曾俊

1 油液潤滑狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

潤滑油在水泥生產(chǎn)機械設(shè)備運行中起著抗壓減磨、冷卻、清潔、防銹等關(guān)鍵作用，其潤滑性能的優(yōu)劣關(guān)乎機械設(shè)備的運行狀態(tài)與使用壽命。若潤滑油循環(huán)終止或油品嚴重氧化污染導(dǎo)致潤滑性能極度下降時，設(shè)備摩擦副將會在短時間內(nèi)擦傷、膠合，甚至整機損毀，進而導(dǎo)致重大設(shè)備事故，影響水泥企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營。因此，采取有效手段預(yù)判設(shè)備潤滑油液的狀態(tài)與設(shè)備磨損情況，是設(shè)備管理中不容忽視的重要環(huán)節(jié)。

國外相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，機械設(shè)備70%以上的故障與磨損有關(guān)。通過油液監(jiān)測技術(shù)，對設(shè)備潤滑油品各項理化性能指標(biāo)、金屬與污染雜質(zhì)顆粒含量磨損等進行定期跟蹤監(jiān)測，可及時掌握設(shè)備潤滑與磨損狀態(tài)，有效判斷設(shè)備運行趨勢，診斷設(shè)備磨損故障類別、磨損部位與磨損原因，提升設(shè)備可靠性，預(yù)防重大設(shè)備事故發(fā)生，降低設(shè)備維護成本，為實現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知性維修提供有效依據(jù)。

2 油液監(jiān)測現(xiàn)狀

為做好設(shè)備潤滑與磨損狀態(tài)監(jiān)測工作，我公司于2012年設(shè)立了油液監(jiān)測室，配套先進的油液監(jiān)測設(shè)備和專業(yè)的監(jiān)測人員。每月由分廠將納入油液監(jiān)測管理的設(shè)備用油取樣送檢，油液監(jiān)測室收樣后，對油品各項理化及磨損指標(biāo)進行檢測，并出具檢測分析報告反饋給分廠，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備潤滑狀態(tài)的有效監(jiān)測。

隨著新監(jiān)測技術(shù)不斷引進和油液監(jiān)測能力的提升，我公司油液監(jiān)測室逐漸形成了一套以實驗室監(jiān)測與現(xiàn)場指導(dǎo)相結(jié)合，制度完善、項目多樣、技術(shù)先進的完整監(jiān)測體系，年監(jiān)測油樣上千余個，為規(guī)范分廠合理用油、節(jié)省設(shè)備潤滑成本、指導(dǎo)設(shè)備的預(yù)知性維修提供了有效技術(shù)支撐。

3 油液監(jiān)測項目及檢測方法

我公司油液監(jiān)測包括潤滑油的運動粘度、水分、酸值、污染度、PQ指數(shù)、鐵譜、抗乳化性能、元素光譜等的監(jiān)測，具體監(jiān)測項目及檢測方法如下。

3.1 運動粘度監(jiān)測

運動粘度（ν），即在重力作用下，潤滑油流動時產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力量度，是動力粘度與密度之比。當(dāng)石油產(chǎn)品受外力作用發(fā)生相對位移時，分子間的相互作用力為粘度，是評價油品流動性的基本指標(biāo)。

檢測方法：設(shè)定某一恒定溫度，標(biāo)定一個玻璃毛細管粘度計，在此溫度條件下，測定定量體積試樣在重力作用下，流經(jīng)粘度計的時長，并計算流動時長與粘度計常數(shù)的乘積，該數(shù)值即是該恒定溫度下測定液體的運動粘度。我公司所用運動粘度檢測儀器為SL-SF01B自動折管運動粘度儀。

3.2 水分監(jiān)測

水分監(jiān)測，即檢測油品中水的含量。水分是造成潤滑油污染的重要因素，油品含水量超標(biāo)將會對機械設(shè)備運行產(chǎn)生諸多危害。定期檢測設(shè)備用油的含水量，是保障設(shè)備良好潤滑狀態(tài)的有效手段。

檢測方法：卡爾-費休水分測定法是常用的油品水分測定方法，其以甲醇為介質(zhì)、以卡氏液為滴定液來進行油液水分含量測算，此方法操作簡單，檢測結(jié)果準(zhǔn)確。我公司所用油液水分檢測儀器為ZTWS2000微量水分測定儀。

