CN112697650A - 一种机械密封介质的选型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械密封介质的选型方法，涉及机械设备润滑系统的故障诊断与智能运维技术领域。本发明提供了一种机械密封介质的选型方法，该方法能够预先判断密封介质和润滑油之间的相容性，同时提供了密封介质的选型规则，根据待测密封介质和润滑油之间的相容性判断待测密封介质可否作为机械装置的密封介质。这种方法可以预判密封介质和润滑油在混合后性能是否下降，用于科学合理地选择相匹配的润滑油和密封介质，从而指导密封介质的选型。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备润滑系统的故障诊断与智能运维技术领域，具体而言，涉及一种机械密封介质的选型方法。
背景技术
机械设备中常会用到密封油和润滑油，例如压缩机。密封油和润滑油是压缩机同时需要用的油品。其中，密封油的作用是填补密封衬套和浮环之间的间隙，以达到油压封住泄露气体的目的，同时起着润滑密封件的作用；润滑油的作用是对压缩机的轴承、柱塞等进行润滑。密封油和润滑油分属不同的系统，正常情况下是独立运行的，但当密封失效时，密封油会窜入到润滑系统中，对润滑油造成污染。
为了防止密封油窜入润滑系统中影响润滑油的性能，并合理选用密封油和润滑油的品牌号，目前主要有两种解决方法，一种是润滑油和密封油使用完全相同的油，密封油箱和润滑油箱也使用同一个油箱；另一种是密封油和润滑油使用完全不同的油，各自拥有独立的油箱。不论哪种解决方法，密封油和润滑油通常都是根据设备制造商的推荐选用。
上述方法虽然能够在一定程度上解决设备润滑和密封的问题，但却存在诸多缺点。第一，当密封油和润滑油为完全相同的油时，压缩机的润滑和密封的极端需求难以被完全满足，这是由于密封油的润滑性能不足，润滑油的密封性能欠佳，致使复合油品的每项性能均不突出；第二，当密封油和润滑油为完全不同的油，且存储于各自独立的油箱中时，一旦发生油品的泄露和污染，并不能保证密封油和润滑油在混合后性能是否下降，是否依然能满足压缩机的运行要求；第三，大型压缩机，通常采用的进口设备，设备制造商指定的密封油也通常是国外的油品，在国内市场上购买难度大；第四，设备供应商指定的油，并不一定是最佳的油品，设备实际上所处的环境工况，也会影响到油品的选用。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械密封介质的选型方法以解决上述技术问题。
本发明提供了一种综合诊断方法来分析判断密封介质对润滑油的影响，指导密封介质的选型。
本发明是这样实现的：
一种机械密封介质的选型方法，其包括如下步骤：先将机械所用的润滑油和待测密封介质分别进行混合前的理化检测；然后将润滑油和待测密封介质混合、静置，根据静置后的分层结果判断待测密封介质能否作为密封介质；若不产生分层，则判断待测密封介质不能作为密封介质；若产生分层，则进一步将分层后的润滑油和待测密封介质进行分离，然后将分离后的润滑油和待测密封介质分别进行分离后的理化检测，根据分离后的理化检测数据与混合前的理化检测数据的一致性判断待测密封介质是否可作为机械密封介质。
本发明首次提出机械密封介质的选型方法，采用该方法能够预先判断密封介质和润滑油之间的相容性，同时提供了密封介质的选型规则，根据待测密封介质和润滑油之间的相容性判断待测密封介质可否作为机械装置的密封介质。这种方法可以预判密封介质和润滑油在混合后性能是否下降，是否依然能满足机械设备(例如压缩机)的运行要求，从而科学合理地选择相匹配的润滑油和密封介质。
上述密封介质可以是油，例如密封油。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述混合前的检测包括黏度检测、酸值检测、元素分析和红外光谱分析；
优选地，元素分析为原子发射光谱分析；
优选地，黏度检测为检测40℃运动黏度。
在其他实施方式中，也可以选择其他温度下的黏度。
酸值表示中和1克化学物质所需的氢氧化钾(KOH)的毫克数。
通过元素分析以确定混合前后密封介质与润滑油的元素变化。
运动黏度即流体的动力粘度与同温度下该流体密度ρ之比。
在其他实施方式中，上述元素分析也可以是原子吸收光谱分析。通过上述光谱分析来确定待测物的化学元素组成和相对含量。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述分离后的理化检测包括黏度检测、酸值检测、元素分析和红外光谱分析；
优选地，元素分析为原子发射光谱分析；
