潤(rùn)滑油關(guān)鍵參數(shù)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

楊新強(qiáng)，韓 旭，肖 宇，葉 劍

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300450）

0 引言

海上平臺(tái)作為處于一個(gè)相對(duì)孤立環(huán)境的生產(chǎn)設(shè)施，對(duì)于設(shè)備順利運(yùn)行和安全保障都有極高的要求，為了防止平臺(tái)潤(rùn)滑油不能正確起效，導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)和引起安全風(fēng)險(xiǎn)，海上平臺(tái)在主要?jiǎng)恿υO(shè)備中設(shè)置了有在線監(jiān)測(cè)功能的傳感器。通過(guò)傳感器收集潤(rùn)滑油的實(shí)時(shí)物化參數(shù)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳遞給系統(tǒng)，可以對(duì)潤(rùn)滑油的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在潤(rùn)滑油出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行更換，保證關(guān)鍵用油安全與機(jī)組潤(rùn)滑油的良好工作狀態(tài)。減少不必要的“加油”和“換油”操作，節(jié)約成本。同時(shí)在線監(jiān)測(cè)可以進(jìn)一步收集潤(rùn)滑油使用數(shù)據(jù)，為后續(xù)研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 油液在線系統(tǒng)簡(jiǎn)介

油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是近幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，與傳統(tǒng)的潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)不同，傳統(tǒng)的潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)是現(xiàn)場(chǎng)取樣，潤(rùn)滑油樣品送到油液檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)潤(rùn)滑油的各項(xiàng)理化指標(biāo)進(jìn)行專項(xiàng)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)周期長(zhǎng)，并且潤(rùn)滑油在取樣過(guò)程中容易受到污染，引起誤報(bào)警，需要重新取樣監(jiān)測(cè)進(jìn)行復(fù)核。油液在線監(jiān)測(cè)是在運(yùn)行中的設(shè)備潤(rùn)滑管線上安裝傳感器，油液通過(guò)傳感器時(shí)對(duì)潤(rùn)滑油的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)油液監(jiān)測(cè)的參數(shù)判定或預(yù)測(cè)系統(tǒng)或設(shè)備的運(yùn)行工況和狀態(tài)，診斷設(shè)備的異常原因，由于是在線監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)反映的是當(dāng)前潤(rùn)滑的狀態(tài)，可以有效避免設(shè)備突發(fā)事故。油液在線監(jiān)測(cè)技術(shù)消除離線取樣監(jiān)測(cè)人為不確定性因素，取樣和檢測(cè)幾乎同時(shí)進(jìn)行，并能及時(shí)為企業(yè)提供設(shè)備的工作狀態(tài)，因此設(shè)備油液在線監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)研究及開(kāi)發(fā)運(yùn)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。受在線監(jiān)測(cè)傳感器的監(jiān)測(cè)精度與環(huán)境限制，對(duì)發(fā)現(xiàn)的潤(rùn)滑油異常狀態(tài)需要確診時(shí)，還需要現(xiàn)場(chǎng)取樣送專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)。

2 潤(rùn)滑油關(guān)鍵參數(shù)

潤(rùn)滑油的關(guān)鍵參數(shù)有黏度、水分、酸值、金屬磨粒等。

（1）黏度。黏度是潤(rùn)滑油最重要的參數(shù)之一，是判斷潤(rùn)滑油狀態(tài)是否正常的重要指標(biāo)，黏度決定了軸承中油膜的承載能力、摩擦功耗和密封面的密封能力。

（2）水分。潤(rùn)滑油中的水分，對(duì)其性能有很大影響：①導(dǎo)致潤(rùn)滑油中的添加劑發(fā)生水解、沉淀，從而添加劑失效，降低其使用功能；②降低油品的黏度，降低油膜的承載能力，還可能在高溫高壓下氣化，形成小氣泡瞬間破裂，造成氣蝕磨損，或在油路中氣化，造成氣阻、阻塞油路；③水分加強(qiáng)了酸對(duì)金屬的腐蝕作用，造成零部件的銹蝕，生成的銹渣和金屬碎屑還會(huì)加速催化油品氧化變質(zhì)，加速油的老化；④水分超標(biāo)導(dǎo)致油液乳化，使表面活性強(qiáng)的清凈分散劑、防銹劑等失效而產(chǎn)生油泥；⑤添加劑水解產(chǎn)生的沉淀、磨損產(chǎn)生的金屬顆粒、銹蝕產(chǎn)生的銹渣、沉降的油泥還會(huì)堵塞油路、堵塞濾清器，造成系統(tǒng)供油不足；⑥水分超標(biāo)的潤(rùn)滑油凝點(diǎn)升高，在環(huán)境溫度較低時(shí)，潤(rùn)滑油流動(dòng)性、黏溫性變差，甚至結(jié)冰，堵塞油路；⑦水分還會(huì)使?jié)櫥偷膶?dǎo)熱性能變差，如導(dǎo)熱油系統(tǒng)升溫升不上去等。此外，水分的存在還可能導(dǎo)致事故發(fā)生。例如，對(duì)于電器系統(tǒng)用油，微量水會(huì)大大影響油的絕緣特性，易使用電系統(tǒng)出現(xiàn)故障；水分受熱汽化，體積急劇增加，油出現(xiàn)突沸或外溢，如果水分含量較大還可能發(fā)生爆炸、增大火災(zāi)等危險(xiǎn)。

