全優(yōu)潤滑管理在冶金設(shè)備中的應(yīng)用

劉雨，鄭文明,李鵬來，閆凡熙

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司設(shè)備部，河北 唐山 063200)

0 引言

隨著技術(shù)進(jìn)步，冶金設(shè)備向?qū)I(yè)化、大型化、智能化的方向發(fā)展。同時(shí)，對(duì)設(shè)備潤滑管理提出了更高的要求。冶金企業(yè)迫切需要一套科學(xué)的、實(shí)用的潤滑管理體系，來為設(shè)備管理體系提供技術(shù)支撐。全優(yōu)潤滑管理是利用科學(xué)的手段，對(duì)潤滑油品實(shí)行全過程優(yōu)化管理的一種方法，其內(nèi)容涉及合理選油、油品狀態(tài)監(jiān)測、油品污染控制、油品現(xiàn)場管理等全過程管理，對(duì)于維持設(shè)備精度、降低設(shè)備故障率等都具有重要意義[1]。

1 油品的選用管理

冶金設(shè)備具有復(fù)雜性和多樣性的特點(diǎn)，要使每臺(tái)設(shè)備都得到合理有效的潤滑，油品種類的選擇至關(guān)重要。一方面要滿足設(shè)備的技術(shù)要求，另一方面要盡量減少油品品種和庫存量，以降低采購成本和管理成本。油品選用應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)性、統(tǒng)一性、經(jīng)濟(jì)性的原則[2]。因此，這是一項(xiàng)技術(shù)與管理相結(jié)合的工作。

流程完整的冶金企業(yè)一般包括原料系統(tǒng)、燒結(jié)(球團(tuán))系統(tǒng)、高爐系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)、鐵水預(yù)處理系統(tǒng)、連鑄系統(tǒng)、熱軋系統(tǒng)、冷軋系統(tǒng)等主體設(shè)備，以及空分系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)等輔助設(shè)備。其工況涵蓋了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、高溫、水淋、沖擊、蒸汽、粉塵污染等惡劣條件；與此同時(shí)，軋機(jī)、連鑄機(jī)等機(jī)組的液壓系統(tǒng)對(duì)于油品清潔度和其他理化指標(biāo)有比較嚴(yán)苛的要求，這給油品的選用提出了很高的要求。在充分了解設(shè)備的運(yùn)行工況的基礎(chǔ)上，對(duì)油品進(jìn)行全面的技術(shù)分析是進(jìn)行油品選用的首要條件。設(shè)備工況條件一般包括，運(yùn)行溫度、運(yùn)行制度(是否連續(xù))、環(huán)境溫度、工作載荷、轉(zhuǎn)速、密封兼容性等因素[3]。

冶金設(shè)備常用的潤滑油包括，工業(yè)齒輪油(L-CKD)、礦物型液壓油(L-HM)、渦輪機(jī)油(L-TSA)、脂肪酸酯型難燃液壓油(L-HFDU)、磷酸酯型難燃液壓油(L-HFDR)、回轉(zhuǎn)式空壓機(jī)油、通用鋰基潤滑脂、極壓鋰基潤滑脂、聚脲基潤滑脂、磺酸鈣基潤滑脂等，見表1。

表1 鋼鐵廠常用潤滑油品種

隨著潤滑油生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，二三類基礎(chǔ)油調(diào)制的潤滑油品越來越多地應(yīng)用于實(shí)踐，適應(yīng)了冶金設(shè)備日益嚴(yán)苛的潤滑要求。與一類基礎(chǔ)油相比，二三類基礎(chǔ)油具有黏溫性能好、硫含量低、抗氧化能力好等特點(diǎn)[4]。

品種整合是油品選用過程中不可避免的問題。進(jìn)行品種替代和整合時(shí)，除了按照設(shè)備工況及技術(shù)要求進(jìn)行論證外，還應(yīng)考慮替代油品與原用油品的兼容性，這就涉及到了油品混兌。進(jìn)行油品品種替代前，通常要進(jìn)行混兌試驗(yàn)，以驗(yàn)證兩種油品的兼容性[5]。實(shí)際工作中，對(duì)于軋機(jī)集中潤滑系統(tǒng)、AGC液壓系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)避免油品的直接混加。值得一提的是，由于冶金設(shè)備的復(fù)雜性，即使進(jìn)行油品整體更換，也很難將系統(tǒng)中的油品全部清理干凈，仍會(huì)涉及到低比例混兌問題。因此，對(duì)油品進(jìn)行混兌試驗(yàn)是必不可少的。企業(yè)可以通過制定油品準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)、油品使用目錄等方式來規(guī)范油脂的品種管理。在滿足設(shè)備技術(shù)要求的前提下，積極開展油品國產(chǎn)化替代，有利于降低設(shè)備用油成本[6]。

