發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的監(jiān)管與更換

張 冉，趙 寧，邵長(zhǎng)彬，李建鵬，張軍博

中國(guó)石化勝利油田分公司技術(shù)檢測(cè)中心 （山東 東營(yíng) 257000）

運(yùn)動(dòng)和摩擦、磨損、潤(rùn)滑的密切關(guān)系，近幾年來(lái)，油田的生產(chǎn)設(shè)備向著高精度、高效率、超大型、高速、重載、節(jié)能等方面發(fā)展，導(dǎo)致機(jī)械中摩擦部分的工況更加嚴(yán)酷，潤(rùn)滑變的極為重要。越來(lái)越多的高品質(zhì)潤(rùn)滑油被用到設(shè)備中，越是先進(jìn)的設(shè)備所用的潤(rùn)滑油及相關(guān)部件精度越高、價(jià)格越貴。潤(rùn)滑油的價(jià)格從每千克幾元到幾十萬(wàn)元不等，高檔油幾乎到了滴油成金的程度。如果確定了不同設(shè)備的換油周期，設(shè)法延長(zhǎng)換油周期，就可以節(jié)省購(gòu)置潤(rùn)滑材料的費(fèi)用，同時(shí)避免設(shè)備因使用變質(zhì)潤(rùn)滑油而導(dǎo)致的機(jī)械故障。因此，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油在設(shè)備運(yùn)行中的品質(zhì)變化，延長(zhǎng)潤(rùn)滑油的使用周期，實(shí)現(xiàn)按質(zhì)換油，對(duì)于提高設(shè)備的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的意義[1-3]。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

選取某作業(yè)公司的特種車輛為研究對(duì)象，對(duì)潤(rùn)滑油的使用全過程進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)整個(gè)過程中的疑問點(diǎn)進(jìn)行分析。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)用潤(rùn)滑油的換油周期，在設(shè)備的說(shuō)明書上有要求，但是在生產(chǎn)實(shí)踐中，使用的油品從質(zhì)量等級(jí)、品牌、基礎(chǔ)油和調(diào)配方法等均未與說(shuō)明書完全吻合，因此說(shuō)明書上的換油千米數(shù)，只能是一個(gè)大概的參考值，一般情況下，為了保證設(shè)備的可靠運(yùn)行，這個(gè)參考值被人為的縮短。以發(fā)動(dòng)機(jī)為例從統(tǒng)計(jì)數(shù)字看，我國(guó)的各種發(fā)動(dòng)機(jī)換油周期都在1 500h左右，即每運(yùn)行1 500h，潤(rùn)滑油需更換一次。而同等情況下，歐洲的換油周期可長(zhǎng)達(dá)3 000h，差異非常大。另一種情況是根據(jù)操作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)定，有經(jīng)驗(yàn)的操作者會(huì)在設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，通過手捻、鼻嗅、看顏色等感觀判斷的方法來(lái)對(duì)在用的潤(rùn)滑油進(jìn)行是否換油的判斷，雖然能起到一定的作用，但是誤差很大。這樣在是否需要換油的環(huán)節(jié)上，就存在著2個(gè)極端：在潤(rùn)滑油還可以繼續(xù)使用時(shí)，卻將其換掉；在潤(rùn)滑油受到嚴(yán)重污染時(shí)，得不到及時(shí)更換，造成設(shè)備潤(rùn)滑不良，磨損加劇，動(dòng)力性能下降，設(shè)備換油周期和修理間隔縮短，使得設(shè)備壽命周期費(fèi)用上升，還經(jīng)常由于潤(rùn)滑不良引發(fā)故障而耽誤生產(chǎn)[3]。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)潤(rùn)滑油更換過程的調(diào)查分析表明，現(xiàn)行的換油方法缺少對(duì)設(shè)備清洗的步驟。傳統(tǒng)的方法是將原潤(rùn)滑油放掉，清洗油底殼（甚至不進(jìn)行清洗），再注入新的潤(rùn)滑油并更換濾芯。這樣殘存在潤(rùn)滑油道（油底殼）中的機(jī)械雜質(zhì)、結(jié)膠物等很快就混入新加入的潤(rùn)滑油內(nèi)，造成潤(rùn)滑油早期劣化，潤(rùn)滑性能下降，使設(shè)備磨損得不到有效的緩解。另外，一般發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油濾芯也只能過濾最小25μm的粒子，而發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的金屬、結(jié)膠物等小于25μm的微粒子則繼續(xù)流滯聚積在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的各機(jī)油管路、機(jī)油泵和油底殼中，更換機(jī)油時(shí)不能清除掉這些微粒，容易造成機(jī)油污染，嚴(yán)重影響機(jī)油的潤(rùn)滑性能，換油周期縮短，增加了成本。

