金魔金属抗磨修复剂节能试验研究

李盛初，谈赟

（中国矿业大学（北京），北京 100080）

在设备运转的过程中，一些金属零件难免会受到磨损，甚至造成设备的损坏。近年来，随着各国资源的不断消耗，能源危机日益成为各国发展的关注焦点。在我国，每年有上千亿元的经济损失是由于磨损使得设备使用寿命短、耗能大而造成的。目前，市场上有许多种金属抗磨修复剂，这些产品的质量和性能各不相同。本研究的主要目的是探究金魔金属抗磨修复剂的实际应用情况。

目前，该产品已经在煤炭、冶金、电力等行业有了一定程度的应用。但在具体设备应用中还需要精细化研究。本文希望通过实验室和现场设备试验，为推广该产品应用探索更精准的数据。

1 金魔金属抗磨修复剂实验室研究

1.1 金魔材料的作用机理

摩擦副运动表面“锯齿”状的凸凹体将加入润滑油(脂)中的“金魔”材料进一步研磨，并使其充分细化。细化后的“金魔”材料吸附、渗透到摩擦表面，摩擦副表面凹坑处存留的污染物被“金魔”材料中的磷酸盐玻璃体清除并由被研磨细化的修复剂微粒填充。当摩擦副相对运动时，其摩擦面间可产生瞬间闪温，促使“金魔”材料在催化剂、活化剂作用下发生微烧结、微冶金作用，形成一层金属陶瓷修复层。摩擦面磨损严重时表面凸凹更明显，运动时就有较多机会产生更高的闪温，“金魔”材料发生微烧结、微冶金的机会也越多；随着磨损部位的逐渐修复，当其运动不能提供形成修复层所需要的摩擦能时，修复层厚度不再增加。

1.2 实验设备介绍

金魔金属抗磨修复剂的主要功能是对设备的表面磨损进行修复，延长设备的使用寿命，提高润滑质量。为此利用抗磨仪器进行直观检验。

抗磨试验机：主要是润滑油企业推广高端高抗磨低磨损润滑油和推广高级金属抗磨修复剂之用，适用于试验润滑油及与抗磨剂混合后的润滑抗磨性能。

设备工作原理：在一定外力负荷下，机油由于钢珠和磨轮互相摩擦运动，在增加负荷的条件下，也就是在不断增加砝码的过程中，以最终油膜破裂，摩擦钢珠和磨轮抱死的最多砝码数量为依据，从而判断机油的极压耐磨性，进一步证明润滑油性能的优异、品质的好坏。

使用方法：

（1）首先，选择220V的电源，接通电源，打开电源开关让马达运转起来，用随机配带的油石条沾普通润滑油对磨轮进行完全打磨并擦干净磨轮，随后关闭电源。将圆柱钢珠置于试验机短杠杆槽中并固定好，使杠杆保持平衡。

（2）选取润滑油装入油盒（以浸没磨轮3～5mm为宜），将油盒和长杠杆装在机器上。

（3）起动电机，先运转一下，然后每隔一段时间（如2～5s）在长杠杆端部逐个加上砝码，直到钢珠与磨轮抱死停止，立刻关闭电源，记录此时添加砝码数量后将砝码取下。最后，取下短杠杆，观察圆柱钢珠的磨痕面积，磨痕深度，和磨痕粗糙度。

（4）所加砝码个数越多，圆柱钢珠磨痕面积越小，磨痕光洁度越高的润滑油抗磨性能越好。可以以此为依据，与其他测试组别进行综合对比，一般情况下，有鲜明的对比效果。

（5）如果要试验某种抗磨添加剂与润滑油混合后的抗磨试验，则将抗磨剂按一定添加比例注入油盒，与原润滑油混合，搅拌均匀，装上油盒，重复以上实验过程。

1.3 实验方案设计

试验采用普通的壳牌润滑油和金魔金属抗磨修复剂在抗磨试验机上进行，分四个阶段进行：第一阶段，观察不加入金魔金属抗磨修复剂时，壳牌润滑油的润滑性能；第二阶段，观察添加金魔金属抗磨修复剂后，壳牌润滑油的润滑性能；第三阶段，观察表面经过修复后，在壳牌润滑油单独作用时的摩擦力改善情况；第四阶段，观察表面经过修复后，在没有润滑油作用下，俗称“干摩擦”时，摩擦力改善情况。

1.4 实验结果

第一阶段的试验在电流平衡后，添加到第四块砝码便迅速抱死，钢珠表面磨损严重。第二阶段试验在电流平衡后，添加到第十二块砝码仍未抱死，钢珠表面磨损极其微小。第三阶段试验在电流平衡后，添加到第十二块砝码后抱死，钢珠表面磨损很小。第四阶段试验在电流平衡后，添加到第十二块砝码后抱死，钢珠表面磨损很小。

1.5 实验结论

（1）在将金魔金属抗磨修复剂加入润滑油后，明显提高了润滑油的润滑性能；（2）金魔金属抗磨修复剂具有突出的修复效果，设备经过金魔修复后，明显降低了对润滑油性能的要求，使润滑油的使用寿命延长了；（3）真正感受到“金属陶瓷层”的存在，提高了设备的抗磨性能，大大延长的使用寿命。

