汽油机油高温泡沫特性指标的改善

2019-08-31张泽超

石油商技 2019年4期

张泽超

中国石化润滑油北京有限责任公司

本文针对汽油机油在实际生产过程中高温泡沫特性易出现不合格的问题，从“人机料法环”五个方面进行分析，通过开展一系列的小样调合试验以及对实际生产数据进行统计分析，找到影响油品指标的主要因素，严格把控生产的各个环节，改善产品高温泡沫特性指标，保证产品质量。

高温泡沫特性是汽油机油的一项重要指标。在汽油机油的使用过程中，当发动机运转时，汽油机油受到激烈的搅动，使空气进入油品中形成泡沫，产生的泡沫会带来许多影响。它不但会降低油品的密封作用，影响汽油机油的高温性能，使得润滑油的冷却效果变差，严重时会使油泵抽空、油路产生气阻、造成供油中断、致使运动部件得不到润滑，发生破坏性事故[1]。因此，要求润滑油具有良好的高温泡沫性能，当出现泡沫时能够及时消除，以保证润滑系统的正常工作。

人机料法环的定义

人机料法环的定义如下：

◇人，是生产管理中最大的难点。是生产管理中最大的难点，也是目前所有管理理论中讨论的重点。围绕着“人”的因素，各种不同的企业有不同的管理方法。人的性格特点不一样，那么生产的进度，对待工作的态度，对产品质量的理解就不一样。

◇机，就是指生产中所使用的设备、工具等辅助生产用具。生产中，设备是否正常运作，工具的好坏都是影响生产进度、产品质量的又一要素。在调合生产过程中，油品输送所用的泵、流量计、添加剂抽取时所用的电子秤、仪表以及自控系统等本身若存在问题，也会对产品指标造成影响。先进设备可以提高生产效率，提高产品质量。

◇料，指物料、半成品、配件、原料等产品用料。工业产品的生产，只有在严格把控原材料的入厂，保证原料质量的前提下，才能生产出高质量的产品。

☆法，指生产过程中所需遵循的规章制度。它包括：工艺指导书、标准工序指引、生产图纸、生产计划表、产品作业标准、检验标准、各种操作规程等。它们的作用是能及时准确地反映产品的生产和产品质量的要求。严格按照规程作业，是保证产品质量和生产进度的一个条件。

☆环，指环境。对于某些产品对储存环境的要求很高。环境也会影响产品的质量。

要素分析

从“人机料法环”五个方面，分析汽油机油的每个生产环节中可能存在的高温泡沫特性指标影响因素，并最终确立改进的方案。方案制定分解树图见图1。

图1 方案制定分解树图

试验油品与高温泡沫特性测定方法

在实验室用复合抗泡剂调合了SM/GF-4 5W-20和SL 10W-40两种汽油机油，两种汽油机油的高温泡沫特性满足≤100/0（mL/mL）的质量指标要求。高温泡沫特性的测定采用SH/T 0722—2002《润滑油高温泡沫特性测定法》。

高温泡沫特性指标影响因素的考察与改进

工艺因素

首先对试验方案涉及的原材料、小样调合设备等相关环节进行检查，确定正常。为考察增加脉冲搅拌时间是否会使抗泡剂更加充分均匀地分散到油品中，本文选择配方较为固定的SM/GF-4 5W-20产品，采用控制变量法，使用相同批次的基础油及添加剂，相同的调合温度，固定其他调合条件后，对产品高温泡沫特性结果进行统计分析。调合方案如下：

