螺杆式空气压缩机油在SS4型电力机车上的应用

螺杆式空气压缩机油在SS4型电力机车上的应用

张浩

太原机务段 山西太原   030003

摘要：为适应铁路机车提速，安全及平稳牵引的需要，近年来石家庄电力机务段在 SS4 型电力机车上陆续改造安装了螺杆式空气压缩机作为列车的空气来源。该压缩机使用的是 Shell Corena RS32 空气压缩机润滑油。在使用过程中多次出现油品乳化、空气释放值和运动黏度等不合格现象，同时该油品的技术标准不详、换油周期不明确。为降低使用部门的生产运营成本, 铁道科学研制了铁路机车螺杆式空气压缩机油。为考察所研制的铁路机车螺杆式空气压缩机油的实际应用效果，我们对研制油和 ShellCorena RS3分别进行室内主要理化性能分析和装车试验运用对比，全面综合考察使用效果。

关键词：电力机车；螺杆式空气压缩机；应用

双螺杆压缩机是一种双轴容积式回转型压缩机，由两根互相啮合的转子、支撑转子的轴承、密封、垫片及铸铁浇铸的壳体等组成。在机壳内平行配置的两根互相啮合的阳螺杆为主动转子，阴螺杆为从动转子。在输送过程中，空压机设备的啮合面会逐渐向排气端移动，随着啮合面与排气口间齿沟间隙的逐渐减小，齿沟内的气体逐渐被压缩，压力提高，就完成了压缩空气的过程。

一  螺杆式空气压缩机的发展

压缩机油是一种专用润滑材料，主要应用于压缩机的螺杆啮合、气缸摩擦部位以及进气、排气、轴承、联杆等传动部件的润滑和冷却，同时在气体压缩过程中起到密封作用。传统领域的空气动力用螺杆式空气压缩机和新兴市场的工艺流程用螺杆式空气压缩机都呈现出了快速增长的发展态势，而螺杆主机作为螺杆式空气压缩机的核心部件，也伴随着螺杆式空气压缩机市场需求的增长而稳步增长。近年来，先进制造技术、理论和实践中的大量研究成果不断地应用于实际生产，使螺杆式空气压缩机在工业中得到快速发展，应用前景广阔，想象空间非常大。随着工业技术的不断发展，近年来压缩机在降噪、水润滑技术、机电一体化等方面呈现快速发展趋势。与此同时，压缩机数据化、网络化、信息化也是市场及应用需求发展的方向，目前，已有不少企业在压缩机远程监控、数据信息化服务方面做出了不小的拓展。

二  螺杆式空压机的特性

目前，SS4 型电力机车的螺杆式空压机主要有 TSA- 230A 及SL22- 47型两种型号，负责提供列车控制、机车润滑、撒砂系统及其他辅助装置使用的压缩空气。以提升空气压力的形式分类，属容积式压缩机；以主要部件的运动形式分类，属位移式压缩机。主要特性如下：1） 可靠性高。螺杆式空压机结构简单，易损件少，运转可靠、寿命长，大修间隔期可达4~8万小时。2） 操作维护方便。螺杆式空压机安装机车机械间内，压缩机机体、驱动装置及冷却装置均固定在同一钢制底座上，并使用弹性减震垫降低震动，底座下方有4个安装孔用于与机车车体固定，以上部件联成整体，非常便于更换部件及维护。3） 使用环境要求低。螺杆式空压机的转子齿面实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，适合机车运行过程的恶劣环境。

三螺杆式空气压缩机油的应用

为适应铁路机车提速、安全及平稳牵引的需要，近年来在电力机车上陆续安装了螺杆式空气压缩机，作为列车制动机的空气来源。该机务段选择压缩机型号为 TSA- 230A 的 SS4 型机车进行了试验，SS6006，SS6013，SS6024 机车装用新研制的铁路机车螺杆式空气压缩机油；同时选用 SS6037，SS6009 机车做机车，装用 Shell Corena RS32 参比油。机车运行最大坡道为 6‰，最大牵引质量为 4000 t。装车试验的压缩机油由专人负责定期检查，以保证其正常使用，按每 6 万 km 左右取 500 mL 油样进行检验。经运行试验机车共走行 143.08 万 km，平均走行 47.69 万 km，单机最长运行了 500 676 km，试验机车的压缩机工作状态正常，未进行过补油、换油。在现场试验期间，跟踪压缩机进行监测，并每隔约6 万 km 取油样进行化验分析，考察油品在运用过程中的性能变化情况及使用效果。

1、运动黏度。试验机车车的油的黏度变化与运行里程可以看出，总体上试验机车压缩机油的黏度随走行里程的变化规律再现性非常一致。试验期间机车所用参比油的黏度变化最大值分别达到 8.58%，8.88%，平均达 8.73 %；而试验车所用研制油黏度变化最大值分别为 2.83% ，3.15% ，3.50%，平均为 3.16%；显然，参比油黏度变化平均值是研制油的 2.76 倍。由此可以说明，研制油的运动黏度稳定性能明显优于参比油。

2、酸值。酸值是控制压缩机油使用性能的重要指标，机车所用参比油的最大酸值分别为 0.053，0.051 mgKOH/g，试验机车所用研制油最大酸值分别为 0.046，0.048，0.048 mgKOH/g；参比油与研制油的酸值增加幅度都非常小，但是研制油的酸值增加幅度更加缓慢，说明研制油具有更为优良的防锈防腐蚀性能。

3、抗乳化性能。抽检每台试验机车及机车最后取到的油样，进行抗乳化性能的测定。试验机车所用研制油的破乳化时间约 6 min，机车所用参比油的破乳化时间在 20 min 以上。

4、金属及非金属含量的检测。油品中金属含量的大小和变化，可以表示金属部件的磨损程度并反映油品本身的抗磨损性能。利用光谱分析技术对运用中油品进行分析，结果表明：研制油与参比油的油样中 Fe，Cu 等金属含量都很小，说明研制油与参比油的抗磨性能都很好，可以适应机车修程的要求。

四螺杆式空气压缩机油的发展趋势

随着工业生产的飞速发展和制造工艺的不断变革，螺杆式空气压缩机也在向高效、智能、紧凑等方向发展，这也将预示着压缩机运行工况会向高温、高压、高速等方向发展，对润滑油性能要求也在逐渐提升。但目前由于价格因素，市面上还是由矿物油型产品占领着大部分压缩机油市场，而半合成或合成型压缩机油只用于矿物型产品不能承受的各种苛刻工况下的压缩机，随着压缩机工业水平的不断发展，高性能的全合成产品需求将不断旺盛。作为螺杆式空气压缩机正常运行不可或缺的辅助材料，高温稳定性好、高温下不易生成积炭、使用温度范围宽、使用寿命长等都是压缩机油的应用发展方向，以满足不同应用、不同设计的压缩机润滑特点及润滑要求；其次，随着人们环保意识的加强，以及国家碳中和的实际需求，节能、环保也是压缩机油未来发展的一个很重要方向。总而言之，不论是矿物型、半合成型还是全合成型压缩机油产品，都将随着压缩机及其应用场景的发展而进行性能升级，高效、节能、使用寿命长和环保是主要方向，全合成型产品能很好顺应发展趋势，在未来市场占有率上应该会有较大的提升。

参考文献：

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