润滑油检测在设备故障诊断中的应用

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:祝玉华
[导读] 摘要:润滑油在设备运行中具有重要的作用,在使用中其性能指标会因外界条件的影响而发生变化,因此在设备运行初期对润滑油的取样分析是预防发生故障的基本手段之一,对油样中各种理化指标如粘度、酸值、水分以及金属颗粒含量的分析,是极其重要的工作。
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        摘要:润滑油在设备运行中具有重要的作用,在使用中其性能指标会因外界条件的影响而发生变化,因此在设备运行初期对润滑油的取样分析是预防发生故障的基本手段之一,对油样中各种理化指标如粘度、酸值、水分以及金属颗粒含量的分析,是极其重要的工作。本文对润滑油检测在设备故障诊断中的应用进行了探讨。
        关键词:润滑油检测;设备故障诊断;应用
        1润滑油在使用中的变化
        润滑油在使用中在温度、空气、金属催化、机械剪切、有害介质等的作用下,其组成中的基础油(占润滑油的大部分,由碳氢化合物组成)会发生氧化、裂化、聚合等反应,性能逐渐变差。润滑油的另一组分添加剂在使用过程中也逐渐消耗和失效,导致性能下降,产生对设备有害的组分,称为老化或降解、老化或降解到一定程度后就要换新油。
        1.1各项理化指标变化
        润滑油在使用过程中理化指标及性能指标都在变坏。
        1.2沉积物
        润滑油在运行中不断降解,除了本身性能降低外,还在零部件表面产生各种沉积物,这些沉积物给设备的正常工作造成障碍。由于生成的沉积物类型和严重程度与温度的关系密切,我们可从事故现场沉积在设备某些部位的由润滑油生产的沉积物性质及严重程度,了解事故前后设备工作时这些部位的温度状态,从而分析事故原因。
        1.3异物
        润滑油在运行中除了含有自身劣化而生成的沉积物及不溶物外,还会被很多外来物污染,其中有发动机未燃烧燃料和燃烧产物,如汽油、柴油、烟炱、酸、水和窜气等,有磨损的磨粒,还有来自设备工作环境的外来物如尘土、水等,它们都是故障之源,检测油中异物种类、含量和性质,对监测设备状态及故障预测十分重要。
        1.3.1水分
        水分可来自冷却设备用的冷却水、汽轮机的水蒸汽和大气中的水等。润滑油中混入水有如下危害:添加剂损失;造成腐蚀磨损和锈蚀;降低润滑能力;乳化和生成油泥;影响润滑油的工作性能。润滑油中有水时其外观大多浑浊,测定润滑油中的水含量方法有国家标准GB/T260、抗乳化性能和水解稳定性。
        1.3.2灰尘和杂物
        设备所处环境灰尘大时,各种颗粒也会进到润滑油中。这些杂物中的很多硬颗粒造成设备不同程度的磨粒磨损,其他杂物也会堵塞油孔、油道和滤网,造成供油障碍而发生恶性事故。
        1.3.3进入空气
        在润滑油中的空气有三种存在形式:自由空气、进入空气和溶解空气。其中溶解空气由于系统的温度和压力变化使溶解度下降,溶解空气析出,在润滑油表面形成泡沫,在润滑油中形成微泡,就会有危害。
        1.3.4其他污染
        润滑油换油时旧油放不干净,使残存的旧油污染新油,旧油中的氧化产物加速新油的降解。由于工作失误,有时在补加油时加入不同品种或不同品牌润滑油到原用油中,由于添加剂配方差异,造成润滑油变质。新设备或设备大修后往往用水、燃料或清洗剂等冲洗内部,若这些清洗设备介质排不干净就加润滑油进行试运转,这些残存的介质污染润滑油使润滑油性能变差。
        1.4换油期
        润滑油在设备中不断发生降解和生成沉积物,又有外来物的污染,性能不断降低,使用到一定时间就要换新油,若还继续使用,就会危害设备而发生故障。换油期的长短受两个相反的因素影响:一方面由于环保和节能要求的推动,设备的性能不断升级,其热负荷和机械负荷持续上升,再加上工作状态的多元化,使润滑油的工作条件越来越苛刻,加剧了润滑油的降解,使换油期缩短;另一方面润滑油的性能越来越改善,质量的升级换代很快,使换油期增长,总的趋势是换油期延长。


        2润滑油相关因素分析
