鐵譜監測技術的現場應用

吳朝敏 王樹林 李 烽 陳飛宇 王克福

(克拉瑪依市科比技術有限責任公司 新疆克拉瑪依)

滑動軸承由于具有優良的抗振性能和較長的工作壽命，因而在旋轉機械中獲得廣泛應用，其工作性能的好壞直接影響到轉子運轉的穩定性，目前磨損、疲勞和腐蝕是機械零件失效的3種主要形式和原因，其中磨損失效約占80%，由于鐵譜分析方法對磨損監測的靈敏性和有效性，因此在機械故障診斷中顯示其重要的地位，石化公司開展油液鐵譜監測工作多年，發現并及時診斷出多起設備磨損故障、潤滑油失效問題，避免設備軸瓦出現較大程度的損壞，對關鍵設備安全平穩運行起到重要作用。

1.鐵譜技術簡介

鐵譜監測原理：機械設備在運行過程中各部分摩擦副相對運動，產生的微小磨粒進入潤滑系統，它們在潤滑油中大多數以懸浮狀態存在，鐵譜技術利用高梯度強磁場將機械潤滑劑或工作介質中所含產生于磨損或其他機理的微粒按其粒度大小依序分離出來，并通過對微粒形態、大小、成分及粒度分布等的定性和定量觀測，判斷磨屑的來源、產生的原因以及零件磨損的程度，及時做出機器零部件的故障預報。

2.監測系統配置與判斷標準

（1）使用儀器。FTP－X2型分析式鐵譜儀、202-O型臺式干燥箱、L2020雙色鐵譜分析顯微鏡。

（2）判斷標準。磨粒尺寸，正常尺寸≤15 μm；磨粒數量，顯微鏡觀察，以視場中各種磨粒占鐵譜基片上磨粒總數的百分數，劃分為無（0）、少量（5%）、中量（15%～25%）、大量（35%～55%）。

（3）磨粒的材質特征。用雙色顯微鏡觀察，在白色反射光照射下，銅基合金呈黃色或紅褐色、游離金屬磨粒呈銀白色，以上金屬磨粒均具有磁性，沿做樣譜片順磁排列；巴氏合金未被氧化時為亮白色，氧化后呈藍色或橘紅色斑點，無磁性。

3.現場應用實例

（1）軸瓦磨損問題。2014年5～6月，多次對高壓加氫裝置高壓泵P2102A進行取樣分析，取樣點油樣中均存在異常尺寸的金屬磨粒（圖1），40×目鏡下觀察其表面有明顯劃痕，非順次排列（圖2），該金屬磨粒疑似巴氏合金，懷疑軸瓦存在輕微磨損現象，由于設備當時振動值不大，建議繼續運行至設備大修時再重點對軸瓦進行檢查。車間于2014年10月進行檢修，檢修發現高壓泵軸瓦存在輕微磨損現象，與監測結果相符。

圖1 異常金屬磨粒照片

圖2 40×目鏡下金屬磨粒照片

（2）油品含水問題。2014年7月，對工業水車間循環水泵209進行取樣，發現油樣中含少量水珠，油品存在輕微乳化現象（圖3）。建議車間及時對油品進行循環脫水處理，8月再次取樣監測，油品含水情況明顯好轉（圖4），設備潤滑情況良好。

圖4 泵209脫水處理后照片

圖5 5月A-4油樣顏色

圖6 正常狀態A-4油樣顏色

（3）油品變質問題。2014年5月，對供氣車間離心式壓縮機A-4進行取樣分析，發現油液樣品與以往正常油品相比顏色發生變化，設備油品剛取出時呈淺棕色，放置2 h后逐漸變為藍紫色，隨著放置的時間加長，油品的顏色繼續加深（圖5、圖6），油品黏度降低，油品存在氧化或變質的可能，油樣中暫無明顯的異常尺寸金屬磨粒，設備摩擦副暫無異常磨損，為避免不良潤滑導致設備軸瓦故障，建議車間及時對油品進行更換。6月份油品更換后進行監測，油品顏色正常，設備潤滑情況良好。

4.結束語

利用鐵譜分析設備運行狀態能夠及時有效的監測設備的磨損狀況、預報故障、防止異常磨損故障的發生；同時可以合理確定換油周期、節省油料，做到合理潤滑，有效延長機器設備的使用壽命。