發(fā)射光譜分析技術(shù)在設(shè)備潤滑管理中的應(yīng)用

李慶華

（大慶油田公司井下作業(yè)分公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

潤滑管理在設(shè)備管理中占有重要地位，但在實際潤滑管理工作中，存在諸多困難：①傳統(tǒng)油品理化性能檢測難以全面、正確反映油品質(zhì)量；②由于設(shè)備使用工況、環(huán)境、介質(zhì)、操作人員素質(zhì)的不同，最佳換油周期難以確定。為全面分析和評價潤滑油品質(zhì)，我們通過使用美國MOA-Ⅱ發(fā)射光譜儀，將發(fā)射光譜技術(shù)應(yīng)用于潤滑油狀態(tài)監(jiān)測管理體系中，能夠精確測量油品中添加劑、磨損金屬、污染元素的成份與含量，從而達(dá)到確保新油品質(zhì)、探究設(shè)備的磨損機(jī)理和預(yù)測磨損發(fā)展趨勢的目的。形成以元素含量分析、油品理化性能分析、污染物分析為基礎(chǔ)的油品狀態(tài)分析體系，為預(yù)知式維修、主動式維修提供技術(shù)支持。

1 新進(jìn)油品檢測

潤滑油由基礎(chǔ)油和各種添加劑組成，添加劑的成份及含量決定了油品的品質(zhì)。常規(guī)理化檢測無法反映油品添加劑成份和含量，我們通過發(fā)射光譜儀對新油品元素含量進(jìn)行定量分析，確定新油品添加劑成份含量是否在正常范圍內(nèi)、是否混入污染物。目前，我們對發(fā)動機(jī)潤滑油中的Ca、Zn、P 元素，齒輪油中的P元素；液壓油中的Zn、P 元素進(jìn)行重點檢測，有效的確保了新進(jìn)油品的質(zhì)量。

對新購進(jìn)的CH-4 柴油機(jī)油做光譜檢測時發(fā)現(xiàn)，新進(jìn)油品中Ca、Zn、P 的含量變化大。通過對不同批次油品的檢測，發(fā)現(xiàn)該品牌油品理化指標(biāo)很穩(wěn)定，但添加劑的含量尤其Ca、Zn、P 的含量變化大，這直接反映了不同批次新進(jìn)油品的性能不穩(wěn)定。我們據(jù)此對廠家產(chǎn)品質(zhì)量提出了質(zhì)疑，要求廠家提供三種元素的典型值及相關(guān)規(guī)范，經(jīng)過多次交涉，廠家提供了添加劑元素的含量標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。此后連續(xù)7 個月對該產(chǎn)品重點監(jiān)測（見圖1），可以看出，在采用光譜檢測后，供應(yīng)商對提供油品的質(zhì)量加強(qiáng)了管理，添加劑元素含量值趨于穩(wěn)定，且含量較原先采購油品大幅提高，即產(chǎn)品質(zhì)量較以往提高。

圖1 元素含量變化趨勢

2 預(yù)知式維修

預(yù)知維修是以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、日常點檢、定期檢查為基礎(chǔ)，經(jīng)過分析、預(yù)測設(shè)備的劣化程度，在故障前有計劃地進(jìn)行適當(dāng)維修的一種維修方式。

該種維修體制根據(jù)設(shè)備的實際技術(shù)狀態(tài)確定維修期限，不固定拆檢分解的范圍，通過不斷定量分析監(jiān)測的某些參數(shù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)及其變動量來確定最佳的維修時機(jī)和維修內(nèi)容。預(yù)知維修比事后維修有著很大的先進(jìn)性，并且比定期維修制也更為合理。進(jìn)行預(yù)知維修的首要工作是對設(shè)備開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測工作，我們以潤滑油理化分析、光譜分析技術(shù)為基礎(chǔ)，開展壓裂設(shè)備的預(yù)知維修工作。

以哈里伯頓壓裂車裂-19 變速箱狀態(tài)監(jiān)測為例，按照規(guī)定，臺上變速箱每運轉(zhuǎn)100 h 進(jìn)行一次潤滑油取樣，進(jìn)行6 項理化指標(biāo)檢測和發(fā)射光譜元素分析。該車油品理化分析一切正常，但元素分析檢測發(fā)現(xiàn)，裂-19 自工作800 h 起變速箱油中的Fe、Cu 元素含量不斷增高，其中1000 h 后急劇增高，見圖2。

Fe、Cu 元素含量突然異常增高，說明變速箱內(nèi)部存在異常磨損現(xiàn)象，結(jié)合該變速箱4 檔工作時溫度較其它檔位偏高的現(xiàn)象，分析變速箱高檔位離合器鼓及離合器片磨損嚴(yán)重。解體檢修證實分析結(jié)果，及時預(yù)防一次機(jī)械事故。磨損的離合器見圖3。

3 主動式維修

圖2 裂-19 鐵銅含量變化趨勢

圖3 磨損的高檔位離合器

主動維修是從故障根源上對設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)防，是積極主動的預(yù)防故障，主動維修的核心是消除故障源。設(shè)備油樣中含有的各種元素成份及含量是評價機(jī)械設(shè)備運行過程磨損程度的重要指標(biāo)，每種元素含量的多少與設(shè)備中某種摩擦副磨損量的大小有直接關(guān)系，可由對應(yīng)磨損元素判斷磨粒產(chǎn)生的部位及狀態(tài)。例如Fe 元素主要來自汽缸套、搖臂、活塞環(huán)等部件，Cu 元素主要來自軸承、軸套、墊片等部件，Pb 元素主要來自軸承合金材料、密封件等。發(fā)射光譜檢測的元素來源見表1：

表1 潤滑油中的元素成份及來源

此外，根據(jù)潤滑油中的添加劑及污染元素的成份及含量，還可判斷潤滑油的劣化變質(zhì)程度。通過添加劑及污染元素可以判斷各個具體的污染源，例如，Si 主要來自空氣中帶來灰塵、添加劑等；P 主要來自空氣中帶進(jìn)的塵土、水及冷卻系統(tǒng)泄漏。使用MOA 光譜儀對壓裂車組油品定期、連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)某項根源參數(shù)超標(biāo)，立即處理，可以保證設(shè)備長期處于最佳潤滑狀態(tài)下運行。

2013 年3 月，裂38 壓裂車變速箱維修后，再次跟蹤油品使用情況，發(fā)現(xiàn)Fe、Cu 等元素含量依然較高，判斷是清洗不徹底存在殘留雜質(zhì)，經(jīng)重新?lián)Q油并更換濾子后，變速箱油中的元素含量恢復(fù)正常，確保設(shè)備潤滑處于最佳狀態(tài)。具體變化見圖4。

圖4 裂-38 元素含量檢測數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

潤滑管理作為設(shè)備管理的重要組成部分，需要不斷進(jìn)步。潤滑油監(jiān)測診斷技術(shù)是現(xiàn)代設(shè)備管理不可替代的重要手段之一，即保證所用油品處于正常狀態(tài)，又避免盲目拆檢設(shè)備造成的損失。使用發(fā)射光譜和紅外光譜分析，提高潤滑油液監(jiān)測手段的準(zhǔn)確性和效率，完善相關(guān)設(shè)備的軟硬件和分析方法，加以現(xiàn)場監(jiān)測人員的實踐經(jīng)驗，建立起潤滑油液監(jiān)測、診斷數(shù)據(jù)庫。對故障隱患做到早期診斷、早期預(yù)防，使設(shè)備長期處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。