较安静

可以在腐蚀性和恶劣的环境中工作

有时为往复式压缩机提供一定压力的进气

螺杆式压缩机润滑油的三大主要作用：冷却（主要作用）， 密封以及润滑。

螺杆式压缩机润滑油的特性要求：

粘度一般在ISO VG 32至68

良好的热稳定性和氧化稳定性

足够的油膜强度

充分的水分离特性

防锈性和防腐蚀特性

良好的空气释放

螺杆压缩机常用润滑油MOBIL RARUS SHC 1020系列（合成油）的优点如下：

出色的粘度控制

出色的热稳定性以及氧化稳定性

出色的油膜强度

优秀的水分离性

优异的防锈性能以及防腐性能

非常好的空气释放

延长压缩机寿命

延长油品寿命以及减少油耗

提高可靠性以及压缩效率

下图9对比了合成油和普通矿物油在各个性能方面的差异，特别是高温稳定性方面。

图9：螺杆压缩机合成油和矿物油的比较

2.3 离心式压缩机

离心式压缩机如发动机的透平增压器，如下图10所示，其润滑特点以及具体介绍可以参考【船用设备的轴承润滑–中】的相关内容。

图10：发动机增压器

3. 空压机的潜在问题以及润滑油的普遍症状

空压机的潜在问题有如下几项：

摩擦：压缩机频繁的进气、压缩、排气会产生内摩擦和磨损

热量：在螺杆式压缩机中，转子在启动时可能会达到高温，这可能会导致润滑剂的轻质成分挥发，从而导致粘度增加

水分：水可能会因冷凝而进入轴承箱并导致磨损

腐蚀：操作期间和关闭时

泄漏：压缩机系统的气体损失要求更高的进气量以维持系统压力，从而导致更高的使用成本

维护：压缩机运行的定期检查温度和压力对性能很重要。收集在排放管线中的疏水阀中的油/水，以及接收器应定期排空

一般来说，很少有对船舶空压机进行取油样分析的做法，往往是按照固定时间更换油品，但如果润滑系统比较大，用油量较多，则可以考虑定期取样化验，根据化验结果来决定是否需要更换油品，以有效延长润滑油的换油间隔，从而减少油品的消耗，具体操作可以咨询润滑油供应商。

空压机油的普遍症状一般有如下几点：

粘度：低于最低粘度意味着不能承载负载 = 故障；高于最大粘度意味着会产生内部热量= 泄漏和磨损。所以空压机粘度的选择比较重要，建议参考空压机说明书或咨询润滑油供应商。

氧化：在连续再循环中移动的油会形成小滴或雾，从气体中吸收热量。在这些条件下，油会发生化学变化并形成可溶性以及不溶性产物。不溶性产物可能在油道中以胶质或油泥的形式沉积，它们的积累将限制轴承的供油。所以定期换油或使用合成润滑油来降低油品氧化造成的问题。

外界杂质污染：空气呼吸器故障和补充油处理不当会污染油系统，导致部件过早磨损。所以加油时需要额外注意，如系统有过滤装置则可以减少问题的发生。

水：水夹带会降低油的粘度，促进氧化，并引起腐蚀和磨损。建议定期检查油水分离器的情况。

起泡：气体进入油系统的机械搅拌会影响润滑油膜强度。选择合适的油品以及合理的布局会降低润滑油起泡的影响。

4. 压缩机故障排查

空压机计划外停机的原因一般有：润滑（用油不当、污染、磨损等），系统过热（润滑、维护不当等），滤器问题等等，具体可按照下表2（主要跟润滑相关）来进行排查。

表2：压缩机故障排查表

5. 结束语

以上简单介绍了空压机的类型，润滑特点以及润滑油的要求，相关润滑油介绍以及空压机故障的原因和排查，希望对船舶空压机的操作和维护起到稍许的参考作用。

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