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论一项润滑经济新技术 的节能环保可持续发展道路

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  一、前言

  国际权威机构估称:“全世界全部生产能源所产生的能量有33~50%消耗在摩擦上。”另外造成设备失效的原因,磨损排第一。

  人类为降低摩擦和磨损采取润滑措施。由于润滑措施被广泛应用,上世纪六十年代西方提出“润滑经济”理论,西方各国经济效益得到快速发展,特别是日本在上世纪中叶大力推广“润滑经济”,使整个国家经济跃上一个新台阶。

  近年来,一种新材料——“金属抗磨修复剂”的发明问世,攻克了机械设备在不解体、运行中的再制造难题,为设备降低磨损、提高能效提供了新的途径,为社会带来的是节能、降耗、除污染,是可持续发展的“润滑经济”新技术。

  二、润滑经济

  润滑经济是一门新兴经济学科。润滑经济学,简单来说是运用先进润滑技术,减少摩擦、磨损,降低设备事故、延长设备使用寿命,已达到节能减排、提高经济效益之目的一门新兴经济学。

  “润滑经济”是摩擦学研究的必然。摩擦学是研究相对运动的作用表面的摩擦,磨损和润滑以及三者之间相互关联的理论与应用的一门边缘性学科。我国对摩擦学研究正在快速发展,同时摩擦学中也出现一些误区,把摩擦力损失估算的太少。

  笔者走访了几家大型生产齿轮箱企业,有的企业测量方法不对,凑用书上的95%~99%,有的企业没有做台架试验,根据齿轮精度套用书本上的平均效率。因此我国生产齿轮箱的企业绝大多数过高的标注齿轮传动效率,这实际上把“润滑经济”的门堵死了。

  摩擦即为两接触面运动时的受阻现象,阻力为摩擦力,

  摩擦力(F)=摩擦系数(μ)× 法向负载(N)

  由上述公式看出,在法向负载不变的情况下,摩擦系数大小,决定了摩擦力大小。如果摩擦力很小很小,人们就会忽视它,实际上全世界生产的全部能源所产生的能量有1/3~1/2消耗在摩擦上,如此巨大的节能潜力和经济发展空间也被人们忽视了。

  三、润滑油添加剂

  润滑油添加剂是润滑经济核心力。降低摩擦、减少磨损最有效的方法就是润滑,采用先进的润滑技术,可使机械设备在苛刻的条件下稳定的工作,提高机械效率和能源利用率,减少设备维护费用、停工损耗和成本,从而提升经济效益,这也是润滑的核心力。随着社会发展,仅仅通过挑选原油类型及改进加工方法的润滑技术已经远远不能满足需求。因此,在油品中加入添加剂已经成为提高润滑油质量、增加品类的主要润滑技术方法。

  市场上的润滑油品种无数,价格也千差万别。所有的润滑油都是基础油加添加剂,因此,通俗的说来润滑核心力的先进与否,是由添加剂决定的。添加剂技术被西方发达国家作为核心机密高度控制着,路博润、雅富顿、润英联和雪弗龙奥伦耐是全球著名的添加剂生产商,控制了世界上98%的添加剂份额,世界上具有研发能力的添加剂生产商屈指可数,南京俩湖科技有限公司有幸成为其中一员。

  添加剂生产商们致力于研究出具有低的摩擦系数、高的抗磨性的润滑油添加剂,其原因在于:只有通过添加剂技术才可以不断节省因摩擦力的存在而耗散的能量、降低因磨损而引起的维修费用以及因停工检修所引起的损失,减少备件的生产、贮运所耗用的资源,从而获取巨大的经济效益。

  随着现代机械设备向高功率高负荷高压高寿命的方向发展以及人类对自身环境的要求和健康意识的不断提高,传统的抗磨添加剂由于其功能的单一性以及对环境具有污染甚至毒性而面临严峻考验,在这种情形下,研究新型的多元化复合型添加剂就成为展趋势。

