在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在9E燃機(jī)潤(rùn)滑油油品檢測(cè)中的應(yīng)用

翁曉峰

摘要：潤(rùn)滑油的使用已是越來(lái)越廣，如論是在生活還是工業(yè)上都有著無(wú)法替代的地位。合適的潤(rùn)滑油能為設(shè)備帶來(lái)更好的保護(hù)，保障設(shè)備的安全運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。潤(rùn)滑油在線檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑油的顆粒、水分進(jìn)行檢測(cè)，了解到潤(rùn)滑油情況及設(shè)備磨損情況，確定合理用油周期，并能分析出設(shè)備修護(hù)保養(yǎng)時(shí)間，以及提前預(yù)報(bào)設(shè)備的潛在故障。從而減低設(shè)備的維修、更換成本，并大大降低設(shè)備的停機(jī)時(shí)間，提高工作效率、更好的保護(hù)設(shè)備。

Abstract： Lubricating oil has been used more and more widely， and it has an irreplaceable position in life and industry. Appropriate lubricating oil can bring better protection to the equipment， ensure the safe operation of the equipment， and extend the service life of the equipment. The online lubricating oil detection system detects the particles and moisture of the lubricating oil， understands the lubricating oil and equipment wear， determines the reasonable oil use cycle， and can analyze the equipment repair and maintenance time and predict the potential failure of the equipment in advance. Thereby reducing equipment maintenance and replacement costs， and greatly reducing equipment downtime， improving work efficiency， and better protecting equipment.

關(guān)鍵詞：潤(rùn)滑油;在線監(jiān)測(cè);9E燃機(jī)

Key words： lubricating oil;online monitoring;9E gas turbine

0? 引言

我國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的工業(yè)國(guó)，隨著工業(yè)信息化發(fā)展，對(duì)工業(yè)核心設(shè)備的高效穩(wěn)定運(yùn)行越來(lái)越關(guān)注，特別是那些關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的企業(yè)，設(shè)備高效穩(wěn)定持續(xù)無(wú)故障運(yùn)行變的尤為重要。電力系統(tǒng)作為國(guó)家能源安全的重要組成部分，其安全可靠地穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行就顯得更加重要，特別是在此次疫情期間，能源安全直接關(guān)乎社會(huì)的和諧穩(wěn)定。

9E燃?xì)廨啓C(jī)是電力系統(tǒng)常用的重要設(shè)備之一，燃機(jī)潤(rùn)滑油是在發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)中起到潤(rùn)滑、調(diào)速密封和散熱冷卻等重要作用的石油精煉產(chǎn)品，油質(zhì)好壞對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行狀況有直接影響。如果建立一套針對(duì)燃機(jī)潤(rùn)滑的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具備油液的性能監(jiān)測(cè)，同時(shí)兼具設(shè)備初期磨損預(yù)警，那么將可大大減少設(shè)備意外停機(jī)，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

1? 油液在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

在線油液監(jiān)視技術(shù)是用于偵測(cè)、識(shí)別和分析油液信息的傳感器技術(shù)、綜合導(dǎo)航和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)。隨著各種油液監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷成熟和油液狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)的要求，油液在線監(jiān)測(cè)技術(shù)正逐步向多種監(jiān)測(cè)方法相結(jié)合的發(fā)展趨勢(shì)，其可靠性和實(shí)用性持續(xù)提高。油液的在線監(jiān)控技術(shù)形成了各種各樣的技術(shù)系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)控對(duì)象的不同可以分為兩種類型。油液的物理和化學(xué)性能的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和油液粒子的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。

1.1 油液理化性能在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

使用介電常數(shù)（靜電容量）法進(jìn)行大量的在線油液監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，這項(xiàng)研究相對(duì)成熟。除了罕見(jiàn)的完全電離氣體（等離子體），自然界中幾乎所有的物質(zhì)都是電介質(zhì)。潤(rùn)滑油是碳?xì)浠衔锏膹?fù)雜混合物，每個(gè)碳?xì)浠衔锏钠骄€(wěn)定性各不相同，因此被認(rèn)為是一個(gè)非常復(fù)雜的環(huán)境。如果潤(rùn)滑劑變質(zhì)，相對(duì)電介質(zhì)滲透性就會(huì)改變。潤(rùn)滑油的相對(duì)電介質(zhì)滲透性取決于基本油、添加劑和污染物的成分和含量。根據(jù)這一原則，我們可以利用相對(duì)介電率來(lái)評(píng)估油液污染、油液缺陷、更換油液的時(shí)間，并預(yù)測(cè)油液故障的發(fā)生[1]。

1.2 油液顆粒在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

機(jī)械裝置的摩擦對(duì)在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到摩擦和磨損，產(chǎn)生研磨粒子，潤(rùn)滑油一方面潤(rùn)滑摩擦和磨損的表面，另一方面研磨粒子進(jìn)入油液。同時(shí)，周圍環(huán)境中的粒子也有可能進(jìn)入油液中。油液的磨損檢查數(shù)量過(guò)多或磨損顆粒大，表示機(jī)械部件受到異常的磨損或?qū)⒁l(fā)生異常磨損，嚴(yán)重的情況下有可能導(dǎo)致事故。因此，通過(guò)監(jiān)視油粒子，可以把握機(jī)械設(shè)備的摩擦和磨損狀況，可以預(yù)測(cè)事故的發(fā)生。