2 影響換油周期因素分析

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)實(shí)現(xiàn)按質(zhì)換油的諸因素進(jìn)行廣泛的分析，繪制了影響因素關(guān)聯(lián)圖，如圖1所示。

3 改進(jìn)措施

針對(duì)所分析出來(lái)的影響換油周期的主要因素，結(jié)合具體檢測(cè)過程中的實(shí)際情況，同現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)和設(shè)備管理人員共同制定了對(duì)策措施如下：

1）規(guī)范取樣方式：改進(jìn)前，是用油尺從油尺孔蘸取少量的油樣，不具備代表性。改進(jìn)后，使用專用取樣器和取樣管，可以通過機(jī)油尺孔采取具有代表性的油樣。

2）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行快速油品分析儀的使用培訓(xùn)：利用快速油品分析儀，對(duì)在用的油品進(jìn)行分析，其體積小，操作簡(jiǎn)單適合現(xiàn)場(chǎng)使用。改進(jìn)前，部分操作人員對(duì)儀器的操作不正確，致使測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。改進(jìn)后，現(xiàn)場(chǎng)人員可以熟練正確地操作儀器，把檢測(cè)數(shù)據(jù)作為換油的參考依據(jù)[4]。

圖1 換油周期短的影響因素

3）對(duì)取樣器進(jìn)行改進(jìn)：從設(shè)備的油底殼中取出油樣，是對(duì)在用油進(jìn)行分析的必要步驟。改進(jìn)前，是將塑料的取樣瓶旋緊在取樣器上，實(shí)現(xiàn)取樣器和取樣瓶的密封，通過取樣器排出空氣，形成局部真空，抽出油底殼中的油樣。因?yàn)樗芰系娜悠壳逑蠢щy，為了不影響再次取樣的效果，對(duì)清洗不干凈的取樣瓶只能拋棄，淘汰率達(dá)80%以上，成本較高。改進(jìn)后，巧妙地利用硬質(zhì)塑料，加工了一個(gè)在取樣器和玻璃瓶之間的連接件，采用超聲波清洗方便且可重復(fù)使用的玻璃瓶代替了需要專門定做且淘汰率高的塑料瓶，節(jié)省了分析監(jiān)測(cè)的成本，如圖2所示。為了解決玻璃瓶易碎、油樣易撒的缺點(diǎn)，制作了取樣箱，取樣箱可同時(shí)裝盛9個(gè)油樣和取樣器，具備較高的強(qiáng)度，方便到偏遠(yuǎn)的作業(yè)場(chǎng)所取樣。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)取樣瓶和取樣器

4）建立換油的標(biāo)準(zhǔn)：改進(jìn)前，快速油品分析儀只能給出一個(gè)相對(duì)的數(shù)值變化，無(wú)法確定究竟是偏離原點(diǎn)幾個(gè)格才能說(shuō)明潤(rùn)滑油的品質(zhì)發(fā)生了質(zhì)的變化。選取了5臺(tái)斯太爾工程車，每運(yùn)行1 000km進(jìn)行運(yùn)動(dòng)黏度、水分、開口閃點(diǎn)、機(jī)械雜質(zhì)、酸值5項(xiàng)理化指標(biāo)的分析，通過這5項(xiàng)指標(biāo)來(lái)判斷油品是否可以繼續(xù)使用。再把此時(shí)的快速分析儀的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)起來(lái)，經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)試驗(yàn)，得出當(dāng)電流偏離遠(yuǎn)點(diǎn)20μA的時(shí)候,潤(rùn)滑油的質(zhì)量已經(jīng)產(chǎn)生質(zhì)的變化,不可繼續(xù)使用[5]。改進(jìn)后，量化了快速油品分析儀來(lái)指導(dǎo)換油時(shí)的確切數(shù)據(jù)。目前油田的設(shè)備普遍使用了質(zhì)量等級(jí)為CD以上的油品，且用單級(jí)油代替了多級(jí)油，油品的黏溫特性進(jìn)一步提高，油田的道路情況和發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量都在不斷改善，通過對(duì)在用油的分析，換油周期比經(jīng)驗(yàn)值延長(zhǎng)了2 000～3 000km。