2 油品狀態(tài)監(jiān)測

油品監(jiān)測技術(shù)是通過分析設(shè)備在用潤滑劑(或工作介質(zhì))的性能變化和攜帶的磨損微粒情況，獲得設(shè)備的潤滑和磨損狀態(tài)信息的分析檢測技術(shù)。它是實(shí)現(xiàn)潤滑劑劣化跟蹤、設(shè)備工況評(píng)價(jià)以及設(shè)備故障溯源的重要手段，同時(shí)也為故障早期預(yù)警、制定維修計(jì)劃提供技術(shù)依據(jù)。

冶金設(shè)備由于工況復(fù)雜，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)可靠性要求較高，有必要建立定期油液監(jiān)測機(jī)制，對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備，有必要安裝油液在線監(jiān)測裝置。據(jù)報(bào)道，基于黏度、水分、密度和污染狀態(tài)等油品物理性質(zhì)的在線監(jiān)測設(shè)備以及基于磨粒狀態(tài)分析的在線狀態(tài)監(jiān)測裝置已廣泛用于液壓油、齒輪油和汽輪機(jī)油等油液的檢測，取得了良好效果[7]。

2.1 常用油品狀態(tài)監(jiān)測項(xiàng)目

油品狀態(tài)監(jiān)測包括在用油監(jiān)測和新油監(jiān)測。在用油指的是，設(shè)備運(yùn)行過程中所使用的油品。在用油監(jiān)測的主要目的是通過油液監(jiān)測跟蹤油品的劣化趨勢，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的早期磨損，為故障診斷，按質(zhì)換油等提供技術(shù)支撐。新油監(jiān)測主要指的是對(duì)庫存新油的質(zhì)量監(jiān)測，其主要目的是對(duì)設(shè)備用油提供質(zhì)量保障。油品屬于有機(jī)化學(xué)類產(chǎn)品，新油的品質(zhì)也會(huì)隨時(shí)間推移而發(fā)生衰變，容易產(chǎn)生添加劑沉淀、吸水、分油等缺陷，需要定期進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測，以保證其品質(zhì)符合設(shè)備技術(shù)要求。

設(shè)備在用油監(jiān)測是油品狀態(tài)監(jiān)測的核心內(nèi)容，按功能主要分為理化指標(biāo)監(jiān)測、污染監(jiān)測、磨損監(jiān)測三個(gè)模塊[8]。

理化指標(biāo)監(jiān)測是油品狀態(tài)監(jiān)測的基本手段，它是通過對(duì)油品理化指標(biāo)的檢測分析，來綜合判斷油品老化程度、分水能力、抗磨性能、抗泡沫性、防銹性能等指標(biāo)的監(jiān)測方法，常用監(jiān)測指標(biāo)見表2。

表2 常用理化監(jiān)測指標(biāo)

污染監(jiān)測主要用于液壓系統(tǒng)、渦輪機(jī)油潤滑系統(tǒng)。通過對(duì)油品水分、固體顆粒物的含量、粒徑分布等指標(biāo)的分析，來綜合判斷油品污染程度的監(jiān)測方法。現(xiàn)場可根據(jù)油液污染情況，及時(shí)采取相應(yīng)措施，降低故障發(fā)生率。常用的監(jiān)測指標(biāo)有清潔度、機(jī)械雜質(zhì)、微量水含量等。

磨損監(jiān)測，是通過監(jiān)測油品中磨損顆粒物的元素種類、形貌、分布等指標(biāo)，來判斷設(shè)備磨損情況的監(jiān)測方法，一般用于關(guān)鍵性設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測。常用的監(jiān)測指標(biāo)有，RDE元素含量分析、PQ指數(shù)、分析鐵譜等。

監(jiān)測指標(biāo)的選取應(yīng)充分考慮實(shí)驗(yàn)室檢測能力、油品品種屬性、用油設(shè)備的實(shí)際工況等內(nèi)容。一般來講，對(duì)于理化指標(biāo)來講，酸值、運(yùn)動(dòng)黏度、微量水含量等指標(biāo)是必檢指標(biāo)。

2.2 設(shè)備在用油監(jiān)測周期

監(jiān)測周期可根據(jù)設(shè)備的重要程度確定為3～12個(gè)月。設(shè)備重要程度可使用P-FMEA等方法進(jìn)行評(píng)價(jià)[9]。例如，表3為某煉鋼廠連鑄車間油站監(jiān)測周期及監(jiān)測項(xiàng)目。