如果我們可以確定通過(guò)摩擦產(chǎn)生的粒子以及石油污染程度，就可以有效評(píng)估圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)油狀態(tài)。通過(guò)確定燃?xì)鉁u輪機(jī)潤(rùn)滑油污染的兩個(gè)方面，確定油液污染和潤(rùn)滑油磨損顆粒的狀態(tài)，建立了一種操作系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油的狀態(tài)。

2? 油品在線檢測(cè)方案

2.1 所需監(jiān)測(cè)參數(shù)

大部分的潤(rùn)滑油測(cè)量參數(shù)是相關(guān)的，因此，監(jiān)視結(jié)果真實(shí)、有效，被統(tǒng)一參數(shù)分析的基礎(chǔ)，為了保證監(jiān)視設(shè)備是多參數(shù)單一傳感器有必要統(tǒng)一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這樣不僅能夠避免測(cè)量油的二次污染，而且還能同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)測(cè)量參數(shù)。

潤(rùn)滑油最重要的物理和化學(xué)指標(biāo)之一便是粘度，粘度也是選擇潤(rùn)滑油等級(jí)的主要標(biāo)準(zhǔn)。以前，在研究室機(jī)油的粘度在網(wǎng)下測(cè)試的情況下，通常油加熱，其溫度為40℃的油的粘度指數(shù)的測(cè)定，并與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相比較，油的粘度指數(shù)，判斷是否合格了。但是，在實(shí)際使用中，由于油的溫度經(jīng)常是連續(xù)變化的，油的粘度也隨之變動(dòng)，所以油膜的厚度和潤(rùn)滑效果就不用說(shuō)了，實(shí)際的油的粘度也不能正確的預(yù)測(cè)。通過(guò)渦輪潤(rùn)滑油在線監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)油的溫度和粘度。依據(jù)潤(rùn)滑油在不同溫度下的粘度指數(shù)不同的原理，可以正確判斷油的粘度和油質(zhì)是否變質(zhì)。實(shí)時(shí)監(jiān)控潤(rùn)滑油的粘度溫度特性，對(duì)于保護(hù)裝置的旋轉(zhuǎn)的可動(dòng)部分，確保裝置的安全工作非常重要。

如果潤(rùn)滑油的含水率過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑性能下降，進(jìn)而在成油膜受損，摩擦增加，軸承過(guò)熱。金屬機(jī)器的頸部磨損和腐蝕，使緊急斷路裝置生銹堵塞，導(dǎo)致速度控制系統(tǒng)的故障和其他后果，給單元的安全工作帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。以往的油中的水分量的離線監(jiān)視，由于手動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)和取樣錯(cuò)誤等的因素，不能正確地反映實(shí)際的油系統(tǒng)的水分量，所以監(jiān)視數(shù)據(jù)經(jīng)常發(fā)生很大的差異。在測(cè)試完畢的油回路設(shè)置在線監(jiān)控裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)控封閉循環(huán)油系統(tǒng)的水分?jǐn)?shù)據(jù)。這樣得到的分析結(jié)果，能夠更好地說(shuō)明實(shí)際的工作條件，更有說(shuō)服力。

管道內(nèi)的大部分污染物都以油塊的形式存在。手動(dòng)取樣可能無(wú)法得到含有濃縮污染物的油塊。這些被污染的油塊在進(jìn)入燃料箱與干凈的油混合之后，通常會(huì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。被污染的油塊本身的粒子尺寸，有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于NAS水平8的基準(zhǔn)。污染油塊中的粒子侵入軸承油膜，必然導(dǎo)致軸承磨損異常，因此需要在線監(jiān)測(cè)污染油塊的頻率和粒度水平。這樣，一方面可以完成過(guò)濾器元件的多年后的狀態(tài)變化監(jiān)視。另一方面，可通過(guò)一些大小物件的不斷增加趨勢(shì)來(lái)判斷納特氣體觀賞量，可道可用于替換濾器。分子規(guī)模檢測(cè)站在線監(jiān)控和實(shí)驗(yàn)室監(jiān)視的準(zhǔn)確度比在線監(jiān)控要高得多。實(shí)驗(yàn)室油粒子離線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)由于精確度不高不能準(zhǔn)確反映實(shí)際油品的質(zhì)量。

