设备润滑油检测时间节点确定的新方法

孙双斌, 孙洪涛, 张林

（1.大庆钻井三公司，黑龙江大庆163412；2.大庆油田有限责任公司采油六厂，黑龙江大庆163412;3.大庆钻探钻井三公司生产服务分公司，黑龙江大庆163412）

0 引言

按质换油实现了设备润滑成本管理的最低化，既保证了设备安全使用，又最大限度地使润滑油得到充分的利用，实现了设备管理的降本增效和安全运营，是目前设备管理追求的目标之一。

现代设备呈功能多样化、自动化的变化趋势，对设备管理提出了更高的要求。设备从设计制造到使用维护维修的全过程，润滑管理贯穿始终。润滑效果的好坏，直接影响设备的可靠性和可维修性。而油液监测是设备润滑管理中的重要环节，是实现设备按质换油的前提和重要保证。

目前，我们单位在钻井设备已经全面展开了润滑油的按质更换，取得了良好效果和经济效益。但是油液质量监测还存在以下问题：一是现场设备检测时间依据现场操作者根据目测、气味以及使用时间来确定的，随机性强，缺乏主动性，准确性低；二是根据季节变化和设备理论换油周期来确定的。以上两方面会产生以下后果：1）在润滑油综合指标在合格范围内但还可使用一段时间，由于确定不了监测节点，而不得不将其换掉造成浪费；2）在设备润滑油已受到严重污染时才进行检测，对设备造成的损坏已无法避免。由此可以看出在润滑油的按质换油过程中，确定合理的监测节点是非常重要的。结合几年来润滑油管理的经验，通过现场大量数据的积累分析，我们对现场设备的润滑油检测时间确定，提出了一些想法和建议。

1 目前按质换油过程的持续推进和遇到的问题

几十年来我国一直执行的是按期换油的传统方式，即润滑油使用到一定时间后，依据运行时间、运行公里数或运行季节统一更换润滑油，这种方式要么使润滑油不能得到充分利用；要么使润滑油超限使用，对设备造成严重损伤。按质换油是润滑油管理的必然，然而按质换油却存在着以下问题。

1.1 按质换油的实现策略和方法[1]

我们在2010年初开展设备润滑油按质更换的工作，选取12V190柴油机为按质换油对象，基本方法是：在第一次换油后的一周期内，通过不断地取样检测来判断润滑油综合指标是否符合使用标准，其基本流程如图1所示。

图1 基本流程

根据图1，我们针对12V190柴油机采用了多节点全方位的方法，对设备润滑油综合指标的变化进行了监测，由于12V190柴油机理论换油周期为500 h，考虑柴油机非满负荷运转，通常将30 d作为理论换油周期。判定润滑油是否能够使用[2]，主要对机油的黏度、水分、开口闪点、酸值、金属含量、正戊烷不溶物等理化参数进行检测，当某一项以上超过限值时，就判定应更换机油。由此，我们以新油为基准，与抽取油样各项含量相比较，得出综合指标百分比作为油品的合格率来判定油品是否合格，一般合格率达50%的临界点就应该更换润滑油了。我们采用“时间平均法”即每隔5 d对设备抽取油样进行综合指标的检测，我们对5支井队的柴油机抽取了油底机油的检测样本，合格率变化统计如图2所示。

如图2所示，临界线以上的水纹表示油品可正常使用，当其数值接近临界线时，表示该油品综合指标已到临界点，继续使用综合指标将低于临界线，将对设备产生损坏。

图2 12V190柴油机润滑油综合指标合格率

图3 12V190柴油机不同监测点的性能对比

从图3可看出，在1个换油周期内进行的11次检测，前10次润滑油综合指标在合格范围内，第10次油品综合指标已快接近黑色临界线，油质还是合格可用的，但应引起重视，我们此节点称之为渐进点；第11次综合指标到临界线，即将到达临界点，表示该设备的润滑油已经不能使用，应该予以更换，此节点我们称之为临界区。从图3中也可看出，实际换油时间已远远超过理论换油时间，已达到了适时监测按质换油的目的。从图3还可看出，过了理论换油时间，润滑油的综合指标愈来愈接近临界线，提示我们此时应该加强油品的监测，防止综合指标过低。

图4 油液监测的目的和过程

1.2 油液监测的实质

由以上分析我们可以看到，油液监测不是多种检测方法的简单组合,是摩擦学领域多学科综合应用技术，是以最经济的手段获取最大的经济效益，强调现场实践经验积累和诊断准确性，是适时有效的科学管理。其实质和过程如图4所示。

2 设备油品监测点的确定和检测周期的科学安排

由以上分析，我们知道，无论是预测维修还是主动维修，都要了解设备的运行状态，甚至故障的根本原因。因此，设备的状态监测是预测维修和主动维修的基础。在《油液监测技术》[4]一书中认为约50%的设备失效是由磨损造成的，因此油液的检测对于设备的可靠性和维修管理具有重大意义。

