油液分析技術(shù)在港口機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用探析

王勇

摘要：本文通過利用現(xiàn)代油液分析技術(shù)監(jiān)測診斷兩臺斗輪機(jī)的行走減速箱油品的性能和相關(guān)設(shè)備的磨損程度，從而判斷機(jī)器是否出現(xiàn)了故障以及出現(xiàn)故障的位置和原因，從而避免因出現(xiàn)的故障沒有得到盡快排除而造成的危險事故。

關(guān)鍵詞：油液分析；狀態(tài)監(jiān)測；監(jiān)測維修

現(xiàn)在在國內(nèi)的港口中大多采用油液分析技術(shù)開檢測和診斷機(jī)械的工作狀況和故障情況。相關(guān)工作人員可以通過該技術(shù)分析機(jī)器中出現(xiàn)磨損顆粒和使用潤滑油的前后變化，由此可以根據(jù)機(jī)器的磨損程度和機(jī)器改變的潤滑度來判斷其是否出現(xiàn)故障以及發(fā)生的原因。在分析過程中，對機(jī)器的潤滑狀態(tài)的檢測通常使用理化分析法，對較小顆粒的分析通常選用光譜法，對較大顆粒的分析通常先用鐵譜法。

斗輪機(jī)是專門用于港口內(nèi)堆積取放松散體積的機(jī)械工具之一，其由多種部分構(gòu)成。最近幾年來，神華粵電珠海港企業(yè)通過油液分析技術(shù)對該種機(jī)器設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，以此達(dá)到及時了解機(jī)器設(shè)備有關(guān)潤滑油性能和磨損程度的變化，從而盡可能避免因出現(xiàn)的故障沒有得到盡快排除而造成的危險事故。本文通過介紹公司正在使用的兩臺斗輪機(jī)中包含的行走減速器的機(jī)械工作狀態(tài)，進(jìn)一步介紹實施油液分析技術(shù)的具體方案及產(chǎn)生的作用。

1油液監(jiān)測的具體內(nèi)容

1.1抽取油液樣品

在采取油樣時要保證具有真實性和較高的質(zhì)量。保證真實性要以改進(jìn)設(shè)備采樣的方法、制定好采樣的頻率、規(guī)范采樣的流程為基礎(chǔ)，從而確認(rèn)具備極大有用信息量的原始油液。此外，想要能夠較大正確程度地判斷減速箱的潤滑狀態(tài)與磨損程度，應(yīng)確定油箱放油口為采取油液的位置，在取樣之前先倒掉少量上層油樣，每兩個月進(jìn)行一次取樣，每次所取容量大致為250毫升，在樣品的容量瓶上貼好寫好容量和時間、設(shè)備位號的標(biāo)簽。

1.2測試方法

油液分析計劃應(yīng)具體包括以下步驟：第一為分析油液自身的性狀；第二為分析油液已受污染的程度；第三分析油液中出現(xiàn)的磨損顆粒數(shù)量。

不管是基礎(chǔ)的實驗設(shè)備還是帶有完善實施的試驗設(shè)備，其檢測油液的實驗室系統(tǒng)建立都是以現(xiàn)代化的油液理論為基礎(chǔ)，給予使用機(jī)器的工作者提供性能信息，幫助港口企業(yè)及時制定并調(diào)整完善修理保護(hù)的計劃。相關(guān)檢測的技術(shù)方法主要通過運用分析理化數(shù)據(jù)指標(biāo)法、PQ指數(shù)分析法、光譜分析技術(shù)及鐵譜分析技術(shù)。其中可以通過對理化數(shù)據(jù)指標(biāo)的動態(tài)變化監(jiān)測可以評價油品該階段的性能情況和污染程度，通過由分析光譜得到的數(shù)據(jù)可以估量使用油中所含能產(chǎn)生污染的金屬元素、及添加劑的多少，通過參考結(jié)合運用PQ指數(shù)和鐵譜技術(shù)測出的數(shù)據(jù)可知齒輪箱在使用的過程中攜帶的磨損顆粒的組成成分、數(shù)量大小、基本形狀，從而評斷出齒輪箱現(xiàn)階段的磨損程度。

