基于油液監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的設備潤滑周期管理

摘" 要：大多數(shù)企業(yè)設備換油周期遵循廠家的建議執(zhí)行，應用中存在換油周期不夠科學合理和油品浪費的問題。該文是基于解決此類問題出發(fā)而開展的研究。首先選取汽機主機等9大類設備在用油監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、計算、分析，得出設備在用油使用壽命。該創(chuàng)新成果經(jīng)過在某電廠多年的成功實踐后，設備用油壽命得到較大改善，在行業(yè)具有推廣意義。

關鍵詞：油液檢測；數(shù)據(jù)分析；設備潤滑；周期管理；設備維護

中圖分類號：TB14" " " "文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）17-0042-04

Abstract： The oil change cycle of equipment in most enterprises follows the recommendations of manufacturers， and there are some problems in application， such as unscientific and reasonable oil change cycle and waste of oil products. This paper is based on the research to solve this kind of problem. Firstly， the statistics， calculation and analysis of the monitoring data of 9 types of equipment such as steam turbine mainframe are selected， and the service life of the equipment is obtained. After many years of successful practice in a power plant， the oil life of the equipment has been greatly improved， which is of popularization significance in the industry.

Keywords： oil detection; data analysis; equipment lubrication; cycle management; equipment maintenance

為解決設備換油周期和油品浪費等問題，某大型火力發(fā)電廠通過對某類設備在較長時間跨度內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和建模，以及對不同設備不同監(jiān)測指標間的關聯(lián)性進行研究，找出不同監(jiān)測指標間存在的關系，為各類設備制定合理的監(jiān)測項目和指標設置提供依據(jù)。經(jīng)過4年的應用實踐，設備潤滑周期管理水平得到提高，達到節(jié)能降本的目的。

1" 項目背景

項目實施前，某電廠各類設備換油周期大多遵循設備廠家給出的周期執(zhí)行，通過2016—2018年連續(xù)3年的油液監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，很多設備到換油周期時換下來的油品質(zhì)量依然很好，完全滿足繼續(xù)使用的條件。提前更換這些油質(zhì)較好的油品，一方面會增加維護工作量和用油成本，另一方面還會增加廢油處理量。

根據(jù)《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》，其明確了廢棄潤滑油需要找有資質(zhì)的機構回收處理。廢油處理模式經(jīng)歷了從“可以賣錢”到“支付處理費用”的轉(zhuǎn)變。

設備在用油檢測上，除了能實時反饋設備潤滑磨損狀態(tài)和油質(zhì)狀況，還能通過對較長周期內(nèi)油液監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析得出油品使用壽命信息，這樣得出的油品使用壽命更加接近設備在實際工況下的油品使用壽命，這對于現(xiàn)場維護更具有參考意義[1]。

2" 技術路線

本項目研究的目標為2個，一個是通過對某一設備在較長時間跨度內(nèi)的監(jiān)測大數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，建立油品壽命分析模型，進而得出各類油品在實際工況下的使用壽命；另一個是對監(jiān)測指標間的相關性進行研究，找出不同監(jiān)測指標間可能存在的關系，從而為后續(xù)日常監(jiān)測指標的設置提供科學的依據(jù)。項目研究技術路線如圖1所示。

2.1" 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫主要由本項目的合作單位專業(yè)油液檢測機構提供，年檢測數(shù)據(jù)量達10萬條，因而數(shù)據(jù)庫中擁有各類設備較為龐大的檢測數(shù)據(jù)量，這為后續(xù)各類設備在用油的監(jiān)測分析方面提供了豐富的數(shù)據(jù)來源。

2.2" 分類篩選

數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中初步選出后需進一步分類篩選，篩選標準主要有：①數(shù)據(jù)來源于同行業(yè)相同設備或不同行業(yè)類似設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)，如水泥廠立磨與磨煤機結構類似，立磨的監(jiān)測數(shù)據(jù)可作為磨煤機的樣本數(shù)據(jù)；②樣本數(shù)據(jù)需具備較多的檢測項目，從而便于進行不同指標間的關聯(lián)性分析；③樣本數(shù)據(jù)最好是來源于實施連續(xù)監(jiān)測的客戶，因為連續(xù)型的數(shù)據(jù)能更好地反映問題。

