李 鎮(zhèn)，劉文勇

（1.國(guó)家能源集團(tuán)新疆吉林臺(tái)水電開(kāi)發(fā)有限公司，新疆伊犁 835000；2.廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，廣東廣州 510535）

0 引言

水力發(fā)電機(jī)組的作用是將河川、湖泊等位于高處具有勢(shì)能的水流至低處，經(jīng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)的機(jī)械能，水輪機(jī)又推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能[1]。

機(jī)組推導(dǎo)軸承為下導(dǎo)和推力聯(lián)合軸承，推力承受機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量，是發(fā)電機(jī)最重要的組成部件之一，其運(yùn)行狀況直接關(guān)系到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是推導(dǎo)油液品質(zhì)、推力油膜厚度及推力瓦受力是機(jī)組運(yùn)行優(yōu)良的關(guān)鍵指標(biāo)。

基于設(shè)備的“血液”潤(rùn)滑油的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)[2]可以通過(guò)主機(jī)及控制系統(tǒng)的油品特性監(jiān)測(cè)分析提前發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的早期異常，做到早預(yù)防、早診斷、早維護(hù)，確保設(shè)備運(yùn)行可靠性。關(guān)鍵機(jī)組設(shè)備潤(rùn)滑油在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可加強(qiáng)設(shè)備的潤(rùn)滑安全監(jiān)控工作，并把它建立在科學(xué)管理的基礎(chǔ)上，對(duì)保證裝置均衡生產(chǎn)、保持設(shè)備完好并充分發(fā)揮設(shè)備效能、改善潤(rùn)滑狀況、減少設(shè)備故障、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益都有著極其重要的意義。

1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)儀器獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，主要包含污染度、水活性、水分、黏度及磨損情況。以下主要對(duì)各參數(shù)表征含義及監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

1.1 水分

在潤(rùn)滑系統(tǒng)中，油中的水分主要來(lái)自于油冷器泄漏或空氣污染，油中進(jìn)水將使得設(shè)備生銹的風(fēng)險(xiǎn)增大（圖1）。水分將使油品氧化變質(zhì)，增加油泥，惡化油質(zhì)，聚酯抗燃油進(jìn)水將使得產(chǎn)生水解反應(yīng)生成有機(jī)酸，使得油品腐蝕性增大；水分還會(huì)使油中的添加劑水解反失效，降低油品的極壓耐磨或抗氧化性能；對(duì)于水分離性較差的油品，水分會(huì)促使油品乳化，顯著降低油膜強(qiáng)度，所以水分含量應(yīng)控制在盡可能低的程度。相關(guān)研究結(jié)果顯示，油中含500×10-6水分時(shí)軸承的壽命是含100×10-6水時(shí)的50%。

圖1 水分導(dǎo)致設(shè)備壽命縮短

在線水分傳感器的直接輸出是水活性，即在某個(gè)溫度下的水分溶解在油中的百分?jǐn)?shù)，用M 濕度表示。由于工程習(xí)慣使用水分的含量MSensor，標(biāo)準(zhǔn)單位mg/kg（即ppm），其轉(zhuǎn)化公式為MSensor=M濕度×10f（a，b，T）。

其中：

1.2 黏度和油溫

黏度是流體流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的度量，用于衡量油品在特定溫度下抵抗流動(dòng)的能力。黏度是油品選擇的主要依據(jù)，同時(shí)也是判斷設(shè)備潤(rùn)滑狀態(tài)、確定是否換油的重要依據(jù)。黏度值的改變反映了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化，黏度異常將導(dǎo)致設(shè)備潤(rùn)滑不良，機(jī)械表面產(chǎn)生異常磨損，如點(diǎn)蝕、剝落等（圖2）。在使用過(guò)程中，油品黏度變化的主要原因有油品氧化、劣化、水分乳化及污染物浸入等，另外在日常維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中，加錯(cuò)油也會(huì)導(dǎo)致黏度發(fā)生變化。

圖2 黏度變化導(dǎo)致軸瓦剝落

機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)油溫升高后造成的影響主要有以下6 個(gè)：

（1）油溫升高使油的黏度降低，如果油的黏溫性能較差，溫度變化導(dǎo)致黏度變化更為顯著，元件及系統(tǒng)內(nèi)油的泄漏量將增多，進(jìn)而導(dǎo)致液壓泵的容積效率降低。