2分析通過監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)信息

2.1理化性質(zhì)分析

通過分析油液的理化數(shù)據(jù)信息可知機(jī)器正在使用油品的性質(zhì)，幫助機(jī)器使用者對設(shè)備進(jìn)行選取油品的種類，根據(jù)具體情況進(jìn)行換油，探析得到齒輪箱相關(guān)的機(jī)械部件存在的安全隱患與油樣本身質(zhì)量之間的聯(lián)系。齒輪箱一般使用的齒輪油包含的理化指標(biāo)具體為圖1中顯示的3項。機(jī)器可以根據(jù)其中的運動黏度指標(biāo)選擇適合的潤滑油、判斷什么時候適合換油。從圖2中可以看出，在監(jiān)測過程中斗輪機(jī)A的行走減速器潤滑油的黏度測試值的變化幅度較小，但是在2014年1月斗輪機(jī)B的行走減速機(jī)的黏度測試數(shù)值快速上升，其猜測的原因是油品因受到外環(huán)境的污染或被嚴(yán)重氧化發(fā)生質(zhì)量改變的情況。酸值的指標(biāo)可以用來顯示判斷油品是否發(fā)生氧化變質(zhì)以及變質(zhì)的程度，當(dāng)酸值不斷在變大的時候可知潤滑油在使用的過程中逐漸發(fā)生氧化變質(zhì)，嚴(yán)重變質(zhì)的潤滑油更易對機(jī)器造成腐蝕。由圖3可知在監(jiān)測過程中斗輪機(jī)A總酸值基本不變，但在2014年1月斗輪機(jī)B油品的總酸值急速增大，可知該油品已發(fā)生變質(zhì)。水分指標(biāo)表示的是油品中所含的水量，當(dāng)潤滑油中含有水分時會在損壞油膜的同時出現(xiàn)乳化現(xiàn)象。這種情況的產(chǎn)生不僅會易導(dǎo)致機(jī)器出現(xiàn)磨損還會加速機(jī)械的腐蝕和潤滑油的變質(zhì)。由圖4顯示數(shù)據(jù)可知，在監(jiān)測過程中斗輪機(jī)A的行走齒輪箱在2013年11月開始有水分產(chǎn)生，在2014年1月份所含水分量快速增加。其可能原因有郵箱內(nèi)進(jìn)去冷卻水或者是箱失去蓋密效果導(dǎo)致外界水蒸氣進(jìn)入郵箱。

2.2分析PQ指數(shù)數(shù)據(jù)

PQ指數(shù)分析的基本方法原理是以含有磁性的磨損顆粒會因磁場的變化而產(chǎn)生變化為基礎(chǔ)來判斷潤滑油中所含有的鐵屑。通過研究可知指數(shù)的大小與相關(guān)鐵屑含量及大小有明顯的比例關(guān)系。此外，PQ指數(shù)對形態(tài)體積較大的鐵磁性顆粒產(chǎn)生的敏感度更高。因齒輪減速箱所含有的部件主要由鋼鐵鑄成，所以在監(jiān)測過程中通過PQ指數(shù)來評價機(jī)器的磨損程度效果十分明顯。由圖5的結(jié)果可知，在2013年11月斗輪機(jī)B的PQ指數(shù)開始上升，在2014年1月其數(shù)值到達(dá)354 nag/kg，表明該減速箱的齒輪、軸承等磨損較嚴(yán)重。