优选地，黏度检测为检测40℃运动黏度。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述根据分离后的理化检测数据与混合前的理化检测数据的一致性判断待测密封介质是否可作为机械密封介质是指：
将润滑油进行分离后的理化检测数据与润滑油混合前的理化检测数据进行对比，将待测密封介质进行分离后的理化检测数据与待测密封介质混合前的理化检测数据进行对比；
若润滑油分离后与混合前的每一项理化检测指标对应的数据均一致，且待测密封介质分离后与混合前的每一项理化检测指标对应的数据均一致，则判断润滑油与待测密封介质不相容，待测密封介质能作为机械密封介质；
若润滑油分离后与混合前的任意一项理化检测指标对应的数据不一致，或待测密封介质分离后与混合前的任意一项理化检测指标对应的数据不一致，则判断润滑油与待测密封介质存在部分相容，待测密封介质不能作为机械密封介质。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述将润滑油和待测密封介质混合是以体积比1:1混合。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述将润滑油和待测密封介质混合、静置包括：将混合后的混合液恒温搅拌，搅拌后进行静置；
优选地，恒温搅拌是在38-40℃下恒温搅拌；
优选地，将混合液置于恒温浴中进行加热并搅拌，待混合液的温度与恒温浴温度一致时，对混合液进行恒温并持续搅拌；
优选地，恒温搅拌时间为5-15min。
通过恒温持续搅拌以促进润滑油和待测密封介质充分接触，有利于更好地评估两种液体是否能够彻底分离。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述静置时间为0.5-2h；
优选地，静置是在38-40℃恒温下进行；
在其他实施方式中，也可以选择在室温下静置。
优选地，静置是在分液漏斗中进行。
分液漏斗可以方便分离上下两相，具体地，打开分液漏斗下活塞，从下口放出下层油品至干净的容器中。然后从分液漏斗上口倒出上层油品至干净的容器中，完成混合液的分离。
在其他实施方式中，也可以选择不设置分液漏斗，只要能满足静置分层即可。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述若润滑油分离后的黏度、酸值及元素含量与混合前相应的黏度、酸值及元素含量的差异不超过所选检测方法的重复性，则判断润滑油分离后的黏度、酸值及元素含量与混合前相应的黏度、酸值及元素含量数据一致；
若润滑油分离后的红外图谱与混合前的红外图谱相似度≥99％，则判断润滑油分离前后的红外光谱图一致；
若润滑油分离后的黏度、酸值及元素含量与混合前相应的黏度、酸值及元素含量的差异超出所选检测方法的重复性，则判断润滑油分离后的黏度、酸值及元素含量与混合前相应的黏度、酸值及元素含量数据不一致；
若润滑油分离后的红外图谱与混合前的红外图谱相似度低于99％，则判断润滑油分离前后的红外光谱图不一致。
需要说明的是，上述重复性是指检测方法的重复性。重复性具体是多少与所选取的检测方法有关，例如：黏度如果选取GB265的方法，其重复性为1.0％X(X为检测结果的算数平均值)；如果选取GB11137的方法进行黏度检测，则其重复性为1.5％(X为检测结果的算数平均值)。
同样的，酸值和光谱元素也会因为所选取的检测方法不同，重复性也不同。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述元素分析是指检测润滑油和待测密封介质中元素的含量。例如检测元素P、B、Mg、Ba、Ca、Zn和S中任何一种或多种元素的含量。在其他实施方式中，也可以选择检测其他的元素含量，并不限于本发明限定的上述几种元素。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述润滑油选自矿物油、硅油、生物油、聚醚合成油、合成烃、合成酯或水乙二醇溶液。
本发明具有以下有益效果：
本发明首次提出机械密封介质的选型方法，采用该方法能够预先判断密封介质和润滑油之间的相容性，同时提供了密封介质的选型规则，根据待测密封介质和润滑油之间的相容性判断待测密封介质可否作为机械装置的密封介质。这种方法可以预判密封介质和润滑油在混合后性能是否下降，用于科学合理地选择相匹配的润滑油和密封介质，从而指导密封介质的选型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为对机械密封介质进行选型时的流程图；
图2为密封油A试验前后红外图对比图；
图3为润滑油B试验前后红外图对比图；
图4为密封油C试验前后红外图对比图；
