技术|润滑油监测在水泥设备润滑管理中的应用
摘要
润滑油监测是设备开展润滑管理、状态维修的重要基础工作。润滑油监测可以延长设备的换油期或指导正确选用润滑油，更重要的是可以通过及时预报潜在的故障隐患避免设备损坏或减少不必要的维修。对水泥设备的润滑油监测进行了探讨分析，首先对设备润滑管理情况进行了概述，然后根据水泥生产设备特点与现场工况对润滑油取样周期、取样送检标准等进行了简要介绍，最后列举实例提出利用润滑油监测结果指导设备预知性维修保养的理念。
润滑管理是设备管理中的一个重要环节。润滑隐患是设备故障的重要根源，预防润滑不良，能很大程度上提高设备运行效率，从而提高生产率，降低生产成本。近年来，水泥行业面临着国家宏观经济下行压力增大、政府环境保护政策更加严厉、企业生产经营成本上升等诸多挑战，因此提高生产精细化管理水平、降低生产成本、提高设备运转率、降低设备故障率迫在眉睫。鉴于此，在管理和技术上采取了一系列有效措施，其中规范设备润滑管理是一个重要措施。近年来，我公司更加重视设备润滑管理，规范了润滑油采购、使用、储存等各个环节，同时与广研检测所建立合作关系，规定各水泥子公司新购润滑油必须送检合格后才能投入使用，在用油上也明确了检测周期与要求。通过一系列的规范化管理，公司润滑管理水平逐步提升。
1 润滑油取样检验要求与主要设备异常情况分析
1.1 润滑油的取样检验
每批次新购油品必须由油品供应商提供规范的油品合格证或检测报告，并提供油品产地证明材料，且严格按要求进行送检，确保新油的各项数据符合相关标准，质量合格；在用油应根据使用情况有计划地进行送检，规范送检周期与流程，发现检测结果异常应及时按要求进行处理。
1.1.1 检验周期
重点设备润滑油检验周期可参照表1进行，具体应视工况、油品送检情况进行相应调整，长期过载运行设备润滑油建议检验周期缩短至3个月左右，其他辅机设备可根据实际需要确定检验周期。
表1 重点设备润滑油检验周期
1.1.2 油品取样要求
（1）取样前取样器具和盛油样瓶均需清洁、干燥。
（2）在用油应从主回油道和回油过滤器之间取样，即油刚从工作机构出来，且未经过滤的油，切忌在死角区、排污阀处、过滤器后、不运转的设备处取样。
（3）盛油样标签，应填写公司名称、设备名称及编号、取样部位、润滑油名称（品牌名+油品名称+黏度等级（+稠度等级））、取样日期、设备运行时间、润滑油使用时间等，须将样瓶标签的内容信息填写完全，不得有遗漏与错误，并保持油品与设备信息的可辨性与唯一性。
（4）采集到的油样应确保短期内（放置时间不超过3 d）寄送至检测机构进行检验。
1.2 主要设备异常情况分析
我公司通过对送检润滑油样的监测数据进行统计分析后，发现送检不合格的油样中，较为突出的问题是固体杂质污染和磨损异常，其次是黏度异常和水分污染。其中固体杂质污染主要存在于生料磨系统、水泥磨系统等粉尘浓度较高的设备润滑系统中，较为突出的是辊压机减速机、水泥磨主减速机、水泥磨磨头磨尾滑履瓦，其次是液压系统、电动机轴承、其他大型减速机等；磨损异常主要存在于立磨、回转窑等设备的主减速机及水泥磨滑履瓦等的润滑系统，此类部位为长期运转和磨合处，因此容易产生金属磨损。
水泥公司设备因为工况、维护周期、所处环境等因素不同，其用油的异常情况也不同，根据不同的情况，建议有针对性地采取相应维护措施：
（1）大型主减速机：如立磨、回转窑、辊压机、水泥磨等主减速机，除了日常关注设备相关运行和监测参数外，更应加强污染控制，如定期检查设备密封和过滤器过滤效果等，降低润滑油中的硬质颗粒浓度，防止颗粒对油膜的破坏，造成齿面点蚀等；同时对于磨损持续处于警告级别的机组，应及时安排检查。
（2）辅助减速机：日常维护中容易忽略对辅助减速机的维护保养，错用油品、错补油品是比较常见的现象。应建立完善现场润滑油管理制度，避免造成混用或错用其他油品的情况，保证设备安全运行。