  目前,市售化学添加剂多是以不断消耗摩擦表面的铁元素为代价的化学腐蚀成膜技术,它们的作用实际是一种“受控腐蚀”,这种局限性尚无新的突破。而市售物理添加剂主要是非油溶性的,由悬浮在油中的固体微粒组成的无机化合物,具有抗高压、减低摩擦力、分散应力集中、抗氧化性和化学惰性等特点,它们突破了油脂润滑的有效极限,对金属无腐蚀,机理是:固体润滑剂形成的物理吸附膜,通过表面微观填平达到逐步修复金属表面目的。固体润滑是一种高新技术的物理摩擦改进剂。尤其是“二硫化钼”近年来其颗粒度、分散稳定性等制造技术,取得突破性进展,其减磨、极压性能较好,越来越受到人们重视。

  四、润滑经济新技术

  “金魔”牌金属抗磨修复剂是润滑经济新技术之一。“金魔”牌金属抗磨修复剂的问世是本世纪重要发明之一,毫不夸张的形容,它的出现将成为润滑经济最具竞争力的。

  早在上世纪六十年代,就出现了一种新的抗摩减磨工艺——金属磨损自修复技术,它以润滑剂为载体,将一种矿物粉体添加剂输送到摩擦表面,在摩擦力的作用下与金属表面发生化学反应,生成一层耐磨的类金属陶瓷保护层。该项技术所使用的修复剂主要成分为矿质羟基硅酸镁,辅助成分为催化剂和其他添加剂。该修复剂不与油品发生化学反应,不改变油的粘度和性质,使用中无毒副作用,对环境和人体无害,在摩擦磨损条件下可以在机械零件表面上生成减磨性能优异的金属陶瓷保护层,避免摩擦副金属表面的直接接触,使摩擦表面硬度提高,粗糙度降低,摩擦系数大幅度下降,从而达到修复及抗磨作用。但由于它是从几十种矿石原料中提纯而来,造价昂贵、难以普及,仅仅存在于发达国家的军事用途上。

  2005年,南京俩湖科技有限公司领先于世,首次采用化学合成的方法制备出一种生产成本较低、性能稳定的金属抗磨自修复材料——“金属抗磨修复剂”,并于当年注册商标“金魔”,随后获得国家发明专利。该项技术综合了化学修复剂和物理修复剂的优点,克服了化学修复剂的腐蚀和物理修复剂的修复层太薄的缺陷。其机理是利用摩擦功(能)在活化剂,催化剂共同作用下,在摩擦副表面进行微烧结、微冶炼,使表面烧结一层金属陶瓷层,实现机械设备在运行中的不解体修复。修复层厚度,经国家权威部门检测达到了15微米以上,比二硫化钼修复层厚150倍以上。减少设备维修次数,降低维修成本,延长使用寿命,提高和长时间保持设备精度。并使摩擦副的摩擦系数大幅度降低,(润滑油的摩擦系数一般为0.125~0.129,国外曾宣布过二硫化钼的最低摩擦系数为0.07,国家权威部门宣布“金魔”牌金属抗磨修复剂的摩擦系数为0.0487)从而给机械运动节能减排留下很大空间。“金魔”牌金属抗磨修复剂问世以来,所获大、小各类奖项不胜枚举:

  2007年1月11日通过解放军南京军区装备部和中国机械联合会组织的由中国工程院徐滨士院士为主任的科学技术成果鉴定委员会的鉴定,专家一致认为该技术是一种高性价比的具有自主知识产权的国内领先、国际先进的抗磨修复材料技术。

  2007年2月,获得中国机械工业联合会和中国机械工程协会联合颁发的“中国机械工业科学技术奖”。

  2007年9月获得中国人民解放军总装备部颁发的“军队科技进步奖”。

  2010年3月21日,再一次通过由国家能源局组织在北京召开有徐滨士院士为组长,中国煤炭协会胡省三会长为副组长的“金魔”牌金属抗磨修复剂的应用专家论证会,得到专家一致高度评价。专家组认定:该项技术归属于润滑经济范畴,其核心是环保、节能,使用该项技术的设备均有节能效果,最少的也在5%以上,使用单位获得明显的经济效益。国家能源局在国能综科技[2010]54号文件中要求加快推广这项节能新技术。