图5为润滑油D试验前后红外图对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种密封油和润滑油的选型方法(及诊断分析方法)，具体流程参照图1所示。其包括如下步骤：
(1)对密封油A和润滑油B分别进行40℃运动黏度、酸值、红外光谱及元素含量分析。
本实施例中，40℃运动黏度采用GB 265-1988检测，酸值采用GB 7304-2014检测、元素含量采用GB/T 17476-1998检测、红外光谱采用GB/T 6040-2019检测。
(2)将密封油A与润滑油B混合得到混合液，放置在40℃的恒温浴中加热并搅拌，当混合液样品温度稳定在40℃时继续搅拌5分钟。停止搅拌后，将混合样品静置于恒温浴中保持油温不变，47分钟后样品彻底分离。
(3)对上下分离开的两层样品进行取样，检测其黏度、酸值，红外光谱和元素光谱(与步骤(1)中的检测方法一致)。
40℃运动黏度、酸值、元素含量的检测结果参照表1所示，密封油A试验前后红外图参照图2所示，润滑油B试验前后红外图参照图3所示，检测结果显示：
与混合前相比，经过混合-分离试验后：
①密封油A的40℃运动黏度与混合前相比，差异值为4.7mm2/s，超出了“GB 265-1988”检测方法的重复性0.1％X(X为混合前密封油A的黏度值)；
②密封油A的酸值检测结果与混合前相比，差异值为0.48mgKOH/g，超出了“GB7304-2014”检测方法的重复性0.044(X+1)(X为混合前密封油A的酸值)；
③密封油A的P(磷)含量与混合前相比，差异为380mg/kg，超出了“GB/T 17476-1998”检测方法的重复性1.3X0.58(X为混合前密封油A的P含量)；本实施例中，密封油A的特征元素是P。
④红外图谱的相似度为83.01％，低于99％。
因此，判断试验前后的密封油A的40℃运动黏度、酸值、元素含量和红外光谱检测结果与实验前的密封油A的检测结果不一致。
同样地，判断试验前后的润滑油B的40℃运动黏度、酸值、元素含量和红外光谱检测结果与实验前的润滑油B不一致。
(4)密封油A和润滑油B经混合-分离试验后，其检测结果与试验前不一致，存在明显差异，说明密封油A和润滑油B存在部分相容。如设备使用了润滑油B，则不建议选用密封油A作为该设备油封的密封介质。
表1密封油A与润滑油B分离试验前后数据对比。
实施例2
本实施例提供了一种密封油和润滑油的选型方法(及诊断分析方法)，具体流程参照图1所示。其包括如下步骤：
(1)对密封油C和润滑油D分别进行40℃运动黏度、酸值、红外光谱及元素含量分析。
本实施例中，40℃运动黏度采用GB 265-1988检测，酸值采用GB 7304-2014检测、元素含量采用GB/T 17476-1998检测、红外光谱采用GB/T 6040-2019检测。
(2)将密封油C与润滑油D混合得到混合液，放置在40℃的恒温浴中加热并搅拌，当混合液样品温度稳定在40℃时，继续搅拌5分钟。停止搅拌后，将混合样品静置于恒温浴中保持油温不变，32分钟后样品彻底分离。
(3)对上下分离开的两层样品进行取样，检测其黏度、酸值，红外光谱和元素光谱(与步骤(1)中的检测方法一致)。
40℃运动黏度、酸值、元素含量的检测结果参照表2所示，密封油C试验前后红外图参照图4所示，润滑油D试验前后红外图参照图5所示，检测结果显示：
与混合前相比，经过混合-分离试验后：
①密封油C的40℃运动黏度与混合前相比，差异值为0.4mm2/s，未超出“GB 265-1988”检测方法的重复性0.1％X(X为混合前密封油C的黏度值)；
②密封油C的酸值检测结果与混合前相比，差异值为0.02mgKOH/g，未超出“GB7304-2014”检测方法的重复性0.044(X+1)(X为混合前密封油C的酸值)；
③密封油C的P(磷)含量与混合前相比，差异为6mg/kg，未超出“GB/T 17476-1998”检测方法的重复性1.3X0.58(X为混合前密封油C的P含量)；本实施例中，密封油C的特征元素是P(磷)。
④红外图谱与混合前的密封油C的相似度为99.89％，高于99％。
因此，判断试验后的密封油C的40℃运动黏度、酸值、元素含量和红外光谱检测结果与混合前的密封油C一致；
同样的，判断试验后润滑油D的40℃运动黏度、酸值、元素含量和红外光谱与试验前的润滑油D一致。
(4)润滑油D和密封油C经混合-分离试验后，其检测结果与试验前一致，说明润滑油D和密封油C不溶。如设备使用了润滑油D，可选用密封油C作为该设备油封的密封介质。
表2密封油C与润滑油D分离试验前后数据对比。
实施例3