表3 某煉鋼廠連鑄車間油站監(jiān)測周期及監(jiān)測項(xiàng)目

3 油品污染控制

3.1 油品污染控制的必要性

由于多數(shù)冶金設(shè)備工況惡劣，設(shè)備用油受到水污染、固體顆粒污染的幾率比較大。污染后的油品，其抗磨性能、分水性能、運(yùn)動(dòng)黏度等指標(biāo)會(huì)發(fā)生大幅度衰變，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行。齒輪油、液壓油、渦輪機(jī)油等均應(yīng)做好油品的污染控制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，液壓潤滑系統(tǒng)故障約有70%～85%是由于油液污染造成的[2]。

對(duì)國內(nèi)某大型鋼鐵企業(yè)5年的液壓油失效故障進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)進(jìn)水、固體顆粒污染為造成油品失效或者設(shè)備故障的主要原因，見圖1。

圖1 某鋼鐵企業(yè)近五年液壓油失效方式統(tǒng)計(jì)

水污染對(duì)于油品性能的影響是比較嚴(yán)重的。例如，液壓油中含水量超過500 μg/g后，一般都會(huì)發(fā)生混濁。液壓系統(tǒng)受到水污染后，會(huì)引起下列后果：第一，導(dǎo)致油品乳化，從而造成抗磨性能下降，加劇油泵滑靴、柱塞等部件磨損以及滑閥的閥芯、閥套磨損；第二，促使油品中添加劑發(fā)生水解反應(yīng)，造成添加劑失效[10]，同時(shí)，生成沉淀、堵塞液壓系統(tǒng)的過濾器、油泵和調(diào)節(jié)系統(tǒng)；第三，油品使用過程中隨著水分的蒸發(fā)，造成摩擦副表面的油膜破裂，加速磨損；第四，水和油品反應(yīng)會(huì)生成水解產(chǎn)物，破壞油品質(zhì)量；第五，含有水的油品更容易在工作室形成穩(wěn)定的泡沫，導(dǎo)致油品潤滑性能下降，腐蝕磨損增大；第六，含有水的油品如果在工況溫度低于0 ℃的環(huán)境下運(yùn)行，更容易結(jié)冰。

清潔度是液壓油、渦輪機(jī)油最重要的指標(biāo)之一。冶金液壓系統(tǒng)對(duì)液壓油的清潔度要求一般在NAS 16387(ISO 4406 1999:18/16/13)級(jí)以上。過多的顆粒物會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成污染，導(dǎo)致比例閥(伺服閥)卡緊、柱塞泵容積效率下降，液壓閥內(nèi)泄增大等故障。另外，有研究表明，銅、鐵等金屬顆粒物對(duì)于油液老化起到較強(qiáng)的加速作用[11]。

液壓油中的固體污染物一般有以下幾個(gè)來源：(1)內(nèi)部污染物，如設(shè)備磨損顆粒，油液老化產(chǎn)生的凝膠、油泥，密封件破損產(chǎn)生的顆粒物等；(2)外界污染物，如粉塵、泥沙、焊渣、氧化鐵皮、漆皮等。(3)檢修時(shí)人為帶入的污染物。相比于其他元件，液壓缸、液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件更容易受到污染物的侵襲。

3.2 油品的凈化

油品的凈化是設(shè)備運(yùn)行過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。實(shí)際應(yīng)用中，最常用的凈化措施是脫水和過濾。

運(yùn)行中的液壓站、齒輪油潤滑站、渦輪機(jī)油潤滑站、軋機(jī)油膜軸承油潤滑站等系統(tǒng)由于各自工況不同，均有可能受到水污染。由于各類油品及系統(tǒng)的差異，對(duì)于含水量的要求也不同。一般來講，液壓系統(tǒng)、渦輪機(jī)油潤滑系統(tǒng)含水量應(yīng)控制在500 μg/g以內(nèi)[12]。油膜軸承油潤滑系統(tǒng)、齒輪油集中潤滑系統(tǒng)含水量應(yīng)控制在1000 μg/g以內(nèi)。實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，離心式凈油機(jī)對(duì)于油膜軸承油的脫水效果較好，真空式凈油設(shè)備對(duì)于渦輪機(jī)油、液壓油等低黏度的油品脫水效果較好，見表4。

