潤滑油關(guān)鍵參數(shù)在線監(jiān)測技術(shù)研究

楊新強，韓 旭，肖 宇，葉 劍

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300450）

0 引言

海上平臺作為處于一個相對孤立環(huán)境的生產(chǎn)設施，對于設備順利運行和安全保障都有極高的要求，為了防止平臺潤滑油不能正確起效，導致設備不能正常運轉(zhuǎn)和引起安全風險，海上平臺在主要動力設備中設置了有在線監(jiān)測功能的傳感器。通過傳感器收集潤滑油的實時物化參數(shù)，將模擬信號轉(zhuǎn)化為電信號后，通過數(shù)據(jù)接口傳遞給系統(tǒng)，可以對潤滑油的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，在潤滑油出現(xiàn)故障時進行更換，保證關(guān)鍵用油安全與機組潤滑油的良好工作狀態(tài)。減少不必要的“加油”和“換油”操作，節(jié)約成本。同時在線監(jiān)測可以進一步收集潤滑油使用數(shù)據(jù)，為后續(xù)研究提供數(shù)據(jù)基礎。

1 油液在線系統(tǒng)簡介

油液在線監(jiān)測系統(tǒng)是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，與傳統(tǒng)的潤滑監(jiān)測不同，傳統(tǒng)的潤滑油監(jiān)測是現(xiàn)場取樣，潤滑油樣品送到油液檢測實驗室對潤滑油的各項理化指標進行專項監(jiān)測，檢測周期長，并且潤滑油在取樣過程中容易受到污染，引起誤報警，需要重新取樣監(jiān)測進行復核。油液在線監(jiān)測是在運行中的設備潤滑管線上安裝傳感器，油液通過傳感器時對潤滑油的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，根據(jù)油液監(jiān)測的參數(shù)判定或預測系統(tǒng)或設備的運行工況和狀態(tài)，診斷設備的異常原因，由于是在線監(jiān)測，數(shù)據(jù)反映的是當前潤滑的狀態(tài)，可以有效避免設備突發(fā)事故。油液在線監(jiān)測技術(shù)消除離線取樣監(jiān)測人為不確定性因素，取樣和檢測幾乎同時進行，并能及時為企業(yè)提供設備的工作狀態(tài)，因此設備油液在線監(jiān)測及診斷技術(shù)研究及開發(fā)運用具有重要的現(xiàn)實意義。受在線監(jiān)測傳感器的監(jiān)測精度與環(huán)境限制，對發(fā)現(xiàn)的潤滑油異常狀態(tài)需要確診時，還需要現(xiàn)場取樣送專業(yè)實驗室進行精確監(jiān)測。

2 潤滑油關(guān)鍵參數(shù)

潤滑油的關(guān)鍵參數(shù)有黏度、水分、酸值、金屬磨粒等。

（1）黏度。黏度是潤滑油最重要的參數(shù)之一，是判斷潤滑油狀態(tài)是否正常的重要指標，黏度決定了軸承中油膜的承載能力、摩擦功耗和密封面的密封能力。

（2）水分。潤滑油中的水分，對其性能有很大影響：①導致潤滑油中的添加劑發(fā)生水解、沉淀，從而添加劑失效，降低其使用功能；②降低油品的黏度，降低油膜的承載能力，還可能在高溫高壓下氣化，形成小氣泡瞬間破裂，造成氣蝕磨損，或在油路中氣化，造成氣阻、阻塞油路；③水分加強了酸對金屬的腐蝕作用，造成零部件的銹蝕，生成的銹渣和金屬碎屑還會加速催化油品氧化變質(zhì)，加速油的老化；④水分超標導致油液乳化，使表面活性強的清凈分散劑、防銹劑等失效而產(chǎn)生油泥；⑤添加劑水解產(chǎn)生的沉淀、磨損產(chǎn)生的金屬顆粒、銹蝕產(chǎn)生的銹渣、沉降的油泥還會堵塞油路、堵塞濾清器，造成系統(tǒng)供油不足；⑥水分超標的潤滑油凝點升高，在環(huán)境溫度較低時，潤滑油流動性、黏溫性變差，甚至結(jié)冰，堵塞油路；⑦水分還會使?jié)櫥偷膶嵝阅茏儾?，如導熱油系統(tǒng)升溫升不上去等。此外，水分的存在還可能導致事故發(fā)生。例如，對于電器系統(tǒng)用油，微量水會大大影響油的絕緣特性，易使用電系統(tǒng)出現(xiàn)故障；水分受熱汽化，體積急劇增加，油出現(xiàn)突沸或外溢，如果水分含量較大還可能發(fā)生爆炸、增大火災等危險。