  2012年6月9日,在京召开全国交通运输节能减排优秀成果推广大会上,获得 “2012年度全国交通运输节能减排优秀成果奖”。

  2013年5月作为“上海市节能产品”被上海市科委推荐使用

  2015年以来先后被被德阳市、淮安市、杭州市等地作为“节能产品”被政府有关部门推荐使用。

  2017年上海市经信委拟将“金魔”牌金属抗磨修复剂列入环保补贴目录产品。

  作为“金魔”牌金属抗磨修复剂的发明者和生产商——南京俩湖科技有限公司,是江苏省和南京市认定的科技型企业,公司发展至今,拥有占地规模25亩的自建厂房和研发基地,名下大小专利十数个,依托部队实验基地,紧密联系高校科研院所,致力于民族工业的复兴与可持续发展。

  十几年来“金魔”牌金属抗磨修复剂在我国钢铁、矿山、化工、建材、纺织、运输、车船等行业使用润滑油(脂)的设备上进行了大量应用,都获得显著效果,从修复上、节能上、止漏上所取得的成功是业内翘楚,无人可用望其项背。

  五、最具竞争力的润滑经济新技术

  “金魔”牌金属抗磨修复剂是最具竞争力的润滑经济新技术。它的功效有以下几个方面:①齿轮磨损修复、恢复精度;②摩擦副抱死的智能修复、恢复生产;③轴瓦修复、节约电费;④设备降温、耗电量下降;⑤延长油品寿命、节约用油;⑥解决渗漏油、降低噪音;⑦减少碳排放绿色环保;⑧攻克风力发电中的难题、多发电。和其他润滑技术产品相比,存在六大优势:

  优势一、应用中的高科技专利保护。“金魔”牌金属抗磨修复剂是具有完全独立自主知识产权的发明专利产品,产品专利号ZL 200510041221.4,在我国知识产权法律保护下,可以确保产品的排他性和客户使用效果。

  优势二、生产中的低成本原料稳定。“金魔”牌金属抗磨修复剂彻底摆脱了从多种矿物粉中筛选提取的过程,采用人工化学合成,提取工艺简单,成份稳定,生产成本低,价格便宜,具有高性价比的优势。

  优势三、使用中的修养合一新技术。“金魔”牌金属抗磨修复剂可在设备不解体、正常工作状态中,自动修复磨损面,可以自动调整修复层厚度,实现了“使用中的修养合一”理想目标,避免了停工损失,提高了设备的精度、寿命,显著降低维修成本。

  优势四、低摩擦下的新理念润滑。该技术从根本上改变了传统的摩擦理念,大大降低摩擦系数,减少振动和噪音,大量节约人力、物力和资源,节能效果显著,延长润滑油使用期1-2倍以上。能使老设备焕发青春,新设备精度、噪音等技术提高了一个档次。经有关权威专家检测认定,该技术材料摩擦系数低,使用后的基体表面硬度提高、耐高温、耐腐蚀、修复快,为企业设备使用节约用油,节省能耗电费等效果显著

  优势五、修复中的环保优技术。在动力设备上使用“金魔”牌金属抗磨修复剂,除使摩擦副在延长使用寿命外,同时能达到强化密封,改善燃烧性能,减少废气的排放、增强动力、节约能源、降低设备噪音和保护环境的功效。“金魔”牌金属抗磨修复剂从生产到使用,全过程无三废产生,是真正意义上的环保修复技术产品。