2.3" 樣本數(shù)據(jù)

通過分類篩選得出各類油品樣本數(shù)據(jù)，每類油品樣本數(shù)據(jù)需達到一定量，某設備的樣本數(shù)據(jù)量如達到該設備行業(yè)內(nèi)平均5年的監(jiān)測數(shù)據(jù)量，則稱該樣本數(shù)據(jù)達到大樣本數(shù)據(jù)量。按照該標準，項目研究所有設備的數(shù)據(jù)量全都達到或超過大樣本數(shù)據(jù)量。

2.4" 相關性分析

相關性分析是對不同監(jiān)測指標間的相關性開展研究，找出不同指標間可能存在的內(nèi)在變化關聯(lián)，從而為日常監(jiān)測指標的設置提供更合理的依據(jù)。主要運用歸一化處理和回歸分析對數(shù)據(jù)進行處理，得出不同指標間的關聯(lián)矩陣。

2.5" 主成因指標

在進行油品壽命計算分析前，首先找出影響油品壽命的主成因指標，即哪些指標會隨著使用時間的延長發(fā)生趨勢性變化，方法是對樣本數(shù)據(jù)進行初步地統(tǒng)計分析，找出具有趨勢性變化的指標，進而結合相關換油標準的指標規(guī)定，確定某設備油品的主成因指標[2]。

2.6" 趨勢預測模型

在找出某油品的主成因指標后，結合某指標界限值的規(guī)定，即可得出某油品在該項指標上的使用壽命。但一些指標在樣本數(shù)據(jù)范圍內(nèi)并未超出界限值，因而就有必要對這些指標的變化趨勢作出預測，通過建立該項指標的時間序列模型，得出該指標變化趨勢曲線。

2.7" 壽命分析模型

在計算出某油品在各分項主成因指標上的使用壽命后，還需建立起該油品壽命分析模型來計算該油品的使用壽命。主要通過各分項主成因指標對油品使用性能、劣化影響、恢復難易程度這3個方面進行評價，進而得出各分項指標的影響因子，從而進一步求出油品的使用壽命。

3" 研究對象和方法

項目第一階段對汽機主機、小機、EH油站、電動給水泵、磨煤機、濕式球磨機、堆取料機、卸船機減速機和卸船機液壓站這9類設備進行研究，涵蓋電廠全部機械專業(yè)。下面以鍋爐磨煤機為案例，闡述研究過程。

3.1" 主成因分析

磨煤機的潤滑部位為其行星齒輪，潤滑油主要起潤滑、冷卻的作用，該潤滑點對油品的油膜強度、極壓承載能力均有較高要求。本次磨煤機潤滑油分析數(shù)據(jù)樣本量為600條，是從近1 200條相同及類似設備在用油監(jiān)測數(shù)據(jù)中篩選出來的，有火電廠的磨煤機，也有部分水泥廠的立磨，所用油品均為美孚600XP 320齒輪油。

主成因分析包括各項指標變化趨勢分析、數(shù)學統(tǒng)計分析、在用磨煤機潤滑油維護標準。各項指標變化趨勢分析，是指對于有明顯變化趨勢的指標，將其初步篩選為磨煤機潤滑油壽命主成因指標；而無明顯變化趨勢的指標，則不作為主成因指標。按照這條原則，磨煤機潤滑油壽命的主成因指標是黏度、酸值、Pb、Pd、Fe、Cu和P這7項指標。