（2）油溫升高將使機(jī)械元件產(chǎn)生熱變形，各類閥類元件受熱后膨脹，可能使配合間隙減小，因而影響閥芯的移動(dòng)，增加磨損，甚至卡閥。

（3）油溫升高黏度降低后相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的潤(rùn)滑油膜將變薄，增加機(jī)械磨損，在油液污染度較高時(shí)易產(chǎn)生機(jī)械故障。

（4）油溫升高使油的黏度降低，使油液經(jīng)過(guò)節(jié)流小孔或縫隙式閥門的流量增大，使原來(lái)調(diào)節(jié)好的工作速度發(fā)生變化，影響工作的穩(wěn)定性，降低工作精度。

（5）油溫升高將使油液的氧化速度加快，導(dǎo)致油液變質(zhì)劣化，降低油的使用壽命。油中析出的油泥等沉淀物還會(huì)堵塞元件的小孔和縫隙，影響系統(tǒng)的正常工作（圖3）。

圖3 高溫導(dǎo)致設(shè)備用油嚴(yán)重氧化

（6）油溫過(guò)高會(huì)使密封裝置迅速老化變質(zhì)，喪失密封性能。

1.3 污染度

據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)故障中有75%以上是由于油液污染造成的。顆粒污染指油中含有的固體顆粒含量，其主要來(lái)源于外界的粉塵、砂礫、密封膠質(zhì)物，也有來(lái)源于系統(tǒng)內(nèi)部的油品氧化產(chǎn)物（油泥）、過(guò)濾器的玻璃纖維、油管中的銹蝕/顆粒以及摩擦副表面的磨損顆粒等。這些固體雜質(zhì)顆粒會(huì)影響潤(rùn)滑油膜的連續(xù)性，導(dǎo)致摩擦副磨損；催化基礎(chǔ)油裂化，影響油液壽命及油膜強(qiáng)度，還可能堵塞濾油器、油線管道、潤(rùn)滑油槽，或沉積在摩擦部件表面影響散熱。在高速機(jī)中，油泥還易附著在軸瓦表面形成漆膜，固體顆粒污染通?？梢杂梦廴径葋?lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

20世紀(jì)50年代以來(lái)，世界各國(guó)教育不斷發(fā)展，高度重視和及時(shí)開(kāi)展課程改革。越來(lái)越多的教育界人士認(rèn)識(shí)到，課程與教學(xué)是決定教育質(zhì)量的兩個(gè)基本因素，改革課程是提高教育質(zhì)量的重要方式。因此，課程內(nèi)容是否科學(xué)合理，教材內(nèi)容是否文質(zhì)兼美，將直接影響學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)能力和發(fā)展水平。2013年，普通高中課程修訂工作正式開(kāi)始，本次修訂深入總結(jié)21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)普通高中課程改革的寶貴經(jīng)驗(yàn)，充分借鑒國(guó)際課程改革的優(yōu)秀成果，從而形成了今年的統(tǒng)編版高中語(yǔ)文教材。

1.4 磨損

磨損顆粒污染指油中含有的固體顆粒含量，包括金屬顆粒和非金屬顆粒，其主要來(lái)源于外界的粉塵、砂礫、密封膠質(zhì)物，也有來(lái)源于系統(tǒng)內(nèi)部的油品氧化產(chǎn)物（油泥）、過(guò)濾器的玻璃纖維、油管中的銹蝕顆粒以及摩擦副表面的磨損顆粒等[3]。這些固體雜質(zhì)顆粒會(huì)影響潤(rùn)滑油膜的連續(xù)性，導(dǎo)致摩擦副磨損（圖4）。催化基礎(chǔ)油裂化，影響油液壽命及油膜強(qiáng)度，還可能堵塞濾油器、油線管道、潤(rùn)滑油槽，或沉積在摩擦部件表面影響散熱。在高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，油泥還易附著在軸瓦表面形成漆膜，固體顆粒污染通?？梢杂梦廴径葋?lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖4 設(shè)備軸瓦顆粒超標(biāo)導(dǎo)致軸瓦劃傷