  优势六、不脱落的高效能产品。到目前为止社会上使用的各类型添加剂,均是油溶性的,属于有机物,是对润滑油的再次处理。改善油的理化性能,并能在摩擦副表面形成具有较强抗剪能力的薄膜,由于材料吸附在摩擦表面,所以称为有膜技术。但是这种有膜技术运转时由于受高温、冲击负荷等因素影响,容易产生老化、断裂、脱落。有危害设备安全的可能。通常使用一段时间后必须清洗,清洗费用将增加使用成本。“金魔”牌金属抗磨自修复技术属于无膜技术,能自动修复磨损部位,修复部位与原基体无明显界面,不会脱落,优于市售其他产品。

  六、“金魔”牌金属抗磨修复剂的可持续发展应用

  在风力发电上的应用。“金魔”牌金属抗磨修复剂解决了双馈式风力发电机上公认的三大世界难题:一是变速箱漏油;二是内阻逐渐增大,功率特征曲线逐渐下降;三是腐蚀。同时,直驱式发电机轴承温度过高等问题,使用“金魔”技术后全部迎刃而解。为解决齿轮箱漏油造成的风力发电机燃烧事故,浙江运达股份有限公司在张北风电场800KW风电试验机组机械传动(增速箱)部位上添加 “金魔”牌金属抗磨修复剂,以期达到机械传动部位的轴封渗漏油进行修复。从2012年4月1日在增速箱内加入修复剂,到8月22日,浙江运达公司出具了达到预期的修复效果的判断报告。2012年11月在内蒙多伦风电场 ,中国东方电机杭州新能源分公司生产的1.5兆瓦直驱式196号风力发电机。仅投产1年轴承温度过高,限载发电,该轴承为瑞典进口的SKF轴承(SKF的全称是“Svenska Kullager-Fabriken”中文音译名称为“斯凯孚”;SKF集团总部设立于瑞典哥特堡,是轴承科技与制造的领导者。 ),经过三方协商后,在该轴承使用的润滑脂中添加“金魔”牌金属抗磨修复剂,经过4个月的运转证明轴承修复,能满载发电,轴承温度也正常,同时功率特征切线明显上升(即,同样风速下多发电)。

  在城市节能上的应用。2014年5月,“金魔”牌金属抗磨修复剂在鼓楼医院冷却塔上使用,节电5.8%,噪音明显降低,环境温度下降显著。2015年12月24日至2016年1月19日期间,苏宁集团新街口店在店内四楼两组自动扶梯上使用“金魔”牌金属抗磨修复剂,对比结论如下:加注“金魔”后B1号扶梯比加注前平均节电8.29%,B2号扶梯比加注前平均节7.62%。而未加注“金魔”的A1、A2号扶梯则电流无变化。按照一天工作13h、功率7.5KW、电费0.87元/KW/h计算,B1号扶梯B1号扶梯就年节约电费2566元,B2号扶梯年节约电费2358元。

  降低城市污染的应用。2016年8月,国家环保总局机动车排污监控中心(中国环境科学院汽车实验室)对“金魔”牌金属抗磨修复剂在车辆上的应用进行检测,并且首次添加了PM2.5的测试,得出结论:碳排放下降近90%,PM2.5下降50%以上。专家称:“我们这些年监测的燃油添加剂有2000多种,往往是一个排放指标降了就会导致另一个排放指标的提升,但 “金魔”能做到所有的排放指标均下降,真是一个奇迹”。

  节电效果的测试应用。2017年3月,上海市节能环保服务业协会委托上海电科系统能效检测有限公司,在上海宝山钢铁股份有限公司钢管条钢事业部电炉厂1号除尘风机上检测“金魔”牌金属抗磨修复剂的节能效果,得出结论是:相同工况下1号除尘风机以年运行时间6720h计算,预计年节能量416640kwh,节能率5.3%,轴承震动值下降0.02mm/s,相对差值为1.96%,轴承温度下降3度,相对差值4.76%。

  七、结论

  “金魔”牌金魔抗磨修复剂,是我国先进的润滑技术材料,适用面广,全社会广泛推广应用,既能取得显著的节能减排效果,又能达到全面提高经济效益之目的,是润滑经济技术门类中最具竞争力的发明专利产品,具有可持续发展性。

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