淺談潤(rùn)滑油檢測(cè)在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

石 踐 肖國(guó)學(xué)

（中電投蒙東能源霍林河露天煤業(yè)股份有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 029000)

潤(rùn)滑油在機(jī)械中的作用可分二類(lèi)，一類(lèi)作為潤(rùn)滑劑，另一類(lèi)為工作介質(zhì)，但也要具備潤(rùn)滑劑的基本性能，如液壓油和絕緣油等。一方面潤(rùn)滑油的品質(zhì)情況影響了機(jī)械性能，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中性能下降等都是造成故障的重要因素；另一方面它從設(shè)備中心部位循環(huán)通過(guò)，帶出設(shè)備狀態(tài)的信息，因而對(duì)油的檢測(cè)是故障診斷的重要手段，與現(xiàn)用的機(jī)械方法診斷相比，它有更多的優(yōu)勢(shì)。

設(shè)備振動(dòng)、溫升及及鐵譜分析磨粒等設(shè)備故障診斷技術(shù)在不斷改進(jìn)下漸趨成熟，但仍存在較大問(wèn)題。一是預(yù)報(bào)周期期短，當(dāng)振動(dòng)、溫升和磨粒有發(fā)生異常現(xiàn)象時(shí)使用及維修人員才能覺(jué)察，而只有發(fā)生了故障，上述情況才有異常。也就是說(shuō)當(dāng)?shù)玫骄鏁r(shí)，故障已經(jīng)發(fā)生了，只是此故障暫未引起宏觀破壞，仍能保持運(yùn)轉(zhuǎn)而已。因而它僅起到在不拆機(jī)情況下能測(cè)知機(jī)內(nèi)發(fā)生故障，提醒操作者及時(shí)采取措施防止更大的連帶故障的發(fā)生；而有時(shí)可能不一定來(lái)的及，原因是這些方法是從故障的后果監(jiān)測(cè)，無(wú)法從產(chǎn)生故障的原因監(jiān)測(cè)。二是反應(yīng)故障原因不清晰。

潤(rùn)滑油在使用中很多指標(biāo)逐漸變差，外來(lái)污染物也增多，在某些指標(biāo)變到某值及污染物含量高于標(biāo)準(zhǔn)值以上，會(huì)使設(shè)備產(chǎn)生故障，因而在接近標(biāo)準(zhǔn)值前發(fā)出預(yù)報(bào)，即可避免故障的損失；同時(shí)由于油本身就是故障的原因之一，又能帶出其他信息，因而對(duì)油做監(jiān)測(cè)可找到一些其他故障原因，以便采取有針對(duì)性的措施，因而對(duì)潤(rùn)滑油的監(jiān)測(cè)應(yīng)是可靠的診斷技術(shù)。為此從以下幾方面予以總結(jié)。

1 潤(rùn)滑油診斷技術(shù)主要內(nèi)容

潤(rùn)滑油品質(zhì)和性能指標(biāo)的變化及它在設(shè)備運(yùn)行中主要參數(shù)的變化都與設(shè)備故障有重要關(guān)系，都可為以故障診斷提供可靠依據(jù)，下面予以介紹。

1.1 油的理化指標(biāo)

其變化情況如表1。

表1 潤(rùn)滑油在設(shè)備運(yùn)行中的變化與故障

上述指標(biāo)都有標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定方法，達(dá)到一定數(shù)值后會(huì)導(dǎo)致故障發(fā)生，可從樣品指標(biāo)變化情況了解設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)。對(duì)于具體品種的油品，有相應(yīng)的推薦數(shù)值，超標(biāo)后要及時(shí)換油。這些數(shù)值可用以作警告值，因而能定量地進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 油的性能指標(biāo)

性能指標(biāo)有抗氧、抗泡、抗磨等，但因其測(cè)定方法較麻煩，又未有一個(gè)界限值，因而較少使用。

1.3 油在設(shè)備中生成沉淀物

1.4 油中污染物

油中各種污染物能造成設(shè)備故障，又能對(duì)污染物的檢測(cè)尋找故障原因。它的來(lái)源有二，一是來(lái)自設(shè)備內(nèi)部，如燃料及燃燒產(chǎn)物，冷卻水，磨粒等；另一個(gè)是來(lái)自環(huán)境，如水，灰塵，空氣等。