5）清洗設(shè)備的潤(rùn)滑系統(tǒng)：改進(jìn)前，每次更換機(jī)油時(shí)，僅僅是放掉舊機(jī)油更換新機(jī)油，黏附沉積在油底殼及潤(rùn)滑油道的污垢得不到及時(shí)的清洗，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，機(jī)械雜質(zhì)、積碳和結(jié)膠物的增加，造成潤(rùn)滑油劣化速度加快，設(shè)備潤(rùn)滑不良，磨損加劇，動(dòng)力性能下降，設(shè)備換油周期和修理間隔縮短，使得設(shè)備壽命周期費(fèi)用上升，還經(jīng)常由于潤(rùn)滑不良引發(fā)故障而耽誤生產(chǎn)。改進(jìn)后，良好的清洗可防止新機(jī)油使用前的污染，延長(zhǎng)潤(rùn)滑油的使用壽命。同時(shí)可去除潤(rùn)滑系統(tǒng)中的一些硬性雜質(zhì)，減少設(shè)備的磨損，同時(shí)拓展了潤(rùn)滑油道的過流量，使足夠的潤(rùn)滑油到達(dá)各潤(rùn)滑表面，使設(shè)備處于良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行阻力，降低燃油消耗率，保持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度處于一個(gè)合適的狀態(tài)。這對(duì)降低排氣污染，增加發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行動(dòng)力是很有幫助的。

6）利用光譜和鐵譜分析技術(shù)進(jìn)行故障診斷：改進(jìn)前，換出的廢油只能拋棄處理，無(wú)任何利用價(jià)值。改進(jìn)后，利用先進(jìn)的超譜M油料光譜分析儀和直讀式、分析式鐵譜儀從廢油中獲取大量的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)信息。得出該設(shè)備潤(rùn)滑油中各種元素含量在一段時(shí)期內(nèi)的趨勢(shì)圖，通過對(duì)趨勢(shì)圖的分析可以判斷出該設(shè)備各磨損部件的磨損部位和磨損程度，以及潤(rùn)滑油是否清潔有無(wú)酸化變質(zhì)的情況。圖3為某設(shè)備7個(gè)月元素光譜分析結(jié)果。

圖3 元素含量光譜分析

通過對(duì)在用潤(rùn)滑油的鐵譜分析，可以定量的分析出潤(rùn)滑油中大小磨粒的尺寸、磨損烈度等。進(jìn)而通過分析式鐵譜儀和電子顯微鏡對(duì)潤(rùn)滑油中鐵磁性磨粒的形態(tài)、磨損原理、尺寸進(jìn)行定性的分析，如圖4所示。

4 結(jié)論

1）通過改進(jìn)措施的實(shí)施，發(fā)動(dòng)機(jī)的換油周期明顯延長(zhǎng)，以特種車輛為例，平均換油時(shí)間延長(zhǎng)了1 600h。在按質(zhì)換油以前，該單位每年都有發(fā)動(dòng)機(jī)燒軸瓦、齒輪咬死等潤(rùn)滑不良而引起的惡性事故發(fā)生，開展按質(zhì)換油以來(lái)，這種現(xiàn)象基本消失，既降低了維修費(fèi)用，提高了設(shè)備出勤率，同時(shí)又節(jié)約了大量的潤(rùn)滑油，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。該單位擁有各種設(shè)備2 572臺(tái)套，其中各類車輛800余臺(tái)，年消耗潤(rùn)滑油（脂）300t。通過延長(zhǎng)換油周期，直接節(jié)約價(jià)值75萬(wàn)元的潤(rùn)滑油，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

圖4 鐵譜分析結(jié)果

2）利用油液中的磨粒信息，分析判斷磨擦處的磨損狀態(tài)，定位判斷磨損故障。33個(gè)重點(diǎn)潤(rùn)滑部位進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，先后避免了5次設(shè)備事故隱患，維護(hù)成本下降36%，大修周期延長(zhǎng)了三分之一，在獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，亦獲得了廣泛的社會(huì)效益，為油田的節(jié)能發(fā)展做出了一定的貢獻(xiàn)。

[1]楊士釗,胡建強(qiáng),郭力.潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向[J].合成潤(rùn)滑材料,2011,38(3):18-21.

[2]李茂生.基礎(chǔ)油的性能檢測(cè)及其在工業(yè)潤(rùn)滑油液中的應(yīng)用技術(shù)[J].潤(rùn)滑與密封,2011,36(11):100-104.

[3]楊宏偉,魏賢勇,吳超,等.現(xiàn)代測(cè)試分析技術(shù)在潤(rùn)滑油性能分析中的應(yīng)用[J].合成潤(rùn)滑材料,2010,37(4):34-37.

[4]胡黃卿.機(jī)械設(shè)備用潤(rùn)滑油的檢測(cè)技術(shù)及檢測(cè)儀器[J].木材加工機(jī)械,2006，17(4):51-53.

[5]李彬,韓東偉.淺談潤(rùn)滑油檢測(cè)在機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷中的作用[J].石河子科技,2011(5):47-49.