2 推導(dǎo)軸承數(shù)據(jù)分析

2.1 整體趨勢(shì)分析

在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集時(shí)間區(qū)間為2022 年1 月1日—2022 年10 月17 日，對(duì)水分、黏度（40 ℃）、NAS（National Aerospace Standard，美國(guó)生產(chǎn)軍用飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)）污染度等級(jí)3 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理（圖5）。

圖5 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)

水分的變化趨勢(shì)整體穩(wěn)定，無(wú)異常超標(biāo)數(shù)據(jù)；NAS 等級(jí)和黏度的變化趨勢(shì)整體較為穩(wěn)定，2022 年7 月以來(lái)，在線數(shù)據(jù)中黏度（40 ℃）和NAS 等級(jí)出現(xiàn)較大波動(dòng)。經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)溝通，反饋現(xiàn)場(chǎng)存在檢修情況，對(duì)油品進(jìn)行濾油操作，建議取樣進(jìn)行離線分析，評(píng)估油品性能。

2.2 數(shù)據(jù)分布分析

2022 年在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分布情況如表1 所示。

表1 2022 年在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分布情況

由表1 可知，在用油水分非常小，整體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)水分中位值是31×10-6，這與離線檢測(cè)“痕跡”是一致的，傳感器的數(shù)據(jù)輸出跳動(dòng)較小，其性能穩(wěn)定；整體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)黏度中位值是47.450 mm2/s，數(shù)據(jù)與離線檢測(cè)數(shù)據(jù)47.100 mm2/s 接近，說(shuō)明傳感器性能穩(wěn)定。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)污染度等級(jí)中位值是10 級(jí)，與離線數(shù)據(jù)相符，傳感器的數(shù)據(jù)輸出跳動(dòng)較小，其性能穩(wěn)定。

2.3 相關(guān)性分析

對(duì)整體數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，并作出指標(biāo)相關(guān)性分析（圖6）。

圖6 指標(biāo)相關(guān)性分析

相關(guān)性分析結(jié)果表明：污染度NAS 等級(jí)與水分呈現(xiàn)正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.11；污染度等級(jí)與Fe（70～100）顆粒呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.17；說(shuō)明水分與鐵磁顆粒都會(huì)影響污染度的變化。

3 結(jié)論

3.1 數(shù)據(jù)分析總結(jié)

各站監(jiān)測(cè)對(duì)推導(dǎo)軸承（所用油品為長(zhǎng)城46#汽輪機(jī)油）的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲取的典型值數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

由表2 可知，水分和黏度（40 ℃）的監(jiān)測(cè)結(jié)果均在正常范圍之內(nèi)，而NAS 1638 處于超標(biāo)狀態(tài)。由此可以得到以下4 個(gè)結(jié)論：

表2 監(jiān)測(cè)參數(shù)的中位值

（1）在線油水分含量較低，水分?jǐn)?shù)值范圍在30×10-6左右，其監(jiān)測(cè)值與離線檢測(cè)“痕跡”一致。

（2）黏度變化正常，各壓氣站機(jī)組由于使用油品型號(hào)、黏度不同，但黏度與油溫變化特征符合油品的黏溫特性，即油溫高、黏度低，油溫低、黏度高。由于現(xiàn)場(chǎng)儀器取樣點(diǎn)的不同，監(jiān)測(cè)值也存在差異。

（3）污染度等級(jí)較高，現(xiàn)場(chǎng)污染度NAS 等級(jí)控制≤8，在用油良好的清潔度與壓縮機(jī)封閉式潤(rùn)滑系統(tǒng)及過(guò)濾冷卻系統(tǒng)良好分不開(kāi)。

（4）磨損情況總體良好，在2022 年第三季度出現(xiàn)輕微磨損情況，建議取樣進(jìn)行復(fù)測(cè)。

3.2 應(yīng)用建議

根據(jù)對(duì)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)采集數(shù)據(jù)分析，設(shè)備在用油污染度等級(jí)需要注意，雖然能滿足機(jī)組用油要求，但日常應(yīng)定期查看在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)備自帶工況參數(shù)數(shù)據(jù)，特別是污染度NAS 等級(jí)變化，加強(qiáng)過(guò)濾凈化處理，控制潤(rùn)滑油污染度等級(jí)降至正常范圍或不再升高。