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油气润滑技术的发展简史
来源:转载        加入日期:2006-09-04       点击:1075
 

通过润滑来减少摩擦,这在古埃及时代已经开始了。人们利用木棍来运输大石块,并在木棍上洒上水。人们也 早就认识到,如果在轴上涂上油脂,车轮就不会吱吱作响,润滑能减少轮轴和轮子之间的磨损。

直到发明蒸汽机,人们才进一步考虑运动部位的润滑问题。首先,他们用小壶将油注入轴承,很快又在轴上钻 洞,以便更好地将油(多数是植物油)注入,火车头上的司机在停车的时候下来用油壶在曲柄与连杆之间的轴上浇 油。但对于蒸汽机来说,更大的问题在于活塞和汽缸的润滑。开始时,用来密封活塞和活塞杆的密封填料必须经常 更换,在这种情况下需要大量的牛油和羊油。

在十九世纪下半叶,有人设计出汽缸润滑器,它还是将动物油作为润滑剂来使用,其用法是将动物油利用蒸汽的热量加以溶化,再分成小剂量喷到流向汽缸的蒸汽里,从而对活塞和汽缸起到润滑作用,其实这就是利用了油气润滑的原理,但当时人们根本没有意识到这一点。后来这种润滑器得到了改进,改用矿物油,这种方法保留至今。差不多同时有人造出了空气压缩机,它的内部同样需要润滑,于是有人发明了一种T形装置,这种T形装置能保存注入的油在较长时间里使用并分配出去,随后这种T形装置很快就发展成带有纤维刷子的并获得了专利的润滑器。很快又制造出一种新的润滑装置,里面流动着压缩空气,这种润滑装置通过文丘里喷嘴(管)将油从容器中吸出,并在空气中雾化。由于温度和气压不同雾化率就有差异,有许多大油滴很快就在管道里沉积下来,因此每个空气压缩机前都需要一个润滑装置,在管道中沉积的油沿着管道内壁最终流入空气压缩机里。为了集中润滑多部机器,在20世纪出现了所谓的;微型润滑器,微型润滑器类似于一种循环装置,即油喷洒后压缩空气又回到油箱,粗大的油滴又回到储油罐里,从油箱里出来的空气包含细微的油滴,它比较稳定地弥散在气流里,在这个过程中雾化的油大部分又回到油箱里,因此必须雾化更多的油。不久人们得出结论,从空压机出来的压缩空气内含有油,人们能够看到油像"雾"一样散发出来,沉积在周围的机器部件上,另外常常整个房间都笼罩在油雾里,危害工人的呼吸道及健康。

生活在美国的具有瑞典血统的工程师C.A.NORGREN从观察中得出结论,油的雾化也可用来润滑轴承。在从微型油雾器中发展而来的、被他称为;油雾发生器;的装置里,他制造出非常细微的油雾,这些油雾在管道里保持2~5m/s的流速并在喷嘴处加速喷出后撞在挡板上,这样使得油雾变稠后再被输送到润滑点上。油雾发生器里使用的油有30%通过排气进入外界空气中,质量差的设备会上升到50%,因此消耗掉的油中很大一部分油变成了对肺部有害的极微小的雾状油粒进入周围的空气中,成为健康的无形杀手并有可能引起肺癌,因此油雾润滑在西方工业国家中已不再使用。油雾润滑还有一个缺点,即为了降低管中油雾气的流动速度,采用了40~60毫巴的工作压力,这一较低的导流压力在最好的情况下,约可产生20毫巴的轴承腔内正压,这就不足以抵挡水、脏物和有化学侵蚀性的流体侵入轴承座内部并危害轴承;此外油雾系统对润滑油的粘度有局限性--粘度越高的油其雾化率越低;还有油雾通过不同直径的喷嘴来分配油量是极不精确的,即油雾系统无法做到定量供油。 

