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新闻主题	康明斯发电机组机油的主要性能指标

 

摘要：润滑油的质量分为很多产品指标，每种指标都有其各自的国标标准及其检测要求，其基本性能包括一般理化性能、特殊理化性能与模拟台架试验。机油对柴油发电机组而言，就如同血液对人体的意义。除了润滑，它还肩负着冷却、清洁、密封和防锈等多重使命。选择或使用不当，会直接导致机组磨损加剧、功率下降，甚至出现“拉缸”、“化瓦”等严重故障。

 

一、机油对柴发的影响

 

1、粘度等级(SAE)

      机油流动性和耐温性的核心指标，如15W-40，会影响启动与磨损，具体如下：

（1）粘度过高：低温启动困难，流动性差，增加磨损和油耗。

（2）粘度过低：高温时无法形成足够油膜，导致润滑失效、磨损加剧，机组输出无力。

      通常，15W-40可满足大部分环境，严寒地区可选5W-30，酷热或老旧机组可选20W-50。

2、质量等级(API)

      机油性能的优劣等级，如C开头（代表柴油机用），后续字母越靠后等级越高，会决定发动机寿命。

（1）等级过低：抗磨、清洁能力不足，无法满足现代高强化、低排放柴油机的严苛要求，会加速发动机磨损。

（2）必须根据发动机制造商的要求选择不低于推荐等级的机油，尤其对于带涡轮增压的机组，推荐使用CD级或更高。

3、总碱值(TBN)

      衡量机油中和酸性物质能力的重要指标，可抵抗腐蚀，延长寿命。

（1）碱值过低：无法有效中和燃料（尤其是含硫柴油）燃烧产生的酸性物质，会腐蚀发动机内部精密部件。

（2）若使用高硫燃料，必须选择高碱值机油以防止腐蚀磨损。

4、清净分散性

      机油清除发动机内部积碳、油泥等有害物质的能力，并能保持内部清洁。

（1）清净分散性差：会导致活塞环槽、油孔堵塞，造成活塞环粘连、滤清器堵塞，严重时引发拉缸。

（2）机油变黑往往是其清洁功能正在发挥作用的正常表现。

5、抗氧化性与抗腐蚀性

      机油抵抗高温氧化和抵御酸性物质腐蚀的能力，可防止油品变质。

      若抗氧化性差，机油在高温下会迅速氧化变稠，生成胶质和漆膜，导致滤清器堵塞、活塞环粘连。

6、抗泡沫性

      抑制机油在高速搅动下产生泡沫的能，可保证润滑压力稳定。

      若抗泡沫性差，其产生的泡沫会降低润滑效果，并可能导致机油泵油压下降或供油中断，造成严重事故。

 

二、机油的主要性能指标

 

      润滑油最主要得性能就是粘度、氧化安定性与润滑性，它们与润滑油馏分得组成密切相关。粘度就是反映润滑油流动性得重要质量指标。不同得使用条件具有不同得粘度要求。重负荷与低速度得机械要选用高粘度润滑油。氧化安定性表示油品在使用环境中，由于温度、空气中氧以及金属催化作用所表现得抗氧化能力。油品氧化后，根据使用条件会生成细小得沥青质为主得碳状物质，呈粘滞得漆状物质或漆膜，或粘性得含水物质，从而降低或丧失其使用性能。润滑性表示润滑油得减磨性能。

1、机油粘度

      机油粘度即通常所说的稀稠程度，实际上粘度是液体的内摩擦。当油在受到作用力的影响发生相对位移时，油分子之间就会产生阻力，使润滑油难以流动。阻力的大小决定于润滑油粘度的大小。粘度过大的机油、阻力大，机油不易流动，其摩擦功和摩擦热增大，冷却和清洗作用变差；粘度过小的机油，阻力小，摩擦产生的热量少，容易流动和冷却，但油膜不易保持，承载能力低，零件磨损增加。因此，粘度是评定润滑油质量的一项重要的理化性能指标，对于生产，运输和使用都具有重要意义。在实际应用中，绝大多数润滑油是根据其40℃时中间点运动粘度的正数值来表示牌号的，粘度是各种设备选油的主要依据；选择合适粘度的润滑油品，可以保证机械设备正常、可靠地工作。通常，低速高负荷的应用场合；选用粘度较大的油品，以保证足够的油膜厚度和正常润滑；高速低负荷的应用场合，选用粘度较小的油品，以保证机械设备正常的起动和运转力矩，运行中温升小。测定不同温度下粘度，可计算出该油品的粘度指数，了解该油品在温度变化下的粘度变化情况，另外，粘度还是工艺计算的重要参数之一。粘度的度量方法分为绝对粘度和相对粘度两大类。绝对粘度分为动力粘度、运动粘度两种；相对粘度有恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度等几种表示方法。

