油液監(jiān)測(cè)技術(shù)在設(shè)備管理與維修中的應(yīng)用

上海潤(rùn)凱油液監(jiān)測(cè)有限公司 周洪澍，岳奇賢，李 南

闡明了油液監(jiān)測(cè)的內(nèi)涵及其給主動(dòng)維修和預(yù)知維修提供的數(shù)據(jù)支撐作用，并通過(guò)案例分析了其在設(shè)備潤(rùn)滑管理中的作用。

一、前言

主動(dòng)維修是由美國(guó)俄克拉荷馬州立大學(xué)Fitch博士創(chuàng)立，近年新發(fā)展起來(lái)的一種科學(xué)的設(shè)備維修模式，以期在設(shè)備整個(gè)使用壽命中實(shí)現(xiàn)設(shè)備的零故障。

主動(dòng)維修著重監(jiān)測(cè)可能導(dǎo)致材料損壞的根源性參數(shù)，其中與潤(rùn)滑磨損緊密相關(guān)的是油液污染度、油品性能以及溫度變化等。油液監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)預(yù)知性維修的手段之一，可在事后維修中用來(lái)分析機(jī)械零件失效原因，有助于延長(zhǎng)設(shè)備使用周期，在定期維修中可以幫助管理人員合理延長(zhǎng)檢修周期。

二、油液監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容與手段

1.理化指標(biāo)

潤(rùn)滑油使用周期可分為3個(gè)階段：新油、在用油、廢油。在不同階段，其檢測(cè)的項(xiàng)目和要求有所不同。

(1)新油：應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)在用油：理化指標(biāo)檢測(cè)項(xiàng)目應(yīng)偏重測(cè)定油品質(zhì)量變化趨勢(shì)。

(3)廢油：各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均超標(biāo)，只有經(jīng)過(guò)油品再生處理后按質(zhì)對(duì)口使用。

2.光譜分析

新油的金屬成分來(lái)源于添加劑，在用油中的金屬成分除添加劑外更多的是來(lái)源于機(jī)械零件磨損與污染。因此，測(cè)試潤(rùn)滑油中金屬的含量及變化趨勢(shì)，可以了解在用油受到的污染及設(shè)備磨損程度。

設(shè)備在投入使用前，除對(duì)所選用的油進(jìn)行各種理化指標(biāo)測(cè)試外，還應(yīng)檢測(cè)油中金屬的含量，并做好記錄存檔保留。這對(duì)檢驗(yàn)新油質(zhì)量、按質(zhì)換油及設(shè)備故障分析工作都有參考價(jià)值。

常用的金屬元素分析法有轉(zhuǎn)盤(pán)電極發(fā)射光譜法(RDE)、等離子發(fā)射光譜法(ICP)、X射線(xiàn)熒光光譜法(XRF)、原子吸收光譜法(AAS)等，可根據(jù)不同的檢測(cè)目的選用。

3.PQ指數(shù)測(cè)試

PQ儀主要用于測(cè)試潤(rùn)滑油中鐵磁性顆粒的濃度，具有快速、便攜、樣品代表性好、測(cè)試范圍較寬等特點(diǎn)。

PQ測(cè)試法可測(cè)出潤(rùn)滑油中所有鐵磁性顆粒的大與小，彌補(bǔ)了光譜分析時(shí)可能丟棄部分大顆粒導(dǎo)致結(jié)果偏差的不足。如果將兩種方法結(jié)合，會(huì)得到理想的效果。

4.紅外光譜分析

紅外光譜主要用于分析有機(jī)化合物的基團(tuán)，對(duì)在用油使用過(guò)程中發(fā)生的氧化衰變趨勢(shì)常用羰基吸收峰作為判據(jù)，對(duì)污染引起的衰變也可從紅外光譜不同波數(shù)的吸收峰做出判斷。

紅外光譜分析已有多種實(shí)驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)潤(rùn)滑油的品種和用途加以選擇，如監(jiān)測(cè)在用油的氧化和污染常用的標(biāo)準(zhǔn)是ASTME2412。

利用紅外光譜可以識(shí)別新油的類(lèi)型(礦物型或合成型)及質(zhì)量(應(yīng)含的添加劑類(lèi)別)、油品的真?zhèn)巍⒂推肥褂弥刑砑觿┑南陆?、油液污染的原因等。在定期換油和按質(zhì)換油管理中，可用來(lái)判斷油品是否可以繼續(xù)使用。紅外光譜的不足在于無(wú)法進(jìn)行精確的定量分析。

5.鐵譜分析

鐵譜分析主要用來(lái)對(duì)異常磨損顆粒進(jìn)行圖像分析，可直接觀測(cè)油中金屬顆粒的尺寸、幾何形態(tài)、顏色、數(shù)量及分布狀態(tài)等。將紅外光譜分析和鐵譜分析兩種方法結(jié)合使用，則既可定性又可定量，既可監(jiān)測(cè)以小尺寸顆粒為主的正常磨損狀態(tài)，又可監(jiān)測(cè)以大尺寸顆粒為主要特征的異常磨損狀態(tài)。在設(shè)備出現(xiàn)異常磨損或失效停機(jī)時(shí)，鐵譜分析可以發(fā)揮其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。