在六十年代有一名在德国REBS集中润滑技术有限公司工作的工程师从一个全新的概念出发:如果我们根本无法做到油雾的回流压缩,那么就应当避免油雾的产生。通过对透明管道的观察表明,气流可以将管道内璧的油膜吹开并将其通过长长的管道输送出去,这样就可以将所需要的润滑油加以计量分配后输送到专门为此而设计的油气混合块后再通过管道输送出去,并且很快就得出了结论:可以在这种油气润滑装置中将润滑油的运动粘度控制在7500mm2/s,将油脂的NLGI级数控制在000至00以内,并予以输送。接下来又验证出,与油雾润滑不同,油气输送管可以随意安装,无需坡度,采用2~3巴的气压就可以工作,同时还可以在轴承座内部建立起压力,防止水、脏物和有害气体的侵蚀,上述压力还能够使油气穿透处于高速运转状态的转速值高达Dm×n=1500000(n为轴承每分钟转数;dm为轴承中径)的轴承周围产生的"气套",而这在油雾润滑中,只能有限度地得以实现。这样一来油气润滑就首先在其它润滑系统受到限制的地方使用。

如果我们回顾一下事情的开始,问题就清楚了,那些制造蒸汽机圆筒润滑器的人,已经无意识地采用了油气润滑的主要特性,这是一个很少有人提到但却是十分重要的方面。自从设计出第一批"润滑器"之后,人们就发现,对润滑点来说最理想的状况是每小时所需的润滑剂能以源源不断的细流的方式供送到润滑点,这样润滑点接受的润滑剂总是新鲜的。而滴油的方式已经不能满足这一条件,因为每次滴油之间会有较长的时间间隔,一个小时的耗油量如果能分成5~10次滴完,则已经令人满意了,这也意味着油雾润滑方式尽管在使用上有种种局限性,且危害人体健康,但其润滑方式本身却已朝正确的方向上迈出了一大步。采用油雾润滑时输送润滑剂的必要的流动能量都来自压缩空气,不仅如此,压缩空气还将润滑剂进行细分配并且不间断地注入润滑点。这样,以均等的时间分配润滑剂的条件就得到了满足。 

这一较好的润滑分配原理在油气润滑法中被完整保留了下来,不过和油雾润滑相比,油气润滑具有明显的优点(就两种润滑方式所进行的专门比较详见后面章节).于是德国REBS集中润滑技术有限公司开发出了最早的油气润滑系统并首先在一些恶劣工况下,特别是其它润滑系统没有满意效果的领域得以应用,请看下面的例子: 

-在高速线材轧机里,由于轧制速度不断提高,滚动导卫轴承的转速尤其是精轧区可高达40000转/分,对至今在用的干油润滑以及密封来讲太快,油气润滑用于润滑滚动导卫后,既能解决其润滑问题,同时也解决了其密封问题。 

-原来用稀油循环润滑的伞形齿轮传动装置总是被带铁屑的水侵入从而会污染油箱中16000L的油,并降低润滑效能。采用油气润滑后既可以润滑轴承,又可以润滑齿轮啮合面,而且油的消耗量下降到每小时1L以下。这只是采用稀油循环润滑时漏掉的油量中的一小部分。

-在用蒸汽加热的制作瓦楞板的开槽轧辊里循环油热负荷大,在轴承里形成污垢和积淀,其轴承寿命只有4~6个星期另外稀油循环式的装置漏损大,每天需要补充3~4升的油。油气装置能将轴承寿命提高到12个月以上,油耗仅为300cc/24小时,而且只需使用柴油机用的普通润滑油,这无疑是最经济实惠的润滑剂。

以上这些成果四处流传,于是油气润滑在欧洲首先推广开来并逐步在世界各地得以应用。今天,80%以上在运转的高速线材轧机滚动导卫轴承已采用了油气润滑,油气润滑方式已经被普遍接受,在工况恶劣的领域尤其如此。
 
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