表4 油品脫水方式對(duì)比

油液過濾是保證油品清潔度的基本方式，過濾方式可分為在線過濾和離線過濾。在線過濾系統(tǒng)一般安裝于設(shè)備本體，例如，液壓系統(tǒng)的過濾裝置通常包括高壓過濾器，回油過濾器、循環(huán)過濾器。按照技術(shù)要求選取濾芯精度，及時(shí)進(jìn)行濾芯更換(按時(shí)更換或者壓差更換)是保證過濾系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。

離線過濾通常在設(shè)備停機(jī)時(shí)進(jìn)行，并需要配備大流量過濾系統(tǒng)。針對(duì)冶金設(shè)備用油量大、油品清潔度要求高的實(shí)際情況，鋼鐵廠可根據(jù)實(shí)際情況配備大流量過濾站，過濾站應(yīng)具備沉淀、脫水、高精度大流量過濾、灌裝等功能。

系統(tǒng)污染物可能來源于設(shè)備安裝、運(yùn)行、檢修的各個(gè)環(huán)節(jié)。結(jié)合冶金設(shè)備的特點(diǎn)，應(yīng)做好以下幾點(diǎn)：

(1)提出全面清潔度的目標(biāo)。

(2)按照系統(tǒng)的要求，制定系統(tǒng)的清潔度等級(jí)規(guī)范，選擇合適精度的液壓濾芯。

(3)規(guī)范液壓、潤滑設(shè)備工程安裝、檢修、沖洗、驗(yàn)收流程。液壓管路焊接施工應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的施工規(guī)范進(jìn)行[13-14]。

(4)通過改善密封性能、改善空氣過濾器性能、增加執(zhí)行元件的防護(hù)措施，減少外界對(duì)系統(tǒng)的污染。

(5)加強(qiáng)維護(hù)、檢修人員的技能培訓(xùn)，提高人員對(duì)于油品清潔度的認(rèn)識(shí)，減少由于人為原因造成的污染。

(6)定期對(duì)油品清潔度進(jìn)行取樣監(jiān)測。關(guān)鍵性液壓設(shè)備，有必要安裝在線清潔度及水分監(jiān)測裝置。

4 油品現(xiàn)場管理

油品現(xiàn)場管理是落實(shí)全優(yōu)潤滑管理的重要環(huán)節(jié)，主要涉及存儲(chǔ)管理、加注管理、人員培訓(xùn)等內(nèi)容。

4.1 存儲(chǔ)管理

油品存儲(chǔ)不當(dāng)，極易造成變質(zhì)和污染。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，油品在存儲(chǔ)過程中應(yīng)做好以下幾點(diǎn)：

(1)應(yīng)劃定專門室內(nèi)區(qū)域進(jìn)行新油存儲(chǔ)，不要與廢油混放。油品存儲(chǔ)區(qū)應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線路和火源，避免陽光直射。

(2)各類油品應(yīng)分類存放，避免錯(cuò)加和混用。

(3)避免水污染和固體顆粒物污染，必要時(shí)應(yīng)采取防污染措施。

(4)做好出入庫記錄，保證油品在保質(zhì)期內(nèi)使用。

(5)定期對(duì)油品進(jìn)行理化指標(biāo)化驗(yàn)，保證油品品質(zhì)。

4.2 加注管理

正確的加油方式是保證設(shè)備正常工作的基本條件，冶金設(shè)備加油過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)加油前，確認(rèn)好油品牌號(hào)。

(2)不同牌號(hào)的加油工具(尤其是過濾小車)不能混用，加油工具要做好防污染處理。

(3)油品加注前要進(jìn)行過濾，過濾精度要符合技術(shù)要求，一般齒輪油、油膜軸承油等高黏度油品的名義過濾精度可控制在100 μm，液壓油、渦輪機(jī)油的名義過濾精度可控制在10 μm以內(nèi)[15]。

(4)存放時(shí)間長的油品，加注前要進(jìn)行混勻，以便添加劑更好的分散。

(5)液壓站、集中潤滑站加油過程中要注意控制液位，過高的液位容易導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱量增加，液位過低可造成油泵氣蝕、吸空等現(xiàn)象。

現(xiàn)場油品管理由于涉及面廣、要求細(xì)致，因此，需要對(duì)設(shè)備維護(hù)人員進(jìn)行常態(tài)化培訓(xùn)，必要時(shí)，可編制標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書，指導(dǎo)現(xiàn)場操作。

5 結(jié)語

全優(yōu)潤滑管理是一套系統(tǒng)、科學(xué)的設(shè)備潤滑管理體系。首鋼京唐公司推廣全優(yōu)潤滑管理十年來，在降低油品消耗、提升潤滑管理水平、降低設(shè)備故障率方面取得了明顯效果。該管理模式適合在冶金企業(yè)推廣應(yīng)用。