該方法需具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)人員操作，費(fèi)用較高，所以在設(shè)備正常磨損階段不建議采用。

6.油品污染度測(cè)試

油品的污染源分內(nèi)部和外部?jī)煞N，內(nèi)部污染源于油本身的氧化劣變物，如積碳、油泥、漆膜等；外部污染有來(lái)自密封不良導(dǎo)致的粉塵、水及燃油、纖維的侵入及摩擦副產(chǎn)生的金屬磨粒等。因此，經(jīng)常監(jiān)測(cè)在用油的污染水平，判斷產(chǎn)生污染的原因并及時(shí)處理，是油液監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

測(cè)試油品污染度常用的方法有重量法、濾膜法、遮光法、光散射法和光學(xué)顯微鏡法，可做定性、半定量、定量等分析，可根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的工況和工作環(huán)境加以選擇。

顆粒計(jì)數(shù)器法可精確計(jì)出單位體積油中所含顆粒的準(zhǔn)確數(shù)值，特別適用于對(duì)清潔度要求較高的油品，如液壓油、汽輪機(jī)油、壓縮機(jī)油、變壓器油等的污染度檢測(cè)，而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油和齒輪油這類(lèi)黏度較高、污染較重的油品，可選用顯微鏡法。

三、油液監(jiān)測(cè)故障診斷案例分析

1.液壓系統(tǒng)失效

某深水港碼頭的一艘打樁船，其液壓系統(tǒng)處于連續(xù)作業(yè)的狀態(tài)。某天深夜操作工發(fā)現(xiàn)油和油位降低，補(bǔ)加了一桶新油，但第二天就出現(xiàn)了意外停機(jī)的重大故障。緊急采集油樣送檢，經(jīng)光譜分析、紅外與鐵譜分析并進(jìn)行理化指標(biāo)分析后確認(rèn)，該故障系因添加的新油中含有工業(yè)廢油而導(dǎo)致在用油嚴(yán)重污染引起的。該故障導(dǎo)致進(jìn)口液壓系統(tǒng)報(bào)廢，損失超過(guò)100多萬(wàn)元。

2.船用主機(jī)磨損狀態(tài)診斷

某遠(yuǎn)洋集裝箱船在一次啟航前的例行巡檢中，發(fā)現(xiàn)機(jī)油濾器上出現(xiàn)了大量金屬顆粒物，故當(dāng)即決定拋錨待命，等待主機(jī)滑油分析結(jié)果出來(lái)后再確認(rèn)該船能否繼續(xù)航行。

經(jīng)過(guò)對(duì)比分析在用油、新油和濾器沉積物3個(gè)樣品，確定在用油品和發(fā)動(dòng)機(jī)磨損狀態(tài)均屬正常，濾器上的沉積物來(lái)源于非主機(jī)系統(tǒng)?；诳煽康姆治鼋Y(jié)果，該船決定按時(shí)起航，避免了盲目停航造成的多重?fù)p失。

3.船用舵機(jī)磨損故障診斷

某船舶公司新造的兩艘船在試航過(guò)程中發(fā)現(xiàn)舵機(jī)運(yùn)行異常，抽取油樣送檢以查找原因。

通過(guò)光譜和鐵譜分析發(fā)現(xiàn)，其中一艘船的左、右舵機(jī)均發(fā)生嚴(yán)重異常磨損，而另一艘船的右側(cè)舵機(jī)磨損異常，但左側(cè)舵機(jī)的磨損狀態(tài)正常。通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)是裝配中存在的問(wèn)題后，重新組裝后問(wèn)題得到了解決。

4.發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)泄漏

某發(fā)電廠共有5臺(tái)60萬(wàn)kW發(fā)電機(jī)組，某年其中1臺(tái)機(jī)組發(fā)現(xiàn)異常后即取油樣送檢。根據(jù)光譜、紅外和理化分析結(jié)果判斷該機(jī)組的冷卻系統(tǒng)發(fā)生了泄漏，而在用油雖10年未換，理化指標(biāo)和紅外光譜分析顯示該油當(dāng)前使用性能仍正常，無(wú)需更換，避免了5臺(tái)機(jī)組盲目停機(jī)換油造成的浪費(fèi)。

5.提高加工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備潤(rùn)滑管理

某大型汽車(chē)飾件廠自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)共擁有百余臺(tái)壓鑄設(shè)備，設(shè)備故障率一直較高。通過(guò)油液監(jiān)測(cè)獲得的實(shí)際數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)以前的油品管理混亂和在用油污染嚴(yán)重等問(wèn)題。為了改變這種情況，工廠加強(qiáng)了潤(rùn)滑管理、減少油品種類(lèi)、提高油品過(guò)濾凈化處理，并多次發(fā)現(xiàn)和及時(shí)排除了各種設(shè)備早期故障，使設(shè)備故障率明顯下降，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。