（3）金屬磨粒。金屬磨粒含量可以反應(yīng)出潤(rùn)滑油工作處金屬的磨損情況，同時(shí)金屬微粒會(huì)增加摩擦損傷，影響潤(rùn)滑油性能。

隨著使用時(shí)間的增加發(fā)生性能衰變，潤(rùn)滑油各組分與空氣長(zhǎng)期接觸發(fā)生氧化反應(yīng)，潤(rùn)滑油中的黏度指數(shù)改進(jìn)劑、抗氧化劑、抗磨劑等添加劑也會(huì)因損耗含量降低，另外各種外部污染源也會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油性能劣化。所以需要定期更換潤(rùn)滑油，而通過(guò)在線監(jiān)測(cè)可以更好地了解油品的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為潤(rùn)滑油更換提供依據(jù)。

3 潤(rùn)滑油在線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

整個(gè)監(jiān)測(cè)流程如圖1所示：由各類動(dòng)設(shè)備中的傳感器收集油品中的黏度、水分和污染等可測(cè)特征信息；原始信號(hào)在經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的串口/接口技術(shù)處理后，轉(zhuǎn)化為有意義的電信號(hào)，傳送至數(shù)據(jù)采集模塊；收集到的信息進(jìn)入設(shè)備健康系統(tǒng)，全優(yōu)潤(rùn)滑系統(tǒng)通過(guò)定期調(diào)用設(shè)備健康系統(tǒng)的接口，實(shí)時(shí)獲得油品監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

圖1 潤(rùn)滑油在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

全優(yōu)潤(rùn)滑在線監(jiān)測(cè)界面在油液分析檢測(cè)模塊中顯示，表格中會(huì)顯示最近的在線監(jiān)測(cè)結(jié)果，系統(tǒng)會(huì)定期保存記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)操作人員可以很方便地查看實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)。而當(dāng)潤(rùn)滑油關(guān)鍵參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，則會(huì)在系統(tǒng)中彈出警告，告知系統(tǒng)管理員和平臺(tái)操作人員及時(shí)處理。

4 油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施

（1）油液在線系統(tǒng)組成。油液在線系統(tǒng)由油液傳感器、上位機(jī)、顯示器、連接管線等部件組成（圖2）。

圖2 油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

（2）傳感器安裝。某平臺(tái)油液在線系統(tǒng)安裝在柴油發(fā)電機(jī)組上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油運(yùn)行狀態(tài)，傳感器安裝在潤(rùn)滑油冷卻泵出入口管線上，采取泵后取油，泵前回油，泵后壓力表顯示0.38 MPa，滿足油液在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的正常監(jiān)測(cè)流速50 mL/min。

（3）上位機(jī)（數(shù)據(jù)采集器）安裝。上位機(jī)安裝在泵旁邊的地板下，在地板的鋼架焊接有一個(gè)安裝架，用來(lái)固定上位機(jī)，進(jìn)入管線、電纜用熱縮管做好防護(hù)性能。電纜選用船用電纜，與上位機(jī)采集箱進(jìn)出線填料函密封尺寸匹配。上位機(jī)進(jìn)線為220 V動(dòng)力電纜一根，室外帶鎧網(wǎng)線一根（油液傳感器），RS-485通信線，另外有兩路油管進(jìn)入采集箱。

（4）顯示器安裝。顯示器安裝在中控室，現(xiàn)場(chǎng)查看數(shù)據(jù)，并通過(guò)內(nèi)網(wǎng)傳輸?shù)饺珒?yōu)潤(rùn)滑管理系統(tǒng)集中管理。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)潤(rùn)滑油的關(guān)鍵參數(shù)在線監(jiān)測(cè)，不僅可以在發(fā)生異常情況時(shí)及時(shí)報(bào)警，更可以保存獲取大量潤(rùn)滑油使用狀態(tài)變化數(shù)據(jù)。該在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能夠?yàn)闈?rùn)滑油在不同情況下的選型研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，還可以為不同工況下的動(dòng)設(shè)備選擇最適合的潤(rùn)滑油和加油、換油周期提供數(shù)據(jù)支撐，最終提高潤(rùn)滑油的使用技術(shù)，培養(yǎng)潤(rùn)滑油專業(yè)人才。