（1）运动粘度比：机油的粘度随温度而变化，当温度降低时，其粘度变大。粘度随温度变化的性质常用不同温度下运动粘度的比值来衡量。国产机油规定机油在50℃与100℃时运动粘度比v50/v100的最大值。比值越小，表示温度变化时粘度变化越小，机油的品质越好。就是说，在低温时，机油不会变得太稠，保证柴油发电机容易启动；在高温时，机油不变得过稀，能保持一定的油膜，起到润滑和密封的作用。

（2）粘度指数：粘度指数是一个表示润滑油粘度随温度变化的性质的参数。润滑油的粘度随温度的变化而变化：温度升高，粘度减小；温度降低，粘度增大。这种粘度随温度变化的性质，叫做粘温性能。通过将润滑油试样与一种粘温性较好(粘度指数定为100)及另一种粘温性较差(粘度指数定为0)的标准油进行比较,得出表示润滑油粘度受温度影响而变化程度的相对值。粘度指数(VI)是表示油品粘温性能的一个约定量值。粘度指数高，表示油品的粘度随温度变化小，油的粘温性能好。反之亦然。石油产品的粘度指数可通过计算得到。计算方法在我国的GB/T 1995或美国的ASTM D2270、德国的DIN 51564、ISO2902、日本的JIS K2284等标准中有详细的说明。粘度指数还可以用查表法得到，我国的GB/T 2541。

      粘温性能对润滑油的使用有重要意义，如柴油发电机润滑油的粘温性能不好，当温度低时粘度过大，就会启动困难，造成能源浪费，而且启动后润滑油不易流到摩擦表面上，加快机械零件的磨损。如果温度过高，粘度变小，则不易在摩擦表面上产生适当的油膜，失去润滑作用，使机械零件的摩擦面产生擦伤和胶合等故障，另外,粘温性能好的润滑油可以在冬夏季节和我国的南方、北方地区通用。

2、极压性能(PB、PD、ZMZ)

      润滑油极压抗磨性能是齿轮油、液压油、润滑脂、工艺用油等润滑剂的重要性能指标。具有极压抗磨性能的油品，都必须进行极压抗磨性能的模拟评定。常用的模拟评定试验机有四球机、梯姆肯环块试验机、Falxe试验机、FZG齿轮试验机、Almen试验机、SAE试验机等等。应用比较普遍的有四球机、梯姆肯环块试验机、FZG齿轮试验机。

四球试验机模拟试验：测定润滑油脂的减摩性、抗磨性和极压性。减摩性用摩擦系数“f”表示和抗磨性能用磨痕直径“d”表示；极压性用最大无卡咬负荷“PB”、烧结负荷“PD”和综合磨损值“ZMZ”表示。国内标准试验方法有GB/T 3142润滑剂承载能力测定法、GB/T 12583润滑剂承载能力测定法、SH/T 0189润滑油磨损性能测定法、SH/T 0202润滑脂四球机极压性测定法、SH/T 0204润滑脂抗磨性能测定法。国外标准试验方法有ASTM D 2783润滑油极压性测定法、ASTM D4172润滑油抗磨性测定法、ASTM D2596润滑脂极压性测定法、ASTM D2266润滑脂抗磨性测定法。

（1）最大无卡咬负荷PB(N)，在试验条件下，使试验钢球不发生卡咬的最大无卡咬负荷,它代表油膜强度。

（2）烧结负荷PD(N)，在试验条件下，使试验钢球发生烧结的最低负荷为烧结负荷，它代表润滑剂的极限工作能力。

（3）综合磨损值ZMZ(N)，综合磨损值ZMZ是润滑剂在所加负荷下使磨损减少到最小的抗极压能力的一个指数，它等于若干次校正负荷的平均值。

3、闪点

      当机油加热时，其温度逐渐升高，表面开始形成油汽。当加热到某一温度时，散布在油面上的油汽遇到明火接近开始燃烧，开始燃烧的最低温度称为机油的闪点。闪点低的机油，易蒸发。由此可知闪点的高低决定了油料在高温下的安全性。通常柴油发电机用的机油闪点为(140～215)℃。

