油霧潤滑的原理應用及潤滑油(二)
2009-01-05
作者 / 吳世榮
油霧的分佈系統
滑油霧化器所產生的潤滑油霧，是經由低壓穩定的空氣流輸送到需要潤滑的地點。由於油霧中的細微油滴在高速的擾流條件下，會相互碰撞而結合成較大的油滴。為了避免輸送的過程中這些大油滴就提前產生而附著在半途中管線，油霧進給和配送的管線設計要能使油霧和空氣的混合流在一定的低速下流動，以避免上述擾流條件促使油霧的提前碰撞凝結，尤其是在管線的肘節帶彎曲處。
管線的設計細節方面，各廠家也會有不同的觀點。有的廠家將管線設計稍微朝向油霧的霧化產生源頭傾斜，如此一來，當油霧提前凝結成大油滴時，會流回到霧化器的油槽中。
但大部分的設計作法都是認為油霧系統的管線應該向軸承方向或其他需潤滑元件部分傾斜，以避免油滴流回到油槽裡頭。我們來看看，如果系統中的油滴可以流回到霧化器附近，那會有什麼問題產生呢？最大的顧慮是油品加速氧化的毛病。霧化後的滑油再回流，很容易快速的氧化（尤其是加溫過的）。長期的持續氧化後，油泥和漆膜隨之而生。
滑油霧化器和潤滑點之間的管線長度，按實際運用所需配送的油霧會有差異，而油霧的輸送則多少都會有些距離上的限制。油霧能被輸送的最大距離，按管線的大小、混合氣的流率、以及壓力降有關。混合氣的流動應維持層流、平順而非擾流，儘量減免油霧碰撞和大油滴的提前產生。在油霧的輸送過程中，為了有效減少細微油滴相互碰撞形成大油滴，提前自懸浮狀態中沉澱析出，油霧混合流的流速應該維持在每秒鐘25英呎以下。
油霧混合氣在管線中的流動狀態其物理的法則和滑油經由管線的狀態是很相似的。混合流的壓力要足以克服其本身的黏度遲滯力量（壓力落差）。先前提到油霧離開霧化器後，呈相當低壓經管線輸送（該壓力一般最高為1.44psi或者是74.6毫米汞柱）。霧化器到潤滑點之間的壓力落差當然要更低於此數值（潤滑點的典型壓力為0.54psi或者是28毫米汞柱，所以得以允許的壓力落差應為0.90psi或是46.6毫米汞柱）。當然，增加輸送管線的直徑，可以減少壓力落差的數值，但是管線直徑的尺寸大小也是有一定的限制的。
從油霧中析出(還原)潤滑油
用油霧給油方式作為各不同潤滑點的潤滑時，大致有三種途徑能將懸浮於油霧中的微小油滴集結作為潤滑使用。無論選用哪種方法來將油霧再集結，重要的是對於潤滑點的軸承和齒輪罩都需要有良好的通風，或者是將其密封裝置移除或是設法開個通氣孔穴，讓空氣得以自由的排出。為期能有效達到原先的通風設計，通氣孔最少應該有油霧凝結進入潤滑點管徑兩倍以上的面積大小。下列簡單介紹最常見的三種將油霧集結，以不同的程度還原成液態提供潤滑的接頭：
●直接霧化
如果潤滑處的運轉衝擊速度能達到形成擾流的條件（如此一來，油霧流的微小油滴能相互碰撞集結而還原成液態狀，在附著積聚在軸承表層），那麼油霧流便可以直接從分配系統進給到潤滑點。例如，常見的高速滾珠或滾柱軸承。
●部分凝結
齒輪、鏈條、和中低速的滾動軸承等其運轉條件無法產生足夠的擾流或碰撞速度不足以自油霧流中集結析出適量的滑油。在這些狀況下，可運用一些特別的配件裝置來促使平順的油霧流增加擾流的程度，這可以讓部分的油霧在進入潤滑點之前先凝結成油液狀。這些配件接頭的設計依照所需的流率而決定噴孔的數量和孔徑大小，同時也依照需求轉換成油滴量的擾流程度來決定其長度。
●全部凝結
如果是平軸承、滑件、立式或臥式滑道等其運作條件幾乎不可能有油霧凝結還原成滑油的機會，這些部分通常都需要用接頭或配合件來將油霧凝結還原成滑油，再以油液狀態供給潤滑油。這類型的配合件都是具有較長且細小口徑的高擾流產生裝置。由於內徑較小且較長，可能需要0.54psi或者是28毫米汞柱的壓力落差來將油霧轉換成滑油並排出，再以重力方式讓滑油滴落到需要潤滑的金屬表面上。
