（中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司，新疆 克拉瑪依 833699）

元素光譜分析技術(shù)在大型關(guān)鍵機(jī)組磨損監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

郭興建，張郡，胡煉，韓鳳梅，李敏

（中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司，新疆 克拉瑪依 833699）

闡述元素光譜分析技術(shù)的原理及技術(shù)特點(diǎn)，應(yīng)用于大型關(guān)鍵機(jī)組磨損監(jiān)測(cè)中的方法和步驟，對(duì)于出現(xiàn)的設(shè)備問題，能準(zhǔn)確地判斷磨損部位，為設(shè)備的維修提供信息，從而保障機(jī)組的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。

元素光譜分析；關(guān)鍵機(jī)組；磨損監(jiān)測(cè)

關(guān)鍵機(jī)組作為生產(chǎn)裝置最至關(guān)重要的設(shè)備，在石化企業(yè)生產(chǎn)中極為關(guān)鍵，保證關(guān)鍵機(jī)組安、穩(wěn)、長(zhǎng)運(yùn)行是工作的重中之重。在大型關(guān)鍵機(jī)組運(yùn)行過程中，通過設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以了解設(shè)備的振動(dòng)、噪聲、壓力、流量、溫度等信息，對(duì)設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行情況作出判斷，但對(duì)于設(shè)備內(nèi)部具體的潤(rùn)滑和磨損情況卻無(wú)法了解。油液監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過采集在用設(shè)備潤(rùn)滑油或工作介質(zhì)樣品，利用光、電、磁學(xué)等手段，分析其理化指標(biāo)、檢測(cè)所攜帶的磨損和污染物顆粒，從而獲得機(jī)器的潤(rùn)滑和磨粒狀態(tài)的信息，定性和定量地描述設(shè)備的磨損狀態(tài)，找出誘發(fā)因素，評(píng)價(jià)機(jī)器的工況并預(yù)測(cè)其故障，確定故障部位、原因和類型，達(dá)到準(zhǔn)確、直觀的判斷設(shè)備運(yùn)行的趨勢(shì)。這就對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的局限性進(jìn)行了極大的補(bǔ)充。目前通過油液監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)掌握機(jī)組的磨損狀態(tài)、部位，以及預(yù)測(cè)磨損的發(fā)展趨勢(shì)，是石化大型關(guān)鍵機(jī)組安全運(yùn)行的有效手段。油液監(jiān)測(cè)技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)日趨成熟，其系統(tǒng)主要由常規(guī)理化分析、原子光譜分析、紅外光譜分析、鐵譜分析、顆粒計(jì)數(shù)等五項(xiàng)分析技術(shù)組成。元素光譜分析技術(shù)是一種成熟的油液監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過分析潤(rùn)滑油中所含成分及其含量，一方面判斷與這些元素相對(duì)應(yīng)的各零部件的磨損狀態(tài)；另一方面也可以診斷添加劑的狀況，以及污染程度和衰變過程。因此，光譜技術(shù)已成為大型關(guān)鍵機(jī)組油液監(jiān)測(cè)的最重要方法之一。

獨(dú)山子石化公司從2012年開始開展關(guān)鍵機(jī)組元素光譜分析工作，監(jiān)測(cè)的機(jī)組涵蓋全公司30多臺(tái)關(guān)鍵機(jī)組。作為振動(dòng)監(jiān)測(cè)的重要補(bǔ)充，通過5年來對(duì)大機(jī)組軸瓦磨損油液元素監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握機(jī)組的軸瓦磨損狀態(tài)，保障了大型關(guān)鍵機(jī)組的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。

1 元素光譜分析技術(shù)基本原理及技術(shù)特點(diǎn)

1.1 元素光譜分析技術(shù)基本原理（圖1）

元素光譜主要是以原子發(fā)射光譜法為主要手段，物質(zhì)原子受到電弧、火焰等能量的直接激發(fā)，繼而發(fā)射出光子所形成的光譜。每個(gè)元素受激后發(fā)出的光，有其固有的波長(zhǎng)(即特征光譜線)，這是發(fā)射光譜分析的定性依據(jù)。光的強(qiáng)度則是定量基礎(chǔ)。

QSA元素光譜儀的基本原理是使用一對(duì)高純度銀電極，激發(fā)油樣產(chǎn)生光束，通過光柵分光檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到分析樣品所含各種元素的濃度數(shù)值。

圖1 元素光譜分析技術(shù)基本原理圖

1.2 元素光譜分析特點(diǎn)