◇方案1：调合温度50 ℃，脉冲搅拌60 min，，调合小样10批。

◇方案2：调合温度50 ℃，脉冲搅拌180 min，调合小样10批。

不同脉冲搅拌时间下的高温泡沫特性结果见图2。

由图2可见，适当延长脉冲搅拌时间后，产品高温泡沫特性指标有一定的改善。结合实际生产的要求，将调合过程最终的混合过程，即脉冲搅拌时间确定为4 h。

图2 不同脉冲搅拌时间下的高温泡沫特性对比

原料因素

抗泡剂

润滑油的抗泡剂为油溶性表面活性剂，它是由极性基团和非极性基团组成，一般具备以下特点：表面张力小，有较好的扩散性和渗透性，较小的加剂量下即具有较好的消泡能力，与油中其他添加剂有较好的配伍性，在起泡体系中有较好的溶解性等[2]。常用的润滑油抗泡剂有3类：第一类是有机硅聚合物，最常用的是二甲基硅油；第二类是单独使用的非有机硅聚合物抗泡剂，应用最多的是丙烯酸酯和烷基丙烯酸聚合物；第三类是复合抗泡剂，因前两类抗泡剂的优点和不足，因此发展了复合抗泡剂[3]。目前在生产中应用最多的为主要成分为二甲基硅油型抗泡剂和复合型抗泡剂[4]。本文根据实际试验室小样调合情况，使用的抗泡剂为2号复合抗泡剂。

抗泡剂加剂量

以SL 10W-40产品进行实验室小样调合，采用控制变量法，考察了抗泡剂加剂量对产品高温泡沫特性的影响。调合方案为：调合温度50 ℃，脉冲搅拌3 h，调合小样10批。在不同的抗泡剂加剂量下，同一样品测定2次，结果见表1。

表1 不同抗泡剂加剂量下的高温泡沫特性结果

从表1可以看出，抗泡剂加剂量为200 mg/kg和600 mg/kg时，产品的高温泡沫特性最好。随着抗泡剂加剂量的增加，产品高温泡沫特性呈现先变差后变好，最终变差的趋势。但考虑到实际生产中的成本问题，因此确定抗泡剂加剂量为200 mg/kg。

基础油

基础油作为成品润滑油的重要组成部分，其抗泡性能对成品润滑油的抗泡性能有直接影响。用泡沫性能较差的基础油调合的产品泡沫性能相对较差，基础油的高温泡沫性能对产品的高温泡沫性能有较大的影响[5]。

统计了实际生产的SM/GF-4 5W-20和SL 10W-40两种产品的高温泡沫特性数据，见表2、表3。生产过程中调合温度均控制在50 ℃，脉冲搅拌时间4 h，抗泡剂加剂量200 mg/kg。

由表2、表3可以看出，使用高温泡沫特性越好的基础油，产品的高温泡沫特性越好。在实际生产中，将入厂基础油的高温泡沫特性严格控制在100/0（mL/mL）以内，很好地改善了产品的高温泡沫特性。

环境因素

产品的高温泡沫特性较易受到外界环境的影响。实际生产中的经验表明，油品在遭到污染的情况下，会使高温泡沫特性变差。因此，各原料及成品的储存和运输环境是保证高温泡沫特性指标合格的必要条件。为此在实际生产中，对基础油、添加剂和成品均实行专罐专线，并按照规定定期对储罐进行清理。避免因品种切换导致的其他环境干扰对产品高温泡沫特性指标产生影响。同时对运输车辆进行检查，最大限度地减少储存环境对高温泡沫特性指标的影响。

设备因素

在实际生产中，设备的改进能够很好地起到改善产品指标的作用，提高产品质量。

统计了采用机械搅拌和脉冲搅拌生产的SM/GF-4 5W-20产品的高温泡沫特性数据，见表4。生产过程中使用同一批基础油和添加剂，调合温度控制在50 ℃，控制脉冲搅拌和机械搅拌时间均为4 h，抗泡剂的加剂量均为200 mg/kg。

由表4可以看出，脉冲搅拌的效果优于传统的机械搅拌。在储罐中加设脉冲装置，可以使各组分更好地均匀混合，使抗泡剂更好地分散到油品中，从而有利于改善产品的高温泡沫特性指标。

表2 SM/GF-4 5W-20产品的实际生产数据

表3 SL 10W-40产品的实际生产数据

表4 采用机械搅拌和脉冲搅拌生产的SM/GF-4 5W-20产品的高温泡沫特性对比

人员因素

在质量管理中，除了控制好工艺、设备、原料以及环境等因素之外，人员因素也至关重要。操作人员对操作规程的熟悉程度，对设备操作的熟练程度，对整个生产流程的把控，其中的每个细节都会影响到最后的产品指标，导致指标出现卡边情况，所谓细微之处见真章。为此要做好人员的培训工作，对于每次的工艺变更，都要确保操作人员熟知掌握，可定期进行考核。