潤(rùn)滑油會(huì)導(dǎo)電嗎?純凈的潤(rùn)滑油基本是不導(dǎo)電的。那么問題來了——靜電。因?yàn)榻^緣體的導(dǎo)電性能比較差,摩擦?xí)r容易產(chǎn)生靜電。油品在運(yùn)輸、流動(dòng)中會(huì)和容器以及部件摩擦產(chǎn)生靜電,這些靜電如果不及時(shí)釋放,有可能會(huì)產(chǎn)生靜電火花而引起燃燒爆炸。
對(duì)于靜電的產(chǎn)生來說,材料的絕緣性越好,越容易產(chǎn)生靜電。絕緣體的電導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于導(dǎo)體。
1.什么是潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率:
對(duì)于實(shí)際運(yùn)用來說,潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率對(duì)我們有什么指導(dǎo)意義呢?潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率表現(xiàn)了油液產(chǎn)生靜電的難易程度,潤(rùn)滑油在輸送、流動(dòng)、使用中與材料發(fā)生摩擦,可能產(chǎn)生靜電,而靜電可能造成危害。
潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率單位為pS/m。潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率越低,那么潤(rùn)滑油的絕緣性越好,越容易產(chǎn)生靜電。影響潤(rùn)滑油電導(dǎo)率的因素有:調(diào)配潤(rùn)滑油使用的基礎(chǔ)油種類,添加劑的種類,油里含有的水分、雜質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)、金屬粉末等等,都會(huì)影響潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率。例如,純水本身的電導(dǎo)率非常低,因此不導(dǎo)電。但是自來水會(huì)導(dǎo)電,因?yàn)槔锩婧幸恍┙饘俚V物鹽,酸和堿離子,因此自來水的電導(dǎo)率增加了。
2.潤(rùn)滑油會(huì)導(dǎo)電嗎?
正常情況下,潤(rùn)滑油的電導(dǎo)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(rùn)滑。盡管如此,有些情況下潤(rùn)滑油也可能會(huì)導(dǎo)電,主要和潤(rùn)滑油的成分(基礎(chǔ)油,添加劑)、潤(rùn)滑油里含有的雜質(zhì)有關(guān)。
3.哪些因素影響潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率:
1)基礎(chǔ)油與潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率:
潤(rùn)滑油使用了基礎(chǔ)油加上添加劑調(diào)配而成,基礎(chǔ)油的精煉程度越低,極性越強(qiáng),油的導(dǎo)電性相對(duì)強(qiáng)一些。根據(jù)基礎(chǔ)油的精制方法和精制程度,美國(guó)石油學(xué)會(huì)API把基礎(chǔ)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(chǔ)油種類
API I類油:
API一類油使用溶劑精制工藝生產(chǎn),這類基礎(chǔ)油含有的芳香烴相對(duì)較多,飽和烴含量低于90%,粘度指數(shù)為80~120之間,添加劑在一類油里較容易溶解。
?主要用途:普通齒輪油和液壓油
?電導(dǎo)率:API I類油極性相對(duì)較強(qiáng),電導(dǎo)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(shù)在80~120之間,抗氧化性得到了增強(qiáng),蒸發(fā)損失率降低。
?主要用途:普通發(fā)動(dòng)機(jī)油
?電導(dǎo)率:極性比一類油弱,電導(dǎo)率低于10pS/m(很低)
API III類油:
API三類油采用了加氫異構(gòu)化工藝,比II類油純度更高,有些國(guó)家也把III類油標(biāo)為合成油。III類油的飽和烴含量高于II類油,粘度指數(shù)高于120,芳香烴含量低。
?主要用途:優(yōu)質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)油和工業(yè)潤(rùn)滑油。
?電導(dǎo)率:如果不加入添加劑,三類油幾乎沒有極性,電導(dǎo)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(shù)高于130。
?主要用途:高檔全合成發(fā)動(dòng)機(jī)油,高檔工業(yè)潤(rùn)滑油(如風(fēng)電齒輪箱潤(rùn)滑油)
?電導(dǎo)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。
?主要用途:添加劑,特殊用途用油
?電導(dǎo)率:極性強(qiáng),電導(dǎo)率一般高于2000pS/m。
以前,生產(chǎn)潤(rùn)滑油一般使用API I類油。在過去幾年里,潤(rùn)滑油品逐漸從API I類油轉(zhuǎn)向使用性能更好的API II類、API III類基礎(chǔ)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(yōu)點(diǎn),例如抗氧化性能更好,使用時(shí)間更長(zhǎng)。但是相比API I類油,這些油相對(duì)更容易產(chǎn)生靜電。靜電的危害主要是三個(gè)方面:油品儲(chǔ)運(yùn)中的安全問題,靜電放電時(shí)可能局部灼燒潤(rùn)滑油或者部件,還有一個(gè)是引起漆膜問題。