光譜分析技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于重要設(shè)備在用潤(rùn)滑油中所含元素濃度的測(cè)定。轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備潤(rùn)滑油中含有大量的各種微粒。這些微粒來源非常分散，主要包括零部件的磨損微粒、潤(rùn)滑系統(tǒng)本身的異常產(chǎn)物、外來污染物等等。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2013年底，乙烯廠某裝置預(yù)聚反應(yīng)軸流泵P-200在定期的設(shè)備維護(hù)時(shí)，進(jìn)行潤(rùn)滑油更換，在之前的狀態(tài)監(jiān)測(cè)中未發(fā)現(xiàn)異常，維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)在放出的潤(rùn)滑油油底中存在少量金屬碎屑，這在以往的定期設(shè)備維護(hù)中是不曾出現(xiàn)的，這一異常情況引起高度重視。

2.1 工藝簡(jiǎn)介

來自預(yù)接觸罐的催化劑和助催化劑與丙烯混合后進(jìn)入預(yù)聚合的反應(yīng)器，預(yù)聚合反應(yīng)器是一個(gè)小型單環(huán)管反應(yīng)器：物料約停留4分鐘時(shí)間，溫度控制在20℃，把聚合反應(yīng)的發(fā)生控制在最低限度。軸流泵P-200（如圖2）在預(yù)聚合反應(yīng)器中進(jìn)行物料循環(huán)。

圖2

2.2 磨損監(jiān)測(cè)

預(yù)聚反應(yīng)軸流泵P-200 (基本參數(shù)如表1所示) 2013年12月更換新油。

表1 P-200基本參數(shù)

（1）鐵譜分析。對(duì)該泵在用潤(rùn)滑油油樣進(jìn)行鐵譜分析，直讀鐵譜數(shù)據(jù)顯示：大顆粒密度DL為100.50，小顆粒密度DS為14.20，磨粒磨損嚴(yán)重度指數(shù)IS為9898.61。對(duì)磨粒鐵譜片進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油中存在中量的異?；瑒?dòng)磨粒、疲勞磨粒和少量的黑色氧化物（Fe3O4）、紅色氧化物（Fe2O3）。鐵譜圖如圖3、4。

圖3 兩百倍譜片

圖4 五百倍譜片

分析結(jié)論：預(yù)聚反應(yīng)軸流泵P-200軸承箱潤(rùn)滑油中存在中量的異?；瑒?dòng)磨粒和疲勞磨粒，該機(jī)組存在異常磨損。

（2）元素光譜分析。對(duì)該泵潤(rùn)滑油油樣進(jìn)行元素光譜分析，數(shù)據(jù)顯示如表2。在與裝置詳細(xì)的了各部件材質(zhì)情況后，判斷該機(jī)組軸承及銅質(zhì)甩油環(huán)損壞可能性較大。

表2 潤(rùn)滑油元素測(cè)試結(jié)果

分析結(jié)論： 該機(jī)組軸承箱潤(rùn)滑油中存在異常濃度銅元素，建議對(duì)該機(jī)組軸承及甩油環(huán)等進(jìn)行檢查。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)情況

在裝置停機(jī)對(duì)該泵進(jìn)行解體檢查中發(fā)現(xiàn)甩油環(huán)存在嚴(yán)重磨損痕跡如圖5所示。

圖5 甩油環(huán)磨損現(xiàn)場(chǎng)照片

3 結(jié)語(yǔ)

（1）通過油液監(jiān)測(cè)技術(shù)可以對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行有效地補(bǔ)充，發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題，提前進(jìn)行相應(yīng)地處理，確保設(shè)備的正常、平穩(wěn)運(yùn)行。

（2）通過鐵譜分析，能準(zhǔn)確地判斷在用潤(rùn)滑油中是否存在異常磨損。

（3）通過元素光譜分析，能準(zhǔn)確地得到潤(rùn)滑油中各元素的種類及含量值。通過對(duì)設(shè)備部件的材質(zhì)情況的掌握，可以判斷摩擦副的磨損狀況及部位。

（4）在通過元素光譜分析大體判斷異常磨損發(fā)生的部位的情況下，可以提前進(jìn)行檢修方案及檢修材料的準(zhǔn)備，檢修的效率大幅提高，檢修的結(jié)果令人滿意。

[1]楊其明，嚴(yán)新平，賀石中等.油液檢測(cè)分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

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1671-0711（2017）04（上）-0078-02