2.1 检测节点的确定

油液的检测在于及时和准确，但检测节点和检测周期的确定，目前国内外没有明确的结论和标准，大庆油田几家润滑油站都是各有各的做法。以往润滑油监测采取多节点、拉大网式的检测法。但是，随着监测设备数量的增加以及监测钻井队的增加，其弊端日益显露出来：首先，该方法随意性大，有检测漏点；其次，由于检测人员和上井车辆数量有限的原因，给检测工作带来很大压力。

几年来，我们已经对部分钻井现场设备的按质换油工作进行跟踪，陆续对柴油机等设备的润滑油进行了多点监测工作。图5是2013年一组柴油机油品合格率变化图。

图5 柴油机机油综合指标变化图

如图5所示，油液的品质在理论换油周期前的节点处都是在合格范围内的，而在过了理论换油周期后，油液的品质逐渐接近临界线，此阶段易产生检测漏点，因此，工作中调整了监测策略，将换新油后的第一次检测节点放到理论换油时间点上，逐步将检测节点，放在理论换油周期后，加大了这个时段的检测密度。经过多次监测节点调整后我们发现，将检测时间节点视为t，前次时间节点为t0，设备理论换油周期视为T，检测次数为n，则它们存在如下关系：t=t0+T×21-n。以12V190柴油机为例，其函数对应值如表1所示。

在表1中我们看到，1～3次的润滑油检测时间节点分别与图5的理论换油周期、渐进区和临界区相符合。而4～6次的时间节点，则是理论预测的时间节点，如果油液综合指标依然合格情况下，可按此时间节点继续油品的检测工作。我们不妨将此节点确定方法称之为润滑油检测节点的“1-N次法”。

表1 12V190柴油机机油检验次数和检测时间节点

2.2 设备润滑油检测时间节点确定的新方法的准确性验证

几年来，在对现场设备的油液监测中，通过对柴油机等设备油液检测时间的认真分析研究，更进一步验证了这种润滑油检测节点确定的方法的准确性和正确性，我们对2014-2016年现场设备的柴油机时段分布进行了统计，结果如图6和表2所示。

图6 2014-2016年12V190柴油机换油次数时段分布图

表2 2014-2016年柴油机换油次数分布比例统计表

在图6中，“非常规”指的是由外界原因造成设备油品污染，致使油品综合指标下降导致的润滑油更换，例如油液混进柴油、水、粉尘等。而“常规”指的是设备正常运转情况下，由于高温、高压、摩擦、空气中的水分混入致使油品综合指标下降，导致的换油。在表2中我们可以看出，在理论换油周期前更换油品的频次不足5%，且均为非常规换油，而在理论换油周期后更换油品频次则在95%以上。这与新方法的时间节点充分契合，例如柴油机检测节点为：30、45、52.5、58.25 d，与分布图中的分布时段相吻合，这充分证明了设备润滑油检测时间节点确定的新方法的正确性。

2.3 设备润滑油检测时间节点确定的新方法的意义及在实践中的应用

润滑油检测节点确定的新方法能使润滑油检测时间节点的确定更有前瞻性和计划性，有力地促进了设备按质换油工作的开展，使润滑油全程监控更加完善。首先它使润滑油管理得全程监控无漏点，检测节点分布更合理、更接近临界点，能更有效及时地掌握设备油液综合指标，为设备按质换油提供有力依据。其次使润滑油检测节点更计划有序，工作中有据可依，填补了润滑油管理的空白，它符合设备润滑油指标变化的一般规律，使按质换油更加科学规范。

新的节点确定方法是设备润滑油监测的一种方法，必须与其它润滑油监测方法结合应用，才能发挥它的作用和效能，与油液现场管理和设备操作者的责任心和业务素质息息相关，在分布图中非常规更换润滑油，基本是由现场操作者和管理者初步检查发现并发出指令而实现检测的。结合现场管理，采用此种方法在2017年分别对现场的十多部柴油机，进行了润滑油监测的节点进行了预测和检验，准确性达100%，无一台设备存在漏检，取得了良好效果。

3 结论

“1-N次”润滑油检测节点确定的方法，是以设备理论换油周期为依据的，它依托现场检验结果为基础的具有前瞻性和计划性,是一种新的润滑油检测节点确定方法,通过几年来的观察和验证，它避免了以往检测润滑油的随意和滞后，无检测漏点，它对现场设备润滑油管理提出了指导性的意见，为润滑油检测节点的确定提供了理论依据，随着设备润滑油管理的逐步升级，这种方法的合理性和前瞻性将会进一步得到验证。