1.5 磨損顆粒

一般采用光譜和鐵譜作檢測(cè)。光譜法可測(cè)定較均勻懸浮油中的小于5um以下磨料，腐蝕磨損成化合物的金屬和添加劑中的金屬元素。測(cè)各金屬元素在油中濃度操作簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確，有些元素有參考界限值，由于小顆磨粒在油中懸浮較穩(wěn)定，有些以化合物形式溶解在油中，因而油樣代表性好。而且在產(chǎn)生惡性磨損的大磨粒以前，一般有一個(gè)小顆粒濃度增大過(guò)程，因而小顆粒濃度大到某值可作警告值。鐵譜可把磨粒按大小分開(kāi)排列，進(jìn)行計(jì)數(shù)及觀察形貌，但其計(jì)數(shù)準(zhǔn)確性低，以描述大顆粒形貌作故障警報(bào)為主，操作較麻煩。

1.6 油壓和油耗

油在系統(tǒng)中循環(huán)要保持一定的壓力，此壓力過(guò)高或過(guò)低表示設(shè)備可能有故障，低油壓本身也會(huì)造成故障。機(jī)油耗是表示設(shè)備先進(jìn)性的一個(gè)綜合性指標(biāo)，越低越好，它過(guò)高也預(yù)示設(shè)備會(huì)有故障。

1.7 換油期

油在使用過(guò)程中受到溫度、有害氣體、金屬催化、機(jī)械剪切等副作用，發(fā)生化學(xué)和物理變化而降解，性能下降到一定程度后可能加劇設(shè)備磨損，甚至可靠導(dǎo)致重大檢修事故發(fā)生，因此必須換油，若仍用舊油會(huì)大大縮短設(shè)備使用壽命。康明斯柴油機(jī)公司在其發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)驗(yàn)，把換油期從15000公里延長(zhǎng)至50000公里，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命減少50%-80%。另一資料的行車(chē)實(shí)驗(yàn)表明，換油期從10000公里延長(zhǎng)至20000公里，齒輪尖磨損增加一倍，再延長(zhǎng)至30000公里磨損增加5倍。因而機(jī)油過(guò)度老化是設(shè)備故障的一大原因。

在具體操作中，按使用時(shí)間或里程取油樣作分析，分析項(xiàng)目可分為如下四類(lèi)：（1）必須檢測(cè)項(xiàng)目：油的理化指標(biāo)，如粘度、酸值、不溶物、堿值、水含量等，超標(biāo)即可預(yù)報(bào)。（2）次必做檢測(cè)項(xiàng)目：檢測(cè)頻率可低于上述檢測(cè)項(xiàng)目，主要包括光譜、紅外等檢測(cè)。（3）選做項(xiàng)目：在上二項(xiàng)數(shù)據(jù)接近警告值或有必要時(shí)做，如鐵譜、性能指標(biāo)等。（4）觀察項(xiàng)目：油壓，油耗等有異常也應(yīng)警報(bào)。