各項指標數(shù)學統(tǒng)計分析，是指對于有明顯變化趨勢的指標，為進一步考察在各個使用時間段（12月、24月……）各項指標的詳細變化特征，需對各項指標在各使用時間段內(nèi)的值進行相關數(shù)學統(tǒng)計分析，從而進一步發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的變化特征。通過對初步篩選出的磨煤機潤滑油壽命的主成因指標進一步實行數(shù)學統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)黏度、酸值、Pb、Pd、Fe、Cu和P在4年使用周期內(nèi)均呈現(xiàn)出較明顯的一致性變化（增大或減?。?，且都伴隨使用時間延長，數(shù)據(jù)逐漸變得分化?？紤]Pb和Pd、Fe和Cu之間具有一定可替代性，因而最終確定選擇運動黏度40 ℃、酸值、Pb、Fe和P這5項指標作為磨煤機潤滑油壽命的主成因指標。

在用磨煤機潤滑油維護標準，參考NB/SH/T 0586—2010《工業(yè)閉式齒輪油換油指標》對齒輪油換油指標的規(guī)定，并結合上述的各指標趨勢分析及數(shù)學統(tǒng)計分析，將運行中磨煤機潤滑油壽命主成因指標選定為運動黏度40 ℃、酸值、Pb、Fe和P。

3.2" 相關性分析

為了找出不同指標間可能存在的關聯(lián)，從而更好指導日常取樣監(jiān)測項目設置和后面的壽命預測模型建立，對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行處理，找出不同指標間的可能關聯(lián)。以黏度和酸值、酸值和Fe含量所做的三維關聯(lián)圖（圖2）中可看出，黏度和酸值、酸值和Fe含量的數(shù)據(jù)點絕大部分落在其擬合曲面內(nèi)，表明其之間具有較強的關聯(lián)性。

3.3" 壽命預測模型

根據(jù)AR模型計算出的各指標分析預測曲線，各項指標詳細預測分析結果及達到相應界限值使用時間見表1。

分析磨煤機潤滑油各項指標對油品劣化、使用性能、處理難易程度3方面的影響，對各指標的分項權重因子打分，依據(jù)各權重因子的分值即可計算出磨煤機潤滑油使用壽命值，見表2。

4" 研究成果

4.1" 設備在用油使用壽命

項目第一階段通過對選定9大類設備在用油監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、計算、分析，得出9大類設備在用油使用壽命見表3。計算值可作為該設備在用油在行業(yè)內(nèi)使用壽命的平均值，具有較強的參考意義。

4.2" 設備后續(xù)日常監(jiān)測項目

在項目研究中，針對單項指標的變化和不同指標間的關聯(lián)做了分析，因而得出了各項監(jiān)測指標對于各類在用油的意義，從而制定出各類設備在用油日常監(jiān)測項目[3]，見表4。

4.3" 設備維護保養(yǎng)建議

通過對各類設備在用油監(jiān)測大數(shù)據(jù)的分析，找出影響各類油品壽命的主成因指標，而透過這些指標找出各類設備日常潤滑維護的關鍵。各類設備后續(xù)維保建議見表5。

5" 應用成效

項目在某電廠經(jīng)過4年的實踐應用，已形成一套科學合理的設備潤滑周期管理體系，設備在用油壽命管理水平得到改善和提高，為設備可靠性和經(jīng)濟性提供有力支持和保障。經(jīng)測算，項目實施后每年減少廢油超過100 t，環(huán)保效益較大，同時每年至少給電廠帶來直接經(jīng)濟效益100萬元。項目綜合運用“檢測大數(shù)據(jù)+算法建?！钡姆椒▽υO備潤滑進行周期管理，在火電行業(yè)屬首次應用，完全是基于企業(yè)社會責任和設備可靠性提升的創(chuàng)新成功案例，可在相關行業(yè)推廣及應用。

參考文獻：

[1] 楊俊杰，周洪澍.設備潤滑技術與管理[M].北京：中國計劃出版社，2008.

[2] 賀石中，馮偉，鐘龍風.工業(yè)企業(yè)“潤滑審計”模式的建立及實踐[J].潤滑與密封，2013，38（8）：104-108.

[3] 楊新強.潤滑油優(yōu)化與監(jiān)測在設備管理中的作用[J].中國設備工程，2015（4）：46-49.