各種類潤(rùn)滑油電導(dǎo)率(pS/m)
齒輪油電導(dǎo)率>2000
汽輪機(jī)油電導(dǎo)率13
燃?xì)廨啓C(jī)油電導(dǎo)率(PAO)1200
燃?xì)廨啓C(jī)油電導(dǎo)率(酯類油)1500
發(fā)動(dòng)機(jī)油電導(dǎo)率(以SAE 10W-40為例)>2000
手動(dòng)變速箱油>2000
造紙機(jī)循環(huán)油電導(dǎo)率(Zn-P)350
造紙機(jī)循環(huán)油電導(dǎo)率(S-P)10
冷凍機(jī)油電導(dǎo)率(酯類油)1500
工程機(jī)械液壓油電導(dǎo)率(環(huán)保無鋅型)800
工業(yè)液壓油電導(dǎo)率(含ZnDTP添加劑)250~2000
工業(yè)液壓油電導(dǎo)率(酯類油)>2000
磷酸酯抗燃油電導(dǎo)率>2000
絕緣油電導(dǎo)率12
航空PAO潤(rùn)滑油電導(dǎo)率70
航空液壓油電導(dǎo)率29
23℃ 時(shí),潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率(部分油類)
2)添加劑對(duì)潤(rùn)滑油電導(dǎo)率的影響:
除了基礎(chǔ)油的種類,添加劑也會(huì)影響潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率。有機(jī)金屬添加劑會(huì)提高潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率。常見的有機(jī)金屬添加劑例如ZnDTP抗磨劑,在發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)環(huán)境有影響,因此受到了限制。使用無鋅型抗磨劑,潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率相應(yīng)降低,相對(duì)更容易產(chǎn)生靜電。
3)溫度對(duì)潤(rùn)滑油電導(dǎo)率的影響:
除了基礎(chǔ)油和添加劑,溫度也會(huì)影響潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率。對(duì)于同一種潤(rùn)滑油,溫度升高,潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率隨之升高。不過,潤(rùn)滑油電導(dǎo)率和溫度之間的關(guān)系不是單純的正比關(guān)系,不同的潤(rùn)滑油,在溫度升高時(shí),電導(dǎo)率的增加趨勢(shì)不同。在溫度不變的情況下,潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率也不一定就是恒定的,潤(rùn)滑油里含有的水分、是否含有雜質(zhì)、接觸金屬磨屑、添加劑的耗盡情況、潤(rùn)滑油的使用時(shí)間(氧化的程度)都會(huì)改變潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率。
4)雜質(zhì)對(duì)潤(rùn)滑油電導(dǎo)率的影響:
純凈的油電導(dǎo)率是很低的,因此常溫下是絕緣的。潤(rùn)滑油在生產(chǎn)中需要往基礎(chǔ)油里加入一些添加劑,使成品潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率有所改變。而添加劑的類型,含有金屬離子的數(shù)量導(dǎo)致成品潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率有所區(qū)別。
潤(rùn)滑油在使用中應(yīng)保持干凈,如果油里含水或者含有一些金屬粉末,就會(huì)明顯改變潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率。
4.潤(rùn)滑油為什么會(huì)產(chǎn)生靜電:
潤(rùn)滑油在儲(chǔ)運(yùn)、循環(huán)流動(dòng)中,由于油液與周圍的部件產(chǎn)生摩擦,因此就可能產(chǎn)生靜電。產(chǎn)生的靜電電壓強(qiáng)度與潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率和流量有關(guān)。潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率越低(潤(rùn)滑油的絕緣性越好),油在循環(huán)中的油量越多、油液流動(dòng)中與管壁摩擦的越劇烈,產(chǎn)生的靜電越強(qiáng)。
具體來說,這些情況下,潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑系統(tǒng)更容易產(chǎn)生靜電:
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相比API I類油調(diào)配的潤(rùn)滑油,API II類油和III類油調(diào)配的潤(rùn)滑油更容易產(chǎn)生靜電。
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使用的添加劑配方不含有極性添加劑,例如無鋅型。
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成品潤(rùn)滑油(新油或者使用過的油)的電導(dǎo)率低于400pS/m的情況。