        2.1润滑油与橡胶密封件的相容性
        设备弹性体(很多位各种材料的橡胶)密封件损坏是常见的故障之一,大都认为是密封件材料及其设计的问题,其实还要考虑润滑油对密封件的相容性问题。很多橡胶密封件材料与润滑油不适应,在润滑油的长期浸泡下其硬度、体积、弹性变化大,使其密封不良和强度变差而损坏,因此,很多润滑油品种的规格中都有橡胶相容性指标,规定把特定的几种密封件材料试件浸泡在润滑油中,在规定的油温中经规定时间后,试件的体积、硬度、弹性等变化应在规定范围内,此油才合格。
        2.2润滑油的过滤系统
        为了减少受固体物污染的润滑油对设备的危害,设备都有一套有效的过滤系统,越精密的设备,过滤系统要求也越严格。润滑油中磨粒较多,或固体物较多时应考虑滤清系统是否失效的问题。有些设备在重要的滤清器前装有油压表,当固体杂质过多导致堵塞严重使油压升至某值时发出警告,需清洗滤网。滤清器选用时首先考虑的是过滤精度,它是过滤材料最大微孔尺寸的量度。
        2.3机油压力与消耗量
        润滑油泵为了保持润滑油在设备中不断循环,要有一定的油压。如果高于或低于规定范围,预示有故障发生的可能,应及时检查和排除。从设备故障诊断的角度,造成油压过高变化的原因可能是:滤网或管路部分堵塞;油粘度过高或油温过低。造成油压过低变化的原因可能是:润滑油泵工作不良;油路漏油;油箱油面过低;燃料稀释或油温过高;运动部件间隙过大;油路部分堵塞。
        许多设备特别是发动机都把机油耗作为一个指标列在规格上。设备随着运行时间加长,运动部件不断磨损,使配合间隙加大,油耗就会不断增加,若有油耗异常变化,也预示将出现故障。
        3润滑油诊断技术的发展
        在现实设备使用过程中,设备故障诊断是机械行业的范畴,而润滑油监测是油行业范畴。按过去大而全、小而全的传统模式,我国大的机械行业公司都自建有油品化验室,是为自助式,其存在问题有:项目不全、仪器利用率低、人员素质难保证,因而很难完成有效的诊断任务。现在国外较流行的是独立化验室,一般为跨国联锁式,专为各行业做化验服务。这类模式工作效率高,人员素质均衡,数据可靠,还有仲裁功能,是先进的模式。有人提出“油料诊断医院”的设想,我认为提法不准确,可能提出者没有搞清楚“医院”的概念。医院主要任务是治病,诊断仅是其中一个环节。而搞油料化验的人不可能通过油的化验监测提出故障诊断意见后还要负责排除设备故障。就诊断而言,二者也有很大区别,医生对患者通过看、问、号脉或加上检验结果即可诊断,纯是医疗行业的事。但通过润滑油诊断故障的人既要了解此设备结构,又要具备润滑油知识,还要知道此设备近况,牵扯到机械、油化学和设备管理三行业,要有多行业知识或由这三方面的人在一起综合起来才能确诊。因此由润滑油监测结果得出的仅是从油的变化推测的意见,需其他方法互补,才能更为准确。
        与其他机械方法相比,润滑油方法也有缺点,它需有专用的化验室,无法实现在线监测。因而近年来已发展了很多快速简易的现场润滑油测定方法,可在现场快速得知油的状况,同时也进行了传感器型的测定方法研究,能在仪表盘上观察到油品的变化情况,可实现在线监测。近年还出现一些这方面的专家系统,有助于诊断工作的进行。
        现在从事故障诊断是机械行业的事情,从业人员具有丰富的机械知识,但缺乏润滑油知识,因而在用油液诊断工作时,往往把润滑油作为与设备故障无关而仅是磨料携带介质,把注意力集中在对磨粒的分析中。
        4结语
        1)以润滑油的故障诊断技术可从故障的原因和后果作监测,相比机械方法仅从故障后果作监测来说,优点较多,它们间相互结合,能有更好的效果。
        2)从事设备管理或润滑油故障诊断的技术人员,除了要有丰富的机械知识以外,还应有一定的润滑油知识。
        参考文献:
        [1]关子杰.不能忽视润滑油在使用中的污染[J].石油商技,2011.
        [2]席俊杰.基于Internet的设备远程监测和故障诊断系统研究[J].润滑与密封,2014.
        [3]许斌,王喆.挖泥船柴油机润滑油光谱、铁谱监测研究[J].润滑油,2017.
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