合成润滑油在城轨润滑中应用前景分析
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作者:黄萌萌 苏薇
摘 要：中国轨道交通进入高速发展期，与之相关的设备润滑需求与日俱增，合成润滑油相较于传统润滑油具备明显的性能优势，但较高的价格限制了其在城轨润滑中的应用。本文从技术革新、可持续发展以及市场化合作方面讨论了合成润滑油在城轨润滑中的应用前景。
关键词：城市轨道交通;合成润滑油;城轨润滑
随着城镇化推进和城市规模的不断扩大，传统的公共交通已经不能满足人们日常出行需求，城市轨道交通在缓解城市出行压力方面的作用越来越大。“十三五”期间，全国一、二线城市在建和投入运营的轨道交通越来越多，城轨投资规模预计3万亿元左右，城轨交通的快速稳健发展离不开其配套设备的正常运营，而润滑失效是导致设备故障的一大诱因，因此，与之相关的设备润滑的作用越来越凸显。
润滑油被用在轨道交通領域主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。根据基础油来源和化学组成的不同，润滑油可分为矿物润滑油与合成润滑油两大类。合成润滑油相对于矿物型润滑油而言，具有较大的性能优势和环保节能优势。合成润滑油在城轨润滑中的应用可以有效降低城轨车辆润滑运维成本，促进城轨车辆润滑运维的全面发展。
本课题就合成润滑油的研究现状以及其在城轨润滑中的应用及前景展开。
1 合成润滑油的研究现状
合成润滑油的发展同矿物型润滑油的发展密切相关，由于矿物润滑油在军事、航空高性能需求上无法满足使用需求，促使了合成润滑油产生。同时，合成润滑油也与矿物资源短缺有关，部分国家或地区石油资源短缺，促成了合成润滑油的产生和应用。出于环保需求，也促进了合成润滑油的使用。合成润滑油的种类较多，下面介绍较为常用的几种：PAO合成油、酯类合成油以及离子液体润滑油。[1]
1.1 PAO合成油
PAO 合成油属于合成烃基润滑油中的一种，具备优良的润滑效果，并且和添加剂之间具备很好的相溶性。国外各大公司主要是利用乙烯齐聚法制取α-癸烯，然后通过催化齐聚以及加氢离饱和制取理化性能不同的 PAO 基础油。α-癸烯具备很高的纯度，在催化活性和选择性上也非常高。可在对分子链的分子量分布进行控制的基础上，将黏度以及蒸气压不同的 PAO 产品制作出来，有效满足各种应用需求。美孚石油公司可以生产出全黏度系列PAO 合成油。
1.2 酯类合成油
酯类合成油结构上灵活多变，包括多元醇酯、双酯以及复酯等，在热稳定性效果上非常高，具备抗燃以及抗磨损等优势，同时能够起到环保的作用。主要应用到航空领域当中。当前在特种内燃机润滑领域，酯类合成油也得到了广泛的应用。从发展前景来看，对动力机械及精密机械部件的润滑性能要求越来越高，酯类合成油在石油化工、冶金以及汽车等行业领域均具备很广泛的应用前景。
1.3 离子液体润滑油
离子液体润滑油是近年兴起的一类合成润滑油，具备良好的热稳定性，具备优良的抗氧化效果，并且熔点低及挥发性低，不会对环境造成污染等。国内相关研究将烷基咪唑四氟硼酸盐与六氟磷酸盐离子液体合成，合成为润滑油，并对该润滑油的摩擦性能进行分析，发现该离子液体润滑油的减摩抗磨性能很好，并且在润滑效果上也非常好，属于一类多功能润滑油。然而，离子液体润滑油也存在一些目前有待解决的问题，即腐蚀问题以及抗氧化问题。针对离子液体出现待解决的问题，众多国内外学者针对不同类型的离子液体润滑油展开了实验研究。
2 合成润滑油在城轨润滑中的应用现状
2.1 合成润滑油的性能优势
合成润滑油与传统润滑油相比，具有优良的黏温性、高低温性能、热氧化安定性、抗燃性、低挥发性和较高的化学稳定性等。从保护环境的角度看，由于合成润滑油的消耗量比矿物油少，排污或回收利用时的耗能少，同时有些合成润滑油与矿物油相比生态毒性低、生物降解性好，对环境的危害较小。在城轨交通这种高负载运行条件下，尽管使用传统的石油基润滑油也能在一定程度上满足要求，但如果使用合成润滑油则能马上体现石油基润滑油无法比拟的优势。[2]