2.2 在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取

根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)目的，可選擇主發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。主發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油供給管，主發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油返回管，和潤(rùn)滑油過(guò)濾器的出口側(cè)。通過(guò)比較流過(guò)主軸的前后潤(rùn)滑油的參數(shù)，可以更及時(shí)地把握機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)油的監(jiān)視·解析和油的劣化解析的同時(shí)探討，可以比較·解析潤(rùn)滑油的劣化傾向。實(shí)現(xiàn)機(jī)油過(guò)濾器的過(guò)濾元件的狀態(tài)監(jiān)視?，F(xiàn)在，機(jī)油過(guò)濾器通過(guò)壓力差來(lái)檢測(cè)過(guò)濾器元件的好壞，如果過(guò)濾器元件不能過(guò)濾大的粒子，壓力差就沒(méi)有反應(yīng)，對(duì)主軸的危險(xiǎn)急劇提高。機(jī)油過(guò)濾器出口方面的油質(zhì)量的在線分析，過(guò)濾器元件的質(zhì)量可以實(shí)時(shí)監(jiān)視，油質(zhì)量的障礙和過(guò)濾器元件的損傷等的異常狀態(tài)馬上可以發(fā)現(xiàn)，為了保護(hù)裝置的安全操作。

3? 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

在日常保養(yǎng)和檢查中，潤(rùn)滑油的日常監(jiān)測(cè)需要采集油樣，然后送往化驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)分析，最后等待化驗(yàn)室分析結(jié)果。這個(gè)監(jiān)視方法有幾個(gè)缺點(diǎn)。

管道內(nèi)的污染物，大多以油量的形式存在。取樣和監(jiān)測(cè)的結(jié)果的遲滯現(xiàn)象，油的污染物質(zhì)，鱒魚(yú)的頻率和油鱒魚(yú)內(nèi)的各種尺寸的粒子的污染狀態(tài)，不能實(shí)時(shí)反映機(jī)體的動(dòng)作狀態(tài)，并能預(yù)測(cè)設(shè)備的故障診斷。判決被推遲了很多。在取樣和輸送過(guò)程中，容易引起二次污染，影響油粒子監(jiān)測(cè)的精度，使實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果的精度不夠。石油監(jiān)測(cè)的取樣和輸送過(guò)程需要?jiǎng)趧?dòng)力和材料資源，這增加了石油污染監(jiān)測(cè)的成本。

9E燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑劑實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)與離線實(shí)驗(yàn)室分析相比具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)。第一，改善設(shè)備的安全運(yùn)行，有助于減少預(yù)期不到的下拉時(shí)間，防止油污染，防止惡性斷軸磨削事故。實(shí)現(xiàn)根據(jù)品質(zhì)的油交換，延長(zhǎng)石油產(chǎn)品的生命周期。原來(lái)的定期更換機(jī)油，改變?yōu)楦鶕?jù)質(zhì)量更換機(jī)油。因?yàn)橛偷母鼡Q周期是根據(jù)油質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控結(jié)果來(lái)決定的，所以在減少油更換成本的同時(shí)，也減少了環(huán)保廢油的量。這提高了石油產(chǎn)品監(jiān)測(cè)的效率，有效防止了二次污染。連續(xù)在線測(cè)量確保了最有效的中心段抽樣，同時(shí)避免了人工抽樣誤差，確保流動(dòng)的連續(xù)抽樣使測(cè)量結(jié)果接近真實(shí)值。提高成品油系統(tǒng)的成熟管理水平，減少人力和時(shí)間的浪費(fèi)。新的監(jiān)控技術(shù)是未來(lái)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)。從離線監(jiān)控到在線監(jiān)控的逐步過(guò)渡是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

4? 總結(jié)

基于在線油品監(jiān)測(cè)的機(jī)械設(shè)備故障診斷，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)故障發(fā)生的原因和地點(diǎn)，更全面地監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行，使用早期預(yù)測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備故障。本文根據(jù)污染物質(zhì)含量的增加，使得潤(rùn)滑油的物理及化學(xué)性質(zhì)的變化程度，及9E燃?xì)廨啓C(jī)的磨損過(guò)程中潤(rùn)滑油中的強(qiáng)磁性粒子的數(shù)量、尺寸分布及濃度的原理，根據(jù)9E燃?xì)廨啓C(jī)的潤(rùn)滑狀態(tài)及磨損狀態(tài)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視的目的。通過(guò)研究靜電電容法和電感法的潤(rùn)滑油狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，取得9E燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油的故障程度和異常磨損的判定方法。

建立了燃機(jī)油液狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)由電容性潤(rùn)滑油污染度傳感器和感應(yīng)性鐵磁性粒子特性傳感器構(gòu)成。容量性傳感器監(jiān)視潤(rùn)滑油污染程度，進(jìn)一步獲得燃機(jī)潤(rùn)滑劑的狀態(tài)：通過(guò)電感式鐵磁性顆粒數(shù)量和濃度傳感器，監(jiān)控潤(rùn)滑油中的鐵磁性顆粒數(shù)量、粒子分布、濃度，實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油的狀態(tài)評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜?jiǎng)P翔.杜兒坪礦110kV變電站變壓器油質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].山西冶金，2020，43（03）：176-177，195.

[2]鄭重，王琪，周圓，錢藝華，趙耀洪.基于多頻超聲的變壓器油質(zhì)在線監(jiān)測(cè)有效性研究[J].電測(cè)與儀表，2019，56（13）：142-147.

[3]謝曄，程俊杰.660MW機(jī)組汽輪機(jī)潤(rùn)滑油在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造[J].寧夏電力，2019（01）：61-64.

[4]鄭江濤，卜雄洙，黃仙錦.油品質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)，2014（10）：22-23，26.