（1）在规定条件下，加热油品所逸出的蒸汽和空气组成的混合物与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度称为闪点，以℃表示。

（2）润滑油闪点的高低，取决于润滑油的馏分组成，润滑油中是混入轻质组分和轻质组分的含量多少，轻质润滑油或含轻质组分多的润滑油，其闪点就较低。相反，重质润滑油的闪点或含轻质组分少的润滑油，其闪点就较高。

（3）润滑油的闪点是润滑油的贮存、运输和使用的一个安全指标，同时也是润滑油的挥发性指标。闪点低的润滑油，挥发性高，容易着火，安全性差，润滑油挥发性高，在工作过程中容易蒸发损失，严重时甚至引起润滑油粘度增大，影响润滑油的使用。重质润滑油的闪点如突然降低，可能发生轻油混入事故。从安全角度考虑，石油产品的安全性是根据其闪点的高低而分类的：闪点在45℃以下的为易燃品，闪点在45℃以上的产品为可燃品。

（4）闪点的测定方法分为开口杯法和闭口杯法。开口杯法用以测定重质润滑油和深色润滑油的闪点，方法是GB/T 267和GB/T3536。闭口杯法用以测定闪点在150℃以下的轻质润滑油的闪点，方法为GB/T 261。同一种润滑油，开口闪点总比闭口闪点高，因为开口闪点测定器所产生的油蒸汽能自由地扩散到空气中，相对不易达到可闪火的温度。通常开口闪点要比闭口闪点高20-30℃。国外测定润滑油闪点(开口)的标准有美国的ASTM D92，闭口闪点有ASTM D93、ISO2719等。

4、凝固点和倾点

      润滑油在试验的条件下，完全停止流动时的温度称为凝固点。它是在低温下保证机油流动性和过滤性的指标。柴油发电机用的机油的凝固点在(-35～-5)℃之间。通常粘度高的机油其凝固点也高。而试样在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度称为倾点。凝点和倾点都是表示油品低温流动性的指标，二者无原则差别，只是测定方法有所不同。同一试样测得的凝点和倾点并不是完全相等，一般倾点都高于凝点1-3℃，但也有两者相等或倾点低于凝点的情况。国外常用倾点(流动点)，我国也一般采用倾点这个标准。温度很低时，粘度变大，甚至变成无定型的玻璃状物质，失去流动性。因此在生产、运输和使用润滑油时因根据环境条件和工况选用相适应的倾点(或凝点)。

润滑油凝点测定法(GB/T 510)测定

      将试样装入试管中，按规定的预处理步骤和冷却速度进行试验。当试样温度冷却到预期的凝点时，将浸在冷剂中的仪器倾斜45度保持1min后，取出观察试管里面的液面是否有过移动的迹象。如有移动时，从套管中取出试管，并将试管重新预热，然后用比上次试验温度低4℃或其它更低的温度重新进行测定，直至某试验温度时液面位置停止移动为止。如没有移动，从套管中取出试管，并将试管重新预热，然后用比上次试验温度高4℃或其它更高的温度重新进行测定，直至某试验温度时液面位置有了移动为止。找出凝点的温度范围(即液面位置从移动到不移动或从不移动到移动的温度范围)之后，采用比移动的温度低2℃或采用比不移动的温度高2℃，重新进行试验，直至确定某试验温度能使试样的液面停留不动而提高2℃又能使液面移动时，就取使液面不动的温度作为试样的凝点。润滑油倾点测定法(GB/T 3535)试验的基本过程是：将清洁的试样注入试管中，按方法所规定的步骤进行试验。对倾点高于33℃的试样，试验从高于预期的倾点9℃开始，对其它的倾点试样则从高于其倾点12℃开始。每当温度计读数为3℃的倍数时，要小心地把试管从套管中取出，倾斜试管到刚好能观察到试管内试样是否流动，取出试管到放回试管的全部操作要求不超过3s。当倾斜试管，发现试样不流动时，就立即将试管放在水平位置上，仔细观察试样的表面，如果在5s内还有流动，则立即将试管放回套管，待温度降低3℃时，重复进行流动试验，直到试管保持水平位置5s而试样无流动时，纪录观察到的试验温度计读数，再加3℃作为试样的倾点。