2014年，广州地铁以地铁车辆齿轮箱润滑油为对象，分析比对合成润滑油和矿物润滑油的性能差异，并通过车辆实际运行实验，验证了合成油使用寿命比矿物油使用寿命更长。壳牌进一步验证了合成润滑油的优势。壳牌可耐压S4WE150高级合成工业齿轮润滑油，是采用精选聚乙二醇基础油和添加剂调配而成的高级合成重载工业蜗杆传动齿轮油。壳牌可耐压S4WE150具有卓越的氧化稳定性和热稳定性，可延长润滑油使用寿命，防止在较高温度下形成有害的氧化产物，有助于在更长维护周期内保持系统清洁度，相比于常规工业齿轮油，壳牌可耐压S4WE150能大幅延长维护周期。在抗磨损性能上，壳牌可耐压S4WE150具有卓越的负荷承载能力和抗微点腐蚀性能，即使在冲击载荷条件下，也能保证对设备部件的有效保护，与矿物油的产品相比，这些性能有助于延长齿轮和轴承的使用寿命。在蜗轮蜗杆传动应用中，该产品能提高能效和降低工作温度，壳牌在试验中测试表明，与矿物油和其他基于合成碳氢化合物的润滑油相比，壳牌可耐压S4WE150效率分别提高15%和11%。这些结果已经得到了原始设备制造商试验和现场应用的证实。
2.2 合成润滑油的价格短板
尽管合成润滑油具有传统润滑油所不具备的诸多优良特性，但由于价格较贵，一度影响了合成润滑油在城市轨道中的推广应用。以地铁车辆齿轮箱润滑油为例，每升合成润滑油的价格是矿物润滑油的三倍左右。广州、深圳等地铁运营公司虽然都有应用合成润滑油，但是只是在少数车辆中使用。合成润滑油具有很好的性能优势，却因价格问题而难以普及应用的情况，在福州、南昌等地铁运营公司中也被证实。由于价格原因，合成润滑油在中国城轨润滑中的市场局面尚未打开。随着城轨建设规模的不断扩大，对于高性能、长寿命的合成润滑油的需求是可观的，但如何降低合成油价格也是关键因素。 3 合成润滑油在城轨润滑中的应用前景
当前合成润滑油受制于价格原因，在实践应用中较少，下面从生产技术革新、可持续发展以及市场化合作方面综合考虑其在城轨润滑中的经济价值及应用前景。
3.1 生产技术革新
城轨润滑运维的发展，必然离不开产品与技术的革新。合成润滑油的生产技术在逐步发展，特别是随着中国国家政策的变化，未来中国城轨润滑市场趋于技术竞争。要满足特定场合的润滑性能需求，必须对润滑油配方的性能进行综合考虑，以达到成本和性能的最佳平衡。“中国制造2025”戰略的出台实施，对于润滑油生产企业来说是个非常大的机遇，是个利好消息。这一政策会促使众多润滑油生产企业从原来的成本控制变成技术竞争、创新竞争，更多的在新兴行业寻找与国际领先公司的合作。
3.2 可持续发展
节约能源和保护环境成为经济社会可持续发展的根本要求之一，相应地要求润滑油在性能、成本以及
环保方面也要有所突破，而合成润滑油恰恰可以在一定程度上满足这些要求。在实际应用中，不管是润滑油生产商，还是城轨运营方，都希望找寻到一条可持续的发展道路，这迫使市场需要探索可持续发展、环境友好的润滑产品。随着润滑油生产企业的探索，合成润滑油生产技术将会取得一定进步，相应的应用条件也将更为成熟，合成润滑油的广泛应用将成为可能。
3.3 市场化合作
限制合成润滑油在城轨润滑中应用归根结底还是运营成本问题，要控制成本，市场化极为必要。因此，在城轨车辆润滑运维发展中，将会倾向于城轨运营公司与润滑油生产企业的市场化合作。润滑油生产企业可根据企业需求，量身定制全方位的润滑服务，包括油品检测及分析服务、润滑预测性保养、设备润滑故障分析与诊断、技术交流与培训。[3]帮助企业进一步提高设备稳定性和能效，延长设备使用寿命，降低全生命周期维护成本。通过有效的市场化合作，实现需求与研发的有效结合，从而降低城轨润滑运维成本，促进城轨润滑运维的全面发展。
4 结语
从环境保护、市场需求、生产技术等层面去考虑，合成润滑油在城轨润滑的应用前景是值得期待的。随着科技的发展及轨道交通对性能和对环境保护的需求，合成润滑油必将突破价格的限制商业应用在城轨润滑领域。通过合成润滑油的技术革新、可持续发展以及市场化合作等途径降低城轨润滑运维成本，共同促进城轨润滑运维的全面发展。
参考文献：
[1]韩杨.合成润滑油的研究现状及发展趋势[J].化工设计通讯，2017，43（9）：31.
[2]王泽爱.浅谈轨道交通的润滑[J].石油商技，2007，6：7-12.
[3]黄海东.地铁车辆的润滑管理及改进建议[J].铁道机车车辆工人，2008，11：5-9.
项目：2018年度河南省重点研发与推广专项支持项目：发动机润滑优化与节能减排技术研究
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