2.3光譜分析

采用光譜技術(shù)分析可以定期使用光譜分析儀分析得到潤滑油中所含有的不同種的磨損金屬，根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果，來確定機(jī)器是否產(chǎn)生了故障。有分析可知油中有三方面的金屬來源：（1）機(jī)械因產(chǎn)生摩擦作用而產(chǎn)生的磨損顆粒混增加了油中所含金屬的含量及種類；（2）油品中添加的試劑本身含有的金屬元素；（3）摻入的外界污染物帶來的元素如Na、Si、B等。斗輪機(jī)的齒輪箱中主要含有的部件為齒輪和軸承。其中制造齒輪的材料主要為鐵，軸承的材料主要為剛，所以齒輪箱中因磨損出現(xiàn)的元素主要為Fe和Cu。由圖6顯示的數(shù)據(jù)可知，在監(jiān)測的過程中斗輪機(jī)A的減速箱中含有的Fe、Cu元素水平基本不變，表明斗輪機(jī)A保持正常的磨損程度。在2013年7月斗輪機(jī)B的減速箱中油品內(nèi)含有的Fe、Cu元素含量有上升的趨勢到11月監(jiān)測的Fe、Cu含量分別達(dá)到98mg/kg和17mg/kg，在兩個月之后Fe含量達(dá)到625 mg/kg，Cu元素達(dá)到40 mg/kg，此時減速箱已到了異常嚴(yán)重的磨損程度。與此同時，斗輪機(jī)B中含有的Si元素含量也在不斷增加，從在2013年11月的46 mg/kg，到2013年1月的132 mg/kg。由于一般產(chǎn)生的sj元素出現(xiàn)在油箱外的粉塵顆粒中其含量增加的可能是油箱蓋失去了密封作用。

2.4鐵譜分析

當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)故障問題時可以通過鐵譜技術(shù)分析獲得油中所含磨損顆粒的含量、尺寸大小、組成成分等，從而進(jìn)一步分析得出具體的磨損位置、程度及其產(chǎn)生的原因。其中可以根據(jù)所含磨粒的顏色可知其中的組成元素從而得出哪個部位出現(xiàn)了磨損；可根據(jù)磨損顆粒的大小得出已到達(dá)的磨損程度，可根據(jù)磨粒的形態(tài)得出產(chǎn)生的磨損屬于哪種類型。圖7和圖8分別為斗輪機(jī)A、B的行走齒輪箱從2013年11月至2014年1月產(chǎn)生的磨損顆粒圖。從圖中可知斗輪機(jī)A所含有的磨粒性質(zhì)主要為鐵磁性，排列均勻且分布呈鏈狀結(jié)構(gòu)，分布較為稀疏，尺寸均未超于15μm，表明設(shè)備處于正常磨損狀。圖7中磨粒較為密集，未呈鏈狀分布，磨粒尺寸大于15μm的含量較多，表明該齒輪箱的齒輪、軸承已發(fā)生嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。

2.5故障診斷

從之前的測試結(jié)果可知，斗輪機(jī)A的油品潤滑質(zhì)量尚好及出現(xiàn)的磨損程度為正常狀態(tài)，但斗輪機(jī)B狀態(tài)出現(xiàn)異常其損害較為嚴(yán)重。分析監(jiān)測油品得出的結(jié)果可知導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)磨損的原因可能是箱蓋失去了密封的作用，使外面的水蒸氣、粉塵顆粒進(jìn)入油箱中，對其造成了污染，加快了油品質(zhì)量的降低，無法形成油膜，從而是機(jī)器設(shè)備的潤滑效果降低，同時固體顆粒的進(jìn)入也增加了機(jī)器產(chǎn)生磨損的速度。

3結(jié)論

根據(jù)所得的結(jié)果，港口企業(yè)對該斗輪機(jī)相關(guān)機(jī)械進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)密封墊已發(fā)生老化失去了密封的作用，軸承保持架處于磨損較為嚴(yán)重的狀態(tài)。此外，由于散料碼頭的空氣較為濕潤且含有大量的粉塵，當(dāng)減速箱停止工作時機(jī)器溫度從高降到低，水分會從蒸汽凝結(jié)為液態(tài)從而沉積到油箱中。當(dāng)安檢部在更換了密封墊、軸承保持架及潤滑油的兩個月之后重新使用該技術(shù)可得所含水量恢復(fù)正常。綜上所述，通過油液監(jiān)測可以及時了解機(jī)器設(shè)備有關(guān)潤滑油性能和磨損程度的變化，從而盡可能避免因出現(xiàn)的故障沒有得到盡快排除而造成的危險事故。