2 不同设备加入金魔节点情况的现场实验研究

2.1 昆钢罗茨铁矿球磨机修复应用的研究

（1）问题简述。昆钢罗茨铁矿球磨机已使用多年，齿轮箱齿轮磨损严重。金魔金属抗磨修复剂可以用来修复齿轮的磨损，齿轮得到修复后，球磨机的电耗应当得到改善，相应的能耗也会降低。故拟通过修复齿轮进行节电。

（2）实验设备。昆钢罗茨铁矿一号磨机和二号磨机。

（3）实验方案。经过和铁矿相关部门沟通，选用两台齿轮磨损较严重一号和二号球磨机进行实验，添加金魔之前，跟踪统计球磨机近一周耗电量及对应的产量，确认齿轮箱润滑油的数量，根据润滑油和金魔添加比例确定添加金魔的用量添加金魔后，对比添加“金魔”前后的电耗数据数据。

（4）数据分析。表1为部分跟踪数据，通过数据汇总，我们得出加注金魔后一号磨机平均每小时电耗为214.811kW，二号磨机平均每小时电耗为145.056kW，小于加注金魔前一号磨机平均每小时电耗263.155kW，二号磨机平均每小时电耗188.380kW。一号磨机每小时节电48.344kW，二号磨机每小时节电43.324kW。以上数据可以说明，加注金魔使耗电量变少，机器设备更加节能，更加环保。

表1

2.2 济源钢铁球团厂风机金魔应用实验研究

（1）实验设备。济源钢铁球团厂一号风机和二号风机。

（2）实施目的和实施方案。本实验研究的目的是进行济源钢铁球团厂一号和二号抽风机用电量的横向对比。实施方案比较简单，首先统计1号和2号抽风机的相关数据，然后给1号抽风机加入金魔金属抗磨修复剂，2号不加入金魔金属抗磨修复剂，过一段时间，统计两个风机的相关数据，分析数据，得出结论。

（3）数据分析。加注金魔前两个风机的数据描述：加注金魔前1号和2号主抽风机的转速均为1070转，1号风机电流为28.9A，2号风机电流为26A。

加注金魔后半年后两个风机的数据描述：1号风机的转速为1172转，电流为31A，2号风机的转速为1090转，电流仍为26A。

首先，根据以上数据，我们可以计算1号风机的转速提高了，提高这些转速，如不加金魔，电流应该提高数量。

X=1172/1070=1.095 (转速提高了1.095倍)。

Y=1.095×1.095×1.095=1.313（电流的提高为转速提高比列的三次方）。

Z=1.313×28.9=37.9（A）。

所以，如果不加金魔，如把转速提高到1172，对应的电流应该是37.9A。现在，加了金魔，实际电流为31A，说明金魔起了作用，仅这一项就节电约24%。

其次，我们可以发现，没加金魔之前，两个风机的转速都是1070转，但1号风机的电流为28.9A，2号风机的转速为26A。这说明1号风机在加入金魔前，本身就比2号风机的费电11%。

2.3 昆钢股份本部分公司炼铁厂三烧2号脱硫水泵应用实验研究

（1）实验设备。昆钢股份本部分公司炼铁厂三烧二号脱硫水泵B泵轴承。

（2）实施目的和实施方案。本实验研究目的是对比添加金魔前后，水泵电流变化情况。添加金魔前，首先，对水泵之前的电流进行了测试。根据水泵的轴承的机油量，给水泵轴承加注了15mm浓缩型金魔。添加金魔后半小时后，没发现设备有异常现象后，交代现场人员做好机油补油记录和电流变化情况记录。

（3）数据分析。添加金魔前，对水泵的电流进行了实际测量，表2为实际测量记录表。从表2数据可以看出，加金魔前平均电流为123.6A，加入金魔后平均电流在115～120A范围内，通过计算，电流降低了9%。

表2

2.4 济源钢铁集团炼钢水泵金魔金属抗磨修复剂的应用实验研究

（1）实验设备。济源钢铁集团炼钢1号水泵和3号水泵。水泵电机：型号：YKK450-4；电机功率：250kW；电压等级：10000V；PT变比为100；CT变比为15。

（2）实验目的和实施方案。本实验研究目的是对比添加金魔前后水泵耗电量的变化情况。添加金魔前，首先，对水泵之前的耗电量进行了测试。根据水泵的轴承的机油量，按照一定比例给水泵轴承加注了浓缩型金魔。添加金魔后半小时后，没发现设备有异常现象后，交代现场人员做好机油补油记录和耗电量的变化情况记录。

（3）数据分析。由表3可以看出，加入金魔材料后，每一千方节电率在3.4%～4%，本次使用金魔材料费用6000元左右，一年的节省费用应在6万元以上，性价比极好。相比其他实验本实验节电效果稍差，因为相较其他设备，本设备的磨损程度较小。

表3

3 结语

润滑油的摩擦系数是0.125～0.129，加入适量的金魔金属抗磨修复剂后，摩擦系数系数降低为0.0487，所以润滑效果大大提高，以致消耗在摩擦上的无功耗损大大降低，从而大大减少设备的耗电量；此外，金魔金属抗磨修复剂，会利用摩擦功，在摩擦副表面形成金属陶瓷改性层。该改性层既坚硬又光滑，摩擦减少，使轴承寿命大大延长，从而达到降低能耗的目的。节能节电效果和机器的磨损程度有关，在一定范围内，设备的磨损程度越高，节能节电的效果越好。总之，从金魔金属抗磨修复剂在节电方面所带来的长远利益效果来看，要远远超出其成本，建议推广使用。