2 潤(rùn)滑油診斷技術(shù)的發(fā)展

在現(xiàn)實(shí)設(shè)備使用過(guò)程中，設(shè)備故障診斷是機(jī)械行業(yè)的范疇，而潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)是油行業(yè)范疇。按過(guò)去大而全、小而全的傳統(tǒng)模式，我國(guó)大的機(jī)械行業(yè)公司都自建有油品化驗(yàn)室，是為自助式，其存在問(wèn)題有：項(xiàng)目不全、儀器利用率低、人員素質(zhì)難保證，因而很難完成有效的診斷任務(wù)。現(xiàn)在國(guó)外較流行的是獨(dú)立化驗(yàn)室，一般為跨國(guó)聯(lián)鎖式，專(zhuān)為各行業(yè)做化驗(yàn)服務(wù)。這類(lèi)模式工作效率高，人員素質(zhì)均衡，數(shù)據(jù)可靠，還有仲裁功能，是先進(jìn)的模式。有人提出“油料診斷醫(yī)院”的設(shè)想，我認(rèn)為提法不準(zhǔn)確，可能提出者沒(méi)有搞清楚“醫(yī)院”的概念。醫(yī)院主要任務(wù)是治病，診斷僅是其中一個(gè)環(huán)節(jié)。而搞油料化驗(yàn)的人不可能通過(guò)油的化驗(yàn)監(jiān)測(cè)提出故障診斷意見(jiàn)后還要負(fù)責(zé)排除設(shè)備故障。就診斷而言，二者也有很大區(qū)別，醫(yī)生對(duì)患者通過(guò)看、問(wèn)、號(hào)脈或加上檢驗(yàn)結(jié)果即可診斷，純是醫(yī)療行業(yè)的事。但通過(guò)潤(rùn)滑油診斷故障的人既要了解此設(shè)備結(jié)構(gòu)，又要具備潤(rùn)滑油知識(shí)，還要知道此設(shè)備近況，牽扯到機(jī)械、油化學(xué)和設(shè)備管理三行業(yè)，要有多行業(yè)知識(shí)或由這三方面的人在一起綜合起來(lái)才能確診。因此由潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)結(jié)果得出的僅是從油的變化推測(cè)的意見(jiàn)，需其他方法互補(bǔ)，才能更為準(zhǔn)確。

與其他機(jī)械方法相比，潤(rùn)滑油方法也有缺點(diǎn)，它需有專(zhuān)用的化驗(yàn)室，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。因而近年來(lái)已發(fā)展了很多快速簡(jiǎn)易的現(xiàn)場(chǎng)潤(rùn)滑油測(cè)定方法，可在現(xiàn)場(chǎng)快速得知油的狀況，同時(shí)也進(jìn)行了傳感器型的測(cè)定方法研究，能在儀表盤(pán)上觀察到油品的變化情況，可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。近年還出現(xiàn)一些這方面的專(zhuān)家系統(tǒng)，有助于診斷工作的進(jìn)行。

現(xiàn)在從事故障診斷是機(jī)械行業(yè)的事情，從業(yè)人員具有豐富的機(jī)械知識(shí)，但缺乏潤(rùn)滑油知識(shí)，因而在用油液診斷工作時(shí)，往往把潤(rùn)滑油作為與設(shè)備故障無(wú)關(guān)而僅是磨料攜帶介質(zhì)，把注意力集中在對(duì)磨粒的分析中。典型的例子是筆者看到今年出版的一本關(guān)于設(shè)備故障診斷的書(shū)《油樣分析技術(shù)》內(nèi)容僅是鐵譜、光譜、等分析方法，篇幅最大的是鐵譜。在作者的知識(shí)領(lǐng)域中，似乎從油中對(duì)設(shè)備故障診斷只有靠磨粒，而分辨磨粒只是鐵譜，如此狹窄的知識(shí)面妨礙了油液診斷技術(shù)的深入發(fā)展。而從事潤(rùn)滑油行業(yè)的人集中精力提高油的水平，油料化學(xué)知識(shí)豐富，但缺乏機(jī)械知識(shí)，對(duì)油在機(jī)械運(yùn)行中的表現(xiàn)僅從化學(xué)角度考慮，也有一定的局限性。從事潤(rùn)滑油對(duì)設(shè)備故障診斷的人應(yīng)擴(kuò)大知識(shí)面，具有跨行業(yè)的知識(shí)，才能從油在使用中的監(jiān)測(cè)提高對(duì)故障診斷的準(zhǔn)確性、預(yù)知性和及時(shí)性。

3 結(jié)語(yǔ)

使用潤(rùn)滑油的故障診斷技術(shù)可分析故障的原因和并監(jiān)測(cè)設(shè)備磨損狀況，機(jī)械方面僅從故障后果作監(jiān)測(cè)，相比以潤(rùn)滑油的故障診斷技術(shù)有更多優(yōu)勢(shì)，應(yīng)作為成熟技術(shù)大力推廣。二者相互結(jié)合，能有更好的效果。從事潤(rùn)滑油故障診斷的人員應(yīng)擴(kuò)大知識(shí)面，除了有豐富的機(jī)械知識(shí)外，還應(yīng)有一定的潤(rùn)滑油知識(shí)。