潤滑油的電導率與靜電危害

2016-06-27

靜電圖1

潤滑油會導電嗎?純凈的潤滑油基本是不導電的。那么問題來了——靜電。因為絕緣體的導電性能比較差,摩擦時容易產生靜電。油品在運輸、流動中會和容器以及部件摩擦產生靜電,這些靜電如果不及時釋放,有可能會產生靜電火花而引起燃燒爆炸。

對于靜電的產生來說,材料的絕緣性越好,越容易產生靜電。絕緣體的電導率遠遠小于導體。

1.什么是潤滑油的電導率:

對于實際運用來說,潤滑油的電導率對我們有什么指導意義呢?潤滑油的電導率表現了油液產生靜電的難易程度,潤滑油在輸送、流動、使用中與材料發生摩擦,可能產生靜電,而靜電可能造成危害。

潤滑油的電導率單位為pS/m。潤滑油的電導率越低,那么潤滑油的絕緣性越好,越容易產生靜電。影響潤滑油電導率的因素有:調配潤滑油使用的基礎油種類,添加劑的種類,油里含有的水分、雜質、機械雜質、金屬粉末等等,都會影響潤滑油的電導率。例如,純水本身的電導率非常低,因此不導電。但是自來水會導電,因為里面含有一些金屬礦物鹽,酸和堿離子,因此自來水的電導率增加了。

潤滑油會導電嗎

2.潤滑油會導電嗎?

正常情況下,潤滑油的電導率是很低的,因此可以用做絕緣油或者變壓器油,雖然變壓器油的作用不是潤滑。盡管如此,有些情況下潤滑油也可能會導電,主要和潤滑油的成分(基礎油,添加劑)、潤滑油里含有的雜質有關。

3.哪些因素影響潤滑油的電導率:

1)基礎油與潤滑油的電導率:

潤滑油使用了基礎油加上添加劑調配而成,基礎油的精煉程度越低,極性越強,油的導電性相對強一些。根據基礎油的精制方法和精制程度,美國石油學會API把基礎油分為了五類:API I類油,API II類油,API III類油,API IV類油和API V類油:

基礎油種類

API I類油:

API一類油使用溶劑精制工藝生產,這類基礎油含有的芳香烴相對較多,飽和烴含量低于90%,粘度指數為80~120之間,添加劑在一類油里較容易溶解。

Ø 主要用途:普通齒輪油和液壓油

Ø 電導率:API I類油極性相對較強,電導率小于10pS/m(很低)

API II類油:

API二類油采用了加氫裂化工藝,飽和烴含量大于90%,粘度指數在80~120之間,抗氧化性得到了增強,蒸發損失率降低。

Ø 主要用途:普通發動機油

Ø 電導率:極性比一類油弱,電導率低于10pS/m(很低)

API III類油:

API三類油采用了加氫異構化工藝,比II類油純度更高,有些國家也把III類油標為合成油。III類油的飽和烴含量高于II類油,粘度指數高于120,芳香烴含量低。

Ø 主要用途:優質發動機油和工業潤滑油。

Ø 電導率:如果不加入添加劑,三類油幾乎沒有極性,電導率很低,低于10pS/m。

API IV類油:

API四類油的典型代表是聚α烯烴(PAO或者SHC),屬于合成油,粘度指數高于130。

Ø 主要用途:高檔全合成發動機油,高檔工業潤滑油(如風電齒輪箱潤滑油)

Ø 電導率:很低,小于10pS/m。

API V類油:

API五類油主要包括酯類油(雙酯油、聚酯油POE、磷酸酯等),PAG,硅油等合成油。

Ø 主要用途:添加劑,特殊用途用油

Ø 電導率:極性強,電導率一般高于2000pS/m。

以前,生產潤滑油一般使用API I類油。在過去幾年里,潤滑油品逐漸從API I類油轉向使用性能更好的API II類、API III類基礎油,合成油的使用也在逐漸增加。與API I類油相比,II類油和III類油具有多方面的優點,例如抗氧化性能更好,使用時間更長。但是相比API I類油,這些油相對更容易產生靜電。靜電的危害主要是三個方面:油品儲運中的安全問題,靜電放電時可能局部灼燒潤滑油或者部件,還有一個是引起漆膜問題。

數據

2)添加劑對潤滑油電導率的影響:

除了基礎油的種類,添加劑也會影響潤滑油的電導率。有機金屬添加劑會提高潤滑油的電導率。常見的有機金屬添加劑例如ZnDTP抗磨劑,在發動機油和液壓油里都廣泛使用,是一種多功能添加劑,可以抗磨、抗氧化、防金屬腐蝕。由于ZnDTP里含有鋅,對環境有影響,因此受到了限制。使用無鋅型抗磨劑,潤滑油的電導率相應降低,相對更容易產生靜電。

3)溫度對潤滑油電導率的影響:

除了基礎油和添加劑,溫度也會影響潤滑油的電導率。對于同一種潤滑油,溫度升高,潤滑油的電導率隨之升高。不過,潤滑油電導率和溫度之間的關系不是單純的正比關系,不同的潤滑油,在溫度升高時,電導率的增加趨勢不同。在溫度不變的情況下,潤滑油的電導率也不一定就是恒定的,潤滑油里含有的水分、是否含有雜質、接觸金屬磨屑、添加劑的耗盡情況、潤滑油的使用時間(氧化的程度)都會改變潤滑油的電導率。

4)雜質對潤滑油電導率的影響:

純凈的油電導率是很低的,因此常溫下是絕緣的。潤滑油在生產中需要往基礎油里加入一些添加劑,使成品潤滑油的電導率有所改變。而添加劑的類型,含有金屬離子的數量導致成品潤滑油的電導率有所區別。

潤滑油在使用中應保持干凈,如果油里含水或者含有一些金屬粉末,就會明顯改變潤滑油的電導率。

4.潤滑油為什么會產生靜電:

潤滑油在儲運、循環流動中,由于油液與周圍的部件產生摩擦,因此就可能產生靜電。產生的靜電電壓強度與潤滑油的電導率和流量有關。潤滑油的電導率越低(潤滑油的絕緣性越好),油在循環中的油量越多、油液流動中與管壁摩擦的越劇烈,產生的靜電越強。

具體來說,這些情況下,潤滑油和潤滑系統更容易產生靜電:

· 相比API I類油調配的潤滑油,API II類油和III類油調配的潤滑油更容易產生靜電。

· 使用的添加劑配方不含有極性添加劑,例如無鋅型。

· 成品潤滑油(新油或者使用過的油)的電導率低于400pS/m的情況。

· 潤滑油從狹窄空間或者較細的管子里流過。

· 潤滑油流速很高。

· 濾芯設計問題,導致潤滑油流動中與過濾材料劇烈摩擦。

· 膠管、油路沒有接地。

· 油位降得過低。

· 油里含有大量氣泡。

靜電放電的危害

5.潤滑油靜電放電的危害:

如果潤滑油品里累積了較多電荷,就有可能產生靜電放電。某些情況下甚至可能引起靜電火花,帶來安全隱患甚至燃燒、爆炸。一般情況下,靜電放電會發生在濾芯或者油箱,放電時發出輕微的噼啪聲。如果靜電電壓較高,可能連續幾次快速發生靜電。當出現大面積不同材料相接的地方,就比較容易發生靜電放電。潤滑油的濾芯由于使用了較多塑料,和油接觸時,容易產生靜電。

靜電放電時產生的電火花引起的瞬時高溫可能接近1000℃,如果油品本身易燃的話,這么高的溫度很危險。另外,油品揮發出來的烴類混合物蒸汽如果在油箱附近達到一定濃度,也可能帶來自燃的危險。汽輪機油和液壓油在循環流動中也可能產生靜電并放電,但是一般很快就會熄滅。

6.液壓油靜電和汽輪機油靜電:

最近幾年,液壓系統和汽輪機油產生靜電的問題比以前多,主要的原因包括以下幾個方面:

現在的液壓油和汽輪機油、燃汽輪機油開始使用更多的API II類油和III類油,這些油的性能優于

API I類油,但是電導率比I類油低。再加上汽輪機油里含有的金屬有機添加劑很少,因此電導率較低,容易積累靜電,可能導致漆膜問題。

· 隨著設備要求的提高,相同的油箱需要對應更大的流量,油在流動中產生更多摩擦。

· 潤滑油的清潔度要求越來越嚴格,尤其是液壓油,這就要求潤滑油過濾得很干凈,過濾強度增加,更容易產生靜電。

· 現在的設備對潤滑油的清潔度要求很高,油濾得很干凈,雜質更少。

靜電圖3

7.潤滑油電導率的檢測:

某些情況需要檢測油品的電導率,避免靜電放電帶來的危害,尤其使用、操作中涉及大批量的油品。如果靜電會帶來安全隱患,或者有些情況下發現不明原因的油品燒焦,油里發現來源不明的碳粒,可以對潤滑油的電導率進行檢測。潤滑油電導率的檢測標準參照ASTM D2624。

前面提到過,潤滑油的電導率會隨著溫度升高而升高,如果在20℃時,潤滑油的電導率大于400pS/m,那么油或者潤滑系統就不容易遭受靜電問題。如果潤滑油的電導率低于400pS/m,那么相對就比較容易產生靜電。

8.如何預防潤滑油的靜電問題:

如果潤滑系統容易產生靜電問題,接地是消除靜電的一個常用方法,但是有些情況下接地不一定就能解決問題。如果接地不能解決靜電問題,下面我們介紹另外四種消除靜電的方法:

1. 使用防靜電濾芯,這些濾芯使用的材料能把靜電及時導走,防止靜電放電。

2. 在油品適用的前提下,改用電導率高一些的潤滑油。但是要充分評估并避免油品換用的風險。

3. 對潤滑系統里的部件材料和結合方式進行改造,改用不易產生靜電的材料,或者避免靜電累積的材料。

4. 在允許的前提下調整流量、油箱大小,降低油在循環流動中的摩擦。

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