3.3 酸值監(jiān)測

酸值是指潤滑油中有機酸的總含量，其在一定程度上影響著潤滑油的使用狀態(tài)。潤滑油酸值越大，潤滑油中有機酸含量越高，對機械零件造成腐蝕的可能性越大，特別是油中含水量較高時，機械零件被腐蝕得更加嚴重。因此，酸值變化情況是衡量潤滑油氧化安定性的重要依據(jù)，也是更換潤滑油的重要指標(biāo)。

檢測方法：中和1g油品所消耗的氫氧化鉀毫克數(shù)代表潤滑油酸值的大小，單位：mgKOH/g。根據(jù)此定義進行油品酸值檢測，我公司所用油品酸值檢測儀器為SL-SZ105自動酸值測定儀。

3.4 污染度監(jiān)測

潤滑油污染度，即潤滑油被污染的程度，通常用油中所含機械雜質(zhì)、不溶性微粒含量進行等級劃分。通過監(jiān)測油品污染度，了解油中機械雜質(zhì)、泥塵等的含量，可一定程度判斷設(shè)備內(nèi)部的摩擦狀態(tài)及密封情況，是一種有效的油液狀態(tài)監(jiān)測手段。

檢測方法：將油樣進行真空過濾，使油樣中的顆粒物平均分布在微孔濾膜上，通過檢測儀器，在污染度等級比較顯微鏡下，與油污染度分級標(biāo)準(zhǔn)模板對比，確定油樣顆粒污染度的等級。我公司所用污染度檢測儀器為TP691污染度檢測儀。

3.5 PQ指數(shù)監(jiān)測

PQ指數(shù)是一個無量綱的定量數(shù)值，其與樣品中的鐵屑含量和顆粒大小呈良好線性關(guān)系。

檢測方法：利用油液樣品中鐵質(zhì)磨屑的磁性作用，引起傳感器線圈磁場變化，通過磁場變化測出對應(yīng)鐵質(zhì)磨屑含量，測量結(jié)果反映設(shè)備的磨損趨勢。我公司所用PQ指數(shù)檢測儀器為TL-3鐵量儀。

3.6 鐵譜監(jiān)測

鐵譜監(jiān)測，即通過對油中磨損微粒進行形態(tài)、尺寸、成分及數(shù)量等方面的觀測與分析，判斷設(shè)備的磨損類型。一般情況下，不同類型的設(shè)備產(chǎn)生的磨損類型也有所不同，磨損類型主要包括粘著磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損、嚴重滑動磨損等。

檢測方法：通過高梯度的磁場作用，將金屬磨損顆粒從潤滑油中有效分離，分析其生成機理、形態(tài)、尺寸及成分等，準(zhǔn)確判斷設(shè)備當(dāng)前的磨損狀態(tài)。我公司所用鐵譜檢測儀器為鐵譜顯微鏡FS。

3.7 抗乳化性能監(jiān)測

抗乳化性能，即油品與水分離的能力，用破乳化時間來定量。

檢測方法：在試驗條件下，將潤滑油與水?dāng)嚢杌旌闲纬扇榛海⒃谝欢囟葪l件下靜止。記錄潤滑油與水完全分離所需的時間，以分鐘表示，用時越少，則代表抗乳化性能越好。我公司所用抗乳化性能檢測儀器為TP651抗乳化測定儀。

3.8 元素光譜監(jiān)測

每種原子都有其特征光譜，通過原子光譜來鑒別物質(zhì)，確定其化學(xué)組成，這種方法即光譜分析。利用光譜分析檢測設(shè)備用油中各類元素的含量，如磨損元素Fe（鐵）、Cu（銅）、Pb（鉛）、Cr（鉻）、Sn（錫）、Al（鋁）、Ni（鎳）、Ag（銀）及污染元素Si（硅）等的含量，同時根據(jù)設(shè)備部件分析其來源，如鐵元素可能來源于齒輪、端蓋等，銅元素可能來源于軸承銅保持架。當(dāng)油中元素含量超過質(zhì)量控制指標(biāo)時，則表明設(shè)備內(nèi)部可能已經(jīng)出現(xiàn)異常磨損，應(yīng)關(guān)注磨損發(fā)展趨勢，適時檢查設(shè)備并采取相應(yīng)措施。