油霧潤滑系統的潤滑油
選用適當的潤滑油作為油霧系統的潤滑並非大問題，原則上能用於先進設備的潤滑油都可以油霧化使用。在霧化的應用上，最主要的顧慮是所產生的油霧四處瀰漫或大量噴濺的問題。舉個例來說，鋼廠軋機背滾軸承的潤滑，可經由軸承附近明顯的油霧或油氣噴濺的現象來判斷應該有適當的潤滑油量。
可是如果飛濺的油霧過量，那即便是一般最常用的潤滑油都會有安全衛生上的顧慮。從良好的工業安全衛生習慣來看，工廠內的空氣中油氣濃度應該要維持在規定的範圍以內（例如：每立方米五毫克以下或更低的數值）。如此的條件下，員工才不至於有油氣過量的威脅。
然而，工廠內的油霧凝結系統絕非百分百完美有效的，總可能會有部份油霧竄出污染廠內的空氣，所以定期的檢測空氣中的油氣濃度是絕不可缺少的作法。
專為油霧系統所研發的潤滑油，其最主要的特性是能減除過量油霧瀰漫的可能性。例如Mobil Mist Lube，含有特殊添加劑能夠有效的集結細小的油滴且在實際的運轉衝擊速度下增強其油潤金屬表面的能力。
Mobil Mist Lube這一類型的油霧潤滑油，包括有適用於各機件設備潤滑所需的黏度級數。如果選用較黏稠的ISO 220黏度油品作為潤滑，通常需要加熱以期建立適當有效的油霧。同時，為了克服加熱昇溫和滑油通入空氣霧化所連帶的油品氧化問題，油品具有優異的氧化穩定性，以減除油泥漆膜在霧化器和系統管線中的沉積。
操作注意事項
油霧系統的潤滑可以經由監控系統適當的壓力量測及記錄警示來確定穩定的潤滑效能。當然這些潤滑油系統絕非是毫無毛病的，需要有效的維修管理以持續順暢無誤的運轉。根據經驗記錄，油霧潤滑系統最主要的毛病發生在霧化器文氏管的堵塞。這經常是由於進入的空氣過濾不當所致。我們再進一步從引入系統的高壓空氣來看，這些高壓空氣常含有從壓縮機所帶來的微量壓縮機潤滑油、水分、管路中的碎屑、碳渣或污染塵土等。上述這些污染物質都必須在進入霧化器中小小的文氏管或加熱器之前過濾清除乾淨，否則就有可能形成油泥、漆膜、積垢等導致文氏管的堵塞。當然更積極有效的方法是對空氣壓縮機部分良好的維護保養，確定滑油過濾系統濾、分離器、集油器、除水裝置等正常的運作效能。如此一來，高壓空氣進入油霧系統時是絕對潔淨乾燥的狀況。
油霧系統的進氣過濾器要按製造廠家的建議定期更新保養。但縱使這些過濾芯都按規定更新，因使用時間、作業環境、運轉條件等因素的影響還是會有積垢堵塞的案例發生。我們的技術資料記錄裡頭，曾有一鋼鐵廠甚至需要每個月固定拆卸油霧化器來清除污染積垢。而另一家大型紙廠則是執行每隔半年的全部油霧化器清理排程。那麼油霧化器到底是每隔多久清潔一次呢？清除油霧化器的頻率應該是按供給空氣的潔淨程度、空氣或滑油加熱設計及設定溫度、滑油的特性和品質、整個系統的設計、以及使用的空氣量等而不同。（上述的鋼廠認為，按月維護油霧化器所費的工夫成本，遠低於拉長清除維護間隔，軋機背滾軸承故障造成的損失。所以他們持續執行這個花費相對微小的作業方式。）
另一個可能產生的毛病，是在油霧化器內部本身所產生的油泥漆膜。油槽內的加熱組件如果沒有作最佳的調整，加過溫的空氣會促使整體油溫上昇加速氧化狀況。所以使用加溫的空氣應該要維持適用的溫度，以達油霧的需求，而勿超過需求的溫度（一般而言，最高勿超過80℃）。油槽中浸入於油中的加熱空氣管線，最好在設備起動時加溫使用，以及操作中用以維持油溫的穩定。其他時間儘可能的切斷熱源，如此可避免過熱氧化和能源的損失浪費。加熱裝置的設計，也儘可能維持低功率並以較長時間的升溫為佳。
設備機件的設計運作都非絕對完美可靠的。需定期的檢視維修各零組件能夠運轉順暢，提供適當的潤滑效能，各通氣口的空氣流通順暢，管線通暢無阻塞或裂隙，同時流竄或洩漏的油氣要有效的控制。