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潤(rùn)滑油從狹窄空間或者較細(xì)的管子里流過。
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潤(rùn)滑油流速很高。
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濾芯設(shè)計(jì)問題,導(dǎo)致潤(rùn)滑油流動(dòng)中與過濾材料劇烈摩擦。
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膠管、油路沒有接地。
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油位降得過低。
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油里含有大量氣泡。
5.潤(rùn)滑油靜電放電的危害:
如果潤(rùn)滑油品里累積了較多電荷,就有可能產(chǎn)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(huì)發(fā)生在濾芯或者油箱,放電時(shí)發(fā)出輕微的噼啪聲。如果靜電電壓較高,可能連續(xù)幾次快速發(fā)生靜電。當(dāng)出現(xiàn)大面積不同材料相接的地方,就比較容易發(fā)生靜電放電。潤(rùn)滑油的濾芯由于使用了較多塑料,和油接觸時(shí),容易產(chǎn)生靜電。
靜電放電時(shí)產(chǎn)生的電火花引起的瞬時(shí)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(xiǎn)。另外,油品揮發(fā)出來的烴類混合物蒸汽如果在油箱附近達(dá)到一定濃度,也可能帶來自燃的危險(xiǎn)。汽輪機(jī)油和液壓油在循環(huán)流動(dòng)中也可能產(chǎn)生靜電并放電,但是一般很快就會(huì)熄滅。
6.液壓油靜電和汽輪機(jī)油靜電:
最近幾年,液壓系統(tǒng)和汽輪機(jī)油產(chǎn)生靜電的問題比以前多,主要的原因包括以下幾個(gè)方面:
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現(xiàn)在的液壓油和汽輪機(jī)油、燃汽輪機(jī)油開始使用更多的API II類油和III類油,這些油的性能優(yōu)于API I類油,但是電導(dǎo)率比I類油低。再加上汽輪機(jī)油里含有的金屬有機(jī)添加劑很少,因此電導(dǎo)率較低,容易積累靜電,可能導(dǎo)致漆膜問題。
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隨著設(shè)備要求的提高,相同的油箱需要對(duì)應(yīng)更大的流量,油在流動(dòng)中產(chǎn)生更多摩擦。
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潤(rùn)滑油的清潔度要求越來越嚴(yán)格,尤其是液壓油,這就要求潤(rùn)滑油過濾得很干凈,過濾強(qiáng)度增加,更容易產(chǎn)生靜電。
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現(xiàn)在的設(shè)備對(duì)潤(rùn)滑油的清潔度要求很高,油濾得很干凈,雜質(zhì)更少。
7.潤(rùn)滑油電導(dǎo)率的檢測(cè):
某些情況需要檢測(cè)油品的電導(dǎo)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(huì)帶來安全隱患,或者有些情況下發(fā)現(xiàn)不明原因的油品燒焦,油里發(fā)現(xiàn)來源不明的碳粒,可以對(duì)潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率進(jìn)行檢測(cè)。潤(rùn)滑油電導(dǎo)率的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)參照ASTM D2624。
前面提到過,潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率會(huì)隨著溫度升高而升高,如果在20℃時(shí),潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率大于400pS/m,那么油或者潤(rùn)滑系統(tǒng)就不容易遭受靜電問題。如果潤(rùn)滑油的電導(dǎo)率低于400pS/m,那么相對(duì)就比較容易產(chǎn)生靜電。
8.如何預(yù)防潤(rùn)滑油的靜電問題:
如果潤(rùn)滑系統(tǒng)容易產(chǎn)生靜電問題,接地是消除靜電的一個(gè)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(shí)導(dǎo)走,防止靜電放電。
2.在油品適用的前提下,改用電導(dǎo)率高一些的潤(rùn)滑油。但是要充分評(píng)估并避免油品換用的風(fēng)險(xiǎn)。
3.對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)里的部件材料和結(jié)合方式進(jìn)行改造,改用不易產(chǎn)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(diào)整流量、油箱大小,降低油在循環(huán)流動(dòng)中的摩擦。
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