5、热氧化安定性

      热氧化安定性是指机油在高温下抵抗氧化的能力。因为机油在高温状态下容易氧化生成各种酸类、胶质和沥青质等。氧化变质的机油色泽暗黑、粘度高、酸性大，有胶状沉积物析出，造成机油滤清器堵塞、活塞环粘结等故障。为了抗氧化作用，通常在机油中加人添加剂以提高机油的热氧化安定性。

      油品在贮存和使用过程中，经常与空气接触而起氧化作用，温度的升高和金属的催化会加深油品的氧化。润滑油品氧化的结果，使油品颜色变深，粘度增大，酸性物质增多，并产生沉淀。这些无疑对润滑油的使用会带来一系列不良影响，如腐蚀金属，堵塞油路等。对内燃机油来说，还会在活塞表面生成漆膜，粘结活塞环，导致汽缸的磨损或活塞的损坏。因此，这个项目是润滑油品必控质量指标之一，对长期循环使用的汽轮机油、变压器油、内燃机油以及与大量压缩空气接触的空气压缩机油等，更具重要意义。通常油品中均加有一定数量的抗氧剂，以增加其抗氧化能力，延长使用寿命。

      润滑油氧化安定性测定方法有多种，其原理基本相同，一般都是向试样中直接通入氧气或净化干燥的空气。在金属等催化剂的作用下，在规定温度下经历规定的时间观察试样的沉淀或测定沉淀值、测定试样的酸值、粘度等指标的变化。试验条件因油品而异，尽量模拟油品使用的状况。我国对内燃机油的氧化测定方法有SH/T0299-92和SH/T0192-92标准进行；汽轮机油SH/T 0193-92旋转氧弹法来测定其抗氧化性能；变压器油的氧化特性按SH/T 0206-92即国际电工委员会标准IEC74标准方法进行；中高档润滑油氧化安定性测定主要有GB/T 12581加抑制剂矿物油氧化特性测定法、GB/T 12709润滑油老化特性测定法(康氏残炭法)、SH/T 0123极压润滑油氧化安定性测定法进行。

6、酸值和腐蚀度

      酸值表示机油中含酸性物质的多少。酸值是以中和1克机油中含有的酸性物质所需要的氢氧化钾(KOH)的mg数。酸性物质一般来源于机油加工过程中形成的，或者在使用过程中氧化变质生成的有机酸。机油含有酸性物质对柴油发电机件有腐蚀作用，在高温下更为严重，因此，必须限制。根据国家标准(GB391-64)规定，用腐蚀度来评价机油的腐蚀性。即将铅片放在14o℃温度下受机油和空气间断作用10小时，以铅片的重量损失(g/m²)来评定。

（1）酸值：中和1克油品中的酸性物质所需要的氢氧化钾毫克数称为酸值，用mgKOH/g表示。酸值表示润滑油品中酸性物质的总量。油品中所含有的有机酸主要为环烷酸、环烷烃的羟基衍生物。这些酸性物质对机械都有一定程度的腐蚀性。特别是在有水分存在的条件下，其腐蚀性更大，尤其是对铝和锌，腐蚀的结果是生成金属皂类，这样的皂类会引起润滑油加速氧化，同时，皂类渐渐积累，会在油中成为沉淀物。另外，润滑油在贮存和使用过程中被氧化变质，酸值也会逐渐变大，因此常用酸值变化大小来衡量润滑油的氧化安定性。故酸值是油品质量中应严格控制的指标之一。对于在用油品，当酸值增大到一定数值时，就必须换油。测定酸值的方法分为两大类，一类是颜色指示剂法，即根据指示剂的颜色来确定滴定的终点，如我国的GB/T 264或SH/T 0163、美国的ASTM D974和德国的DIN51558等。另一类为电位滴定法，即根据电位变化来确定滴定终点，主要用于深色油品的酸值测定。这类方法有我国的GB/T 7304和美国的ASTM D664等。

（2）腐蚀度：金属表面受周围介质的作用或电化学的作用而被损坏的现象，称为腐蚀。石油产品的腐蚀试验是用以衡量油品的防腐蚀性能的一种方法。腐蚀试验是一种定性的试验方法，它主要是检查油品中是否含有对金属产生腐蚀作用的有害杂质，大多采用对铜片的腐蚀试验。铜片腐蚀试验对硫化氢或元素硫的存在是一个非常灵敏的试验。通过铜片腐蚀试验，可以判断油品是否有活性硫化物，可以预知油品在储运和使用时对金属腐蚀的可能性。