本实施例提供了一种密封油和润滑油的选型方法(及诊断分析方法)，其包括如下步骤：
(1)对密封油E和润滑油F分别进行40℃运动黏度、酸值、红外光谱及元素含量分析。
本实施例中，40℃运动黏度采用GB 265-1988检测，酸值采用GB 7304-2014检测、元素含量采用GB/T 17476-1998检测、红外光谱采用GB/T 6040-2019检测。
(2)将密封油E和润滑油F混合得到混合液，放置在40℃的恒温浴中加热并搅拌，当混合液样品温度稳定在40℃时，继续搅拌5分钟。停止搅拌后，将混合样品静置于恒温浴中保持油温不变，120分钟后样品依然呈混合状态，未分离。
试验结果表面密封油E和润滑油F完全相容，如设备使用了润滑油F，不建议选密封油E作为该设备油封的密封介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机械密封介质的选型方法，其特征在于，其包括如下步骤：先将机械所用的润滑油和待测密封介质分别进行混合前的理化检测；然后将润滑油和待测密封介质混合、静置，根据静置后的分层结果判断待测密封介质能否作为密封介质；若不产生分层，则判断待测密封介质不能作为密封介质；若产生分层，则将分层后的润滑油和待测密封介质进行分离，然后将分离后的润滑油和待测密封介质分别进行分离后的理化检测，根据分离后的理化检测数据与混合前的理化检测数据的一致性判断待测密封介质是否可作为机械密封介质。
2.根据权利要求1所述的机械密封介质的选型方法，其特征在于，所述混合前的检测包括黏度检测、酸值检测、元素分析和红外光谱分析；
优选地，所述元素分析为原子发射光谱分析；
优选地，所述黏度检测为检测40℃运动黏度。
3.根据权利要求2所述的机械密封介质的选型方法，其特征在于，所述分离后的理化检测包括黏度检测、酸值检测、元素分析和光谱分析；
优选地，所述元素分析为原子发射光谱分析；
优选地，所述黏度检测为检测40℃运动黏度。
4.根据权利要求3所述的机械密封介质的选型方法，其特征在于，根据分离后的理化检测数据与混合前的理化检测数据的一致性判断待测密封介质是否可作为机械密封介质是指：
将润滑油进行分离后的理化检测数据与润滑油混合前的理化检测数据进行对比，将待测密封介质进行分离后的理化检测数据与待测密封介质混合前的理化检测数据进行对比；
若润滑油分离后与混合前的每一项理化检测指标对应的数据均一致，且待测密封介质分离后与混合前的每一项理化检测指标对应的数据均一致，则判断润滑油与待测密封介质不相容，待测密封介质能作为机械密封介质；
若润滑油分离后与混合前的任意一项理化检测指标对应的数据不一致，或待测密封介质分离后与混合前的任意一项理化检测指标对应的数据不一致，则判断润滑油与待测密封介质存在部分相容，待测密封介质不能作为机械密封介质。
5.根据权利要求4所述的机械密封介质的选型方法，其特征在于，将润滑油和待测密封介质混合是以体积比1:1混合。
6.根据权利要求5所述的机械密封介质的选型方法，其特征在于，将润滑油和待测密封介质混合、静置包括：将混合后的混合液恒温搅拌，搅拌后进行静置；
优选地，所述恒温搅拌是在38-40℃下恒温搅拌；
优选地，将混合液置于恒温浴中进行加热并搅拌，待混合液的温度与恒温浴温度一致时，对混合液进行恒温并持续搅拌；
优选地，所述恒温持续搅拌时间为5-15min。
7.根据权利要求6所述的机械密封介质的选型方法，其特征在于，所述静置时间为0.5-2h；
优选地，所述静置是在室温下进行；
优选地，所述静置是在分液漏斗中进行。
8.根据权利要求4所述的机械密封介质的选型方法，其特征在于，若润滑油分离后的黏度、酸值及元素含量与混合前相应的黏度、酸值及元素含量的差异不超过所选检测方法的重复性，则判断润滑油分离后的黏度、酸值及元素含量与混合前相应的黏度、酸值及元素含量数据一致；
若润滑油分离后的红外图谱与混合前的红外图谱相似度≥99％，则判断润滑油分离前后的红外光谱图一致；
若润滑油分离后的黏度、酸值及元素含量与混合前相应的黏度、酸值及元素含量的差异超出所选检测方法的重复性，则判断润滑油分离后的黏度、酸值及元素含量与混合前相应的黏度、酸值及元素含量数据不一致；
若润滑油分离后的红外图谱与混合前的红外图谱相似度低于99％，则判断润滑油分离前后的红外光谱图不一致。
9.根据权利要求3所述的机械密封介质的选型方法，其特征在于，所述元素分析是指检测润滑油和待测密封介质中元素的含量。
10.根据权利要求1所述的机械密封介质的选型方法，其特征在于，所述润滑油选自矿物油、硅油、生物油、聚醚合成油、合成烃、合成酯或水乙二醇溶液。
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