（3）金屬磨粒。金屬磨粒含量可以反應出潤滑油工作處金屬的磨損情況，同時金屬微粒會增加摩擦損傷，影響潤滑油性能。

隨著使用時間的增加發(fā)生性能衰變，潤滑油各組分與空氣長期接觸發(fā)生氧化反應，潤滑油中的黏度指數(shù)改進劑、抗氧化劑、抗磨劑等添加劑也會因損耗含量降低，另外各種外部污染源也會導致潤滑油性能劣化。所以需要定期更換潤滑油，而通過在線監(jiān)測可以更好地了解油品的實時數(shù)據(jù)，為潤滑油更換提供依據(jù)。

3 潤滑油在線監(jiān)測設計

整個監(jiān)測流程如圖1所示：由各類動設備中的傳感器收集油品中的黏度、水分和污染等可測特征信息；原始信號在經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換和相應的串口/接口技術(shù)處理后，轉(zhuǎn)化為有意義的電信號，傳送至數(shù)據(jù)采集模塊；收集到的信息進入設備健康系統(tǒng)，全優(yōu)潤滑系統(tǒng)通過定期調(diào)用設備健康系統(tǒng)的接口，實時獲得油品監(jiān)測數(shù)據(jù)。

圖1 潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)

全優(yōu)潤滑在線監(jiān)測界面在油液分析檢測模塊中顯示，表格中會顯示最近的在線監(jiān)測結(jié)果，系統(tǒng)會定期保存記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)操作人員可以很方便地查看實時、歷史數(shù)據(jù)。而當潤滑油關(guān)鍵參數(shù)出現(xiàn)異常時，則會在系統(tǒng)中彈出警告，告知系統(tǒng)管理員和平臺操作人員及時處理。

4 油液在線監(jiān)測系統(tǒng)實施

（1）油液在線系統(tǒng)組成。油液在線系統(tǒng)由油液傳感器、上位機、顯示器、連接管線等部件組成（圖2）。

圖2 油液在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

（2）傳感器安裝。某平臺油液在線系統(tǒng)安裝在柴油發(fā)電機組上，實時監(jiān)測潤滑油運行狀態(tài)，傳感器安裝在潤滑油冷卻泵出入口管線上，采取泵后取油，泵前回油，泵后壓力表顯示0.38 MPa，滿足油液在線監(jiān)測設備的正常監(jiān)測流速50 mL/min。

（3）上位機（數(shù)據(jù)采集器）安裝。上位機安裝在泵旁邊的地板下，在地板的鋼架焊接有一個安裝架，用來固定上位機，進入管線、電纜用熱縮管做好防護性能。電纜選用船用電纜，與上位機采集箱進出線填料函密封尺寸匹配。上位機進線為220 V動力電纜一根，室外帶鎧網(wǎng)線一根（油液傳感器），RS-485通信線，另外有兩路油管進入采集箱。

（4）顯示器安裝。顯示器安裝在中控室，現(xiàn)場查看數(shù)據(jù)，并通過內(nèi)網(wǎng)傳輸?shù)饺珒?yōu)潤滑管理系統(tǒng)集中管理。

5 結(jié)束語

通過潤滑油的關(guān)鍵參數(shù)在線監(jiān)測，不僅可以在發(fā)生異常情況時及時報警，更可以保存獲取大量潤滑油使用狀態(tài)變化數(shù)據(jù)。該在線監(jiān)測系統(tǒng)不僅能夠為潤滑油在不同情況下的選型研究提供數(shù)據(jù)基礎，還可以為不同工況下的動設備選擇最適合的潤滑油和加油、換油周期提供數(shù)據(jù)支撐，最終提高潤滑油的使用技術(shù)，培養(yǎng)潤滑油專業(yè)人才。