油液监测技术在设备管理与维修中的应用

上海润凯油液监测有限公司 周洪澍，岳奇贤，李 南

阐明了油液监测的内涵及其给主动维修和预知维修提供的数据支撑作用，并通过案例分析了其在设备润滑管理中的作用。

一、前言

主动维修是由美国俄克拉荷马州立大学Fitch博士创立，近年新发展起来的一种科学的设备维修模式，以期在设备整个使用寿命中实现设备的零故障。

主动维修着重监测可能导致材料损坏的根源性参数，其中与润滑磨损紧密相关的是油液污染度、油品性能以及温度变化等。油液监测是实现预知性维修的手段之一，可在事后维修中用来分析机械零件失效原因，有助于延长设备使用周期，在定期维修中可以帮助管理人员合理延长检修周期。

二、油液监测的主要内容与手段

1.理化指标

润滑油使用周期可分为3个阶段：新油、在用油、废油。在不同阶段，其检测的项目和要求有所不同。

(1)新油：应符合相关标准。

(2)在用油：理化指标检测项目应偏重测定油品质量变化趋势。

(3)废油：各项质量指标均超标，只有经过油品再生处理后按质对口使用。

2.光谱分析

新油的金属成分来源于添加剂，在用油中的金属成分除添加剂外更多的是来源于机械零件磨损与污染。因此，测试润滑油中金属的含量及变化趋势，可以了解在用油受到的污染及设备磨损程度。

设备在投入使用前，除对所选用的油进行各种理化指标测试外，还应检测油中金属的含量，并做好记录存档保留。这对检验新油质量、按质换油及设备故障分析工作都有参考价值。

常用的金属元素分析法有转盘电极发射光谱法(RDE)、等离子发射光谱法(ICP)、X射线荧光光谱法(XRF)、原子吸收光谱法(AAS)等，可根据不同的检测目的选用。

3.PQ指数测试

PQ仪主要用于测试润滑油中铁磁性颗粒的浓度，具有快速、便携、样品代表性好、测试范围较宽等特点。

PQ测试法可测出润滑油中所有铁磁性颗粒的大与小，弥补了光谱分析时可能丢弃部分大颗粒导致结果偏差的不足。如果将两种方法结合，会得到理想的效果。

4.红外光谱分析

红外光谱主要用于分析有机化合物的基团，对在用油使用过程中发生的氧化衰变趋势常用羰基吸收峰作为判据，对污染引起的衰变也可从红外光谱不同波数的吸收峰做出判断。

红外光谱分析已有多种实验方法和标准，可以根据润滑油的品种和用途加以选择，如监测在用油的氧化和污染常用的标准是ASTME2412。

利用红外光谱可以识别新油的类型(矿物型或合成型)及质量(应含的添加剂类别)、油品的真伪、油品使用中添加剂的下降、油液污染的原因等。在定期换油和按质换油管理中，可用来判断油品是否可以继续使用。红外光谱的不足在于无法进行精确的定量分析。

5.铁谱分析

铁谱分析主要用来对异常磨损颗粒进行图像分析，可直接观测油中金属颗粒的尺寸、几何形态、颜色、数量及分布状态等。将红外光谱分析和铁谱分析两种方法结合使用，则既可定性又可定量，既可监测以小尺寸颗粒为主的正常磨损状态，又可监测以大尺寸颗粒为主要特征的异常磨损状态。在设备出现异常磨损或失效停机时，铁谱分析可以发挥其独有的优势。

该方法需具有实践经验的专业人员操作，费用较高，所以在设备正常磨损阶段不建议采用。

6.油品污染度测试

油品的污染源分内部和外部两种，内部污染源于油本身的氧化劣变物，如积碳、油泥、漆膜等；外部污染有来自密封不良导致的粉尘、水及燃油、纤维的侵入及摩擦副产生的金属磨粒等。因此，经常监测在用油的污染水平，判断产生污染的原因并及时处理，是油液监测的一项重要内容。

测试油品污染度常用的方法有重量法、滤膜法、遮光法、光散射法和光学显微镜法，可做定性、半定量、定量等分析，可根据设备运行的工况和工作环境加以选择。

颗粒计数器法可精确计出单位体积油中所含颗粒的准确数值，特别适用于对清洁度要求较高的油品，如液压油、汽轮机油、压缩机油、变压器油等的污染度检测，而对发动机油和齿轮油这类黏度较高、污染较重的油品，可选用显微镜法。

三、油液监测故障诊断案例分析

1.液压系统失效

某深水港码头的一艘打桩船，其液压系统处于连续作业的状态。某天深夜操作工发现油和油位降低，补加了一桶新油，但第二天就出现了意外停机的重大故障。紧急采集油样送检，经光谱分析、红外与铁谱分析并进行理化指标分析后确认，该故障系因添加的新油中含有工业废油而导致在用油严重污染引起的。该故障导致进口液压系统报废，损失超过100多万元。

2.船用主机磨损状态诊断

某远洋集装箱船在一次启航前的例行巡检中，发现机油滤器上出现了大量金属颗粒物，故当即决定抛锚待命，等待主机滑油分析结果出来后再确认该船能否继续航行。

经过对比分析在用油、新油和滤器沉积物3个样品，确定在用油品和发动机磨损状态均属正常，滤器上的沉积物来源于非主机系统。基于可靠的分析结果，该船决定按时起航，避免了盲目停航造成的多重损失。

3.船用舵机磨损故障诊断

某船舶公司新造的两艘船在试航过程中发现舵机运行异常，抽取油样送检以查找原因。

通过光谱和铁谱分析发现，其中一艘船的左、右舵机均发生严重异常磨损，而另一艘船的右侧舵机磨损异常，但左侧舵机的磨损状态正常。通过对比分析，发现是装配中存在的问题后，重新组装后问题得到了解决。

4.发电机组冷却系统泄漏

某发电厂共有5台60万kW发电机组，某年其中1台机组发现异常后即取油样送检。根据光谱、红外和理化分析结果判断该机组的冷却系统发生了泄漏，而在用油虽10年未换，理化指标和红外光谱分析显示该油当前使用性能仍正常，无需更换，避免了5台机组盲目停机换油造成的浪费。

5.提高加工业生产设备润滑管理

某大型汽车饰件厂自动生产线共拥有百余台压铸设备，设备故障率一直较高。通过油液监测获得的实际数据，发现以前的油品管理混乱和在用油污染严重等问题。为了改变这种情况，工厂加强了润滑管理、减少油品种类、提高油品过滤净化处理，并多次发现和及时排除了各种设备早期故障，使设备故障率明显下降，取得了良好的经济效益。