檢測方法：使用元素光譜檢測儀對油液進行定量和半定量分析。首先，將油液樣品霧化，注入等離子體中，利用等離子體的高溫（6 000～8 000K）將樣品中包含的分子分解為原子，原子受到激勵將部分離子化，受激勵的原子與離子會發(fā)出元素特征光射線。光學(xué)傳遞裝置將此光射線輸送到光學(xué)系統(tǒng)中，所發(fā)出的光射線在光學(xué)系統(tǒng)中被分解成光譜分量，其強度用半導(dǎo)體檢測器（CCD）進行測量。我公司所用元素光譜檢測儀器為SPECTRO GENESIS型油液元素檢測光譜儀。

4 實例分析

4.1 存在的問題

通過油液監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，我公司某分廠水泥磨輥壓機定輥減速機所用潤滑油油品磨損指標(biāo)PQ指數(shù)、光譜分析磨損元素Fe含量超標(biāo)；污染度等級過高，油液中有大量粉塵、油泥污染物及較多的金屬磨損粉末。判斷減速機內(nèi)部存在異常磨損，拆檢發(fā)現(xiàn)軸承及部分齒面存在損傷現(xiàn)象。

4.2 情況分析

水泥磨輥壓機定輥減速機為行星式減速機，型號為P2SA26，潤滑油選用長城4407（320）#合成重負荷工業(yè)齒輪油。2018年9月，檢修維保期間更換新油，設(shè)備運行正常，溫度、振動監(jiān)測無明顯異常。由于行星式減速機內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，導(dǎo)致故障振動信號難于捕捉，若僅采用振動監(jiān)測手段，則很難發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的早期故障，而采用振動及潤滑狀態(tài)監(jiān)測相結(jié)合的監(jiān)測手段，則能有效判斷設(shè)備運行狀態(tài)及內(nèi)部磨損狀況。

2018年9月～2020年7月的油品PQ指數(shù)趨勢見圖1。由圖1可知，此減速機啟用后，用油PQ指數(shù)呈上升趨勢，運行近兩年后，PQ指數(shù)高達176（標(biāo)準(zhǔn)要求＜50），超標(biāo)準(zhǔn)三倍多，表明油品中含有較多大顆粒磁性磨損鐵屑。

圖1 油品PQ指數(shù)趨勢（2018年9月～2020年7月）

油品光譜元素分析結(jié)果見表1。根據(jù)表1數(shù)據(jù)可知，此減速機用油磨損元素Fe（鐵）含量為123mg/kg，超過標(biāo)準(zhǔn)值（質(zhì)量指標(biāo)要求≤100mg/kg），污染元素Si含量為16mg/kg，超過標(biāo)準(zhǔn)值（質(zhì)量指標(biāo)要求≤10mg/kg），污染度等級較高（＞12級），油品中可見大量粉塵、油泥污染物及較多金屬磨損粉末，油品污染度監(jiān)測照片見圖2。

圖2 油品污染度監(jiān)測照片

表1 光譜元素分析結(jié)果，mg/kg

綜上可知，運行兩年后，水泥磨定輥減速機所用潤滑油油品的PQ指數(shù)、磨損元素Fe含量、污染元素Si含量皆超標(biāo)，油品污染度監(jiān)測照片中可見大量污染物與磨損顆粒聚集，表明此減速機密封不良，粉塵進入其內(nèi)部污染油品，且減速機內(nèi)部結(jié)構(gòu)磨損異常。

4.3 拆檢情況

利用水泥磨輥壓機檢修機會，拆檢減速機發(fā)現(xiàn)，輸入軸軸承滾動體及外圈磨損嚴重（見圖3），輸出級太陽齒、行星齒齒根點蝕及齒頂崩齒（見圖4），充分驗證了油液監(jiān)測分析結(jié)果。

圖3 軸承磨損情況照片

圖4 齒輪磨損情況照片

5 結(jié)語

通過采用油液監(jiān)測技術(shù)，定期檢測分析設(shè)備所用油品的各項潤滑性能及磨損指標(biāo)，能夠有效地判斷設(shè)備潤滑與磨損狀態(tài)。根據(jù)檢測分析結(jié)果，對運行異常的設(shè)備，采取針對性措施，能使設(shè)備保持良好的潤滑狀態(tài)，降低設(shè)備故障率，延長設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知性維修，降低設(shè)備使用成本。