7、残炭量和灰分

      机油中的残炭量和灰分用所含的百分数来评定，要求越低越好。

（1）灰分：在规定条件下，油品完全燃烧后剩下的残留物(不燃物)叫做灰分，以质量分数表示。灰分主要是润滑油完全燃烧后生成的金属盐类和金属氧化物所组成。通常基础油的灰分含量都很小。在润滑油中加入某些高灰分添加剂后，油品的灰分含量就会增大。

（2）残炭：在规定条件下，油品在进行蒸发和热解，排出燃烧的气体后，所剩余的残留物叫残炭，以质量分数表示。残炭是表明润滑油中胶状物质、沥青质和多环芳烃叠合物的间接指标，也是矿物型润滑油基础油的精制深浅程度的标志，润滑油中含硫、氧和氮化合物较多时，残炭就高。一般精制深的油品残炭小。对于一般的润滑油来说，残炭没有单独的使用意义，但对内燃机油和压缩机油，残炭值是影响积炭倾向的主要因素之一，油品的残炭值越高，其积炭倾向越大，在压缩机汽缸、胀圈和排气阀座上的积炭就多，在高温下容易发生爆炸。对于添加剂含量高的油品主要控制其基础油的残炭，而不控制成品油的残炭。

 

图1  柴油发电机组机油性能指标

 

三、正确选择方法

 

      为柴油发电机组选择机油重点是解读机油瓶身上的质量等级（API标准）和粘度等级（SAE标准）两个关键代码，只要这两点匹配你的机组和环境，就能避免绝大多数因机油问题导致的故障。

1、确定质量等级——从机油瓶的“C”和后续字母判断

      质量等级（API标准）由字母“C”（表示柴油机用油）和一个后续字母组成，后者代表性能级别。字母越靠后，等级越高，性能越好。

（1）老旧或自然吸气式发动机：可选等级CD/CF-4，满足基本润滑和抗磨需求。

（2）普通涡轮增压发动机：可选等级CH-4/CI-4，具备更好的热稳定性和清洁能力，适合大部分常规机组。

（3）现代低排放、高压共轨发动机：可选等级CJ-4/CK-4，为满足国IV及以上排放标准设计，能更好保护复杂的尾气后处理系统。

特别提醒：对于涡轮增压柴油发电机组，必须使用CD级或更高级别的机油，因为涡轮工作时的超高温和超高速对机油的要求极为苛刻。

2、确定粘度等级——读懂“X W-Y”的含义

      粘度等级（SAE标准）决定了机油在不同温度下的流动能力。多级粘度（如15W-40）能适应更宽的温度范围，也是目前最主流的推荐选择。

图2  柴油发电机组润滑油粘度表

以15W-40为例：

      W前的数字(15W)：代表机油的低温流动性。数字越小，低温下启动越顺畅。例如，15W可应对约-20℃的低温，而5W则能应对-30℃的严寒。

      W后的数字(40)：代表机油在100℃高温时的抗剪切能力。数字越大，高温下油膜越强韧，对发动机的保护越好。40和50是柴油发电机组的常用标号。

表1  柴油发电机组通用粘度选择指南

3、结合工况与注意事项

（1）首选手册：最重要的原则是遵循发电机组《操作与维护手册》中制造商的原始推荐。以上表格可作为找不到手册时的通用参考。

（2）首选多级机油：多级机油（如15W-40）比单级机油油耗更低，能减少约30%的消耗，且适用的季节和温差范围更广。

（3）高硫燃料需高碱值：如果使用含硫量较高的柴油，需要选择高总碱值（TBN）的机油，以中和燃烧产生的酸性物质，防止发动机腐蚀。

（4）严禁混用：不同品牌、不同等级的机油添加剂配方不同，混合使用可能发生化学反应，导致性能急剧下降。

 

总结：

简单来说，只要抓住API等级和SAE粘度这两个核心指标，并严格遵循机组手册的指导，就能为你的柴油发电机组找到最合适的“血液”。当然更科学的换油依据还是送专业机构检测机油的 粘度变化、总碱值(TBN)、含水量、磨损金属含量。但这通常用于大型、关键机组的监测。

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