（3）电动机轴承：关注油泵噪声、油压、油箱油温、回油温度、轴承温度、振动等运行参数，定期检查滤芯压差，及时清洗或更换滤芯，提高油品的清洁度，减少硬质颗粒对轴瓦造成磨损的风险。
（4）管磨滑履轴承：对于滑动轴承来说，油品清洁度、轴承温度对其正常运行至关重要，定期检查滤芯压差，及时清洗或更换滤芯，提高油品的清洁度，同时关注轴承温度，保证设备正常运行。
（5）磨辊轴承：对于低速重载、工作环境较差的磨辊轴承，污染控制至关重要，做好磨辊的轴承密封，加强污染控制，降低润滑油中的硬质颗粒浓度，防止颗粒对油膜的破坏，造成齿面点蚀等。
（6）液压系统：油液中固体杂质污染是液压系统发生故障及液压元件过早磨损或损坏的主要原因，由此引起的损失占液压系统全部损失的70%~80%。因此严格有效控制液压系统的清洁度，是保证液压系统获得最佳工作效果所必需的技术措施之一。
2 设备润滑与磨损状态监测
先进的设备维修方式是对设备基于状态监测的预知性保养维修，可有效地降低企业生产成本，提高企业的经济效益。利用润滑油监测磨损状态的工作机理，主要是通过对设备在用油中磨损金属的颗粒分析，预测设备主要摩擦故障情况，诊断故障部位、原因和程度，指导设备根据监测的结果进行保养或维修。目前，我公司各水泥子公司利用润滑油监测设备磨损状态也取得了良好效果，通过监测结果指导维修，提高了设备的使用寿命，节约了维修成本，并避免了部分重大事故的发生。以下为公司通过润滑油监测指导维修的3个典型案例。
案例一：2017年10月，A公司对煤磨减速机油站润滑油取样检测，结果显示：润滑油中磨损金属元素Fe含量偏高（检测数据为104 mg/kg，正常参考值≤80 mg/kg），磨损指数PQ严重偏高（检测数据为1 457，正常参考值≤50），因其在2016年下半年对煤磨减速机油站润滑油进行过两次取样，油样内Fe含量和磨损指数PQ均检测正常，此次该两项数据指标明显上升，因此初步判断该减速机内部存在异常磨损。由于煤磨减速机在现场无法直接开盖检查内部零部件磨损情况，现场对煤磨减速机润滑油进行了过滤处理，并重点监控其振动、轴承温度、油压、回油温度等，计划后期再对其油站润滑油进行取样检测，确定磨损参数变化情况。2018年1月，再次对煤磨减速机油站润滑油取样检测，结果显示润滑油中磨损金属元素Fe含量依然超出正常参考值（检测数据为87 mg/kg）。为确保设备正常运转，A公司在2018年春季检修期间对煤磨减速机送往常州天山重工机械有限公司进行维护保养。减速机开箱盖检查后，发现一级齿轮轴油封处磨损，三个行星轮中的一个行星轮内孔磨损，中间轴和内齿套鼓形齿齿面点蚀剥落，输入轴、行星轮轴承损坏（如图1~图3所示）。通过对受损零部件的及时更换与修复，排除了一次设备故障隐患，避免了重大事故的发生。此次检修开机后两个月，重新对煤磨减速机油站润滑油取样检测，油样检测数据正常，且该设备至今未发生重大事故。
案例二：2017年5月，B公司对煤磨减速机油站润滑油取样检测，结果显示：润滑油中磨损金属元素Cu含量偏高（检测数据为11 mg/kg，正常参考值≤10 mg/kg），磨损指数PQ严重偏高（检测数据为3 224），且润滑油中磨损金属元素Fe虽未超标（检测数据为70 mg/kg），但含量有明显增长趋势（2016年7月润滑油取样送检结果中，金属元素含量与磨损指数PQ均检测正常，其中Fe含量为36 mg/kg），因此初步判断该减速机内部存在异常磨损。由于现场无法对煤磨减速机进行开盖检查，为保障设备的正常运行，B公司利用错峰生产停窑时间对该减速机进行了更换，并将换下的减速机送至常州嘉能达传动科技有限公司进行维护保养。减速机开箱盖检查后，发现内部轴承和轴瓦瓦面损伤严重。通过更换减速机后，再次对其润滑油进行取样送检，油样检测数据正常，设备运行平稳。
图1 一级齿轮轴与行星轮内孔磨损情况
图2 中间轴和内齿套鼓形齿齿面点蚀剥落情况
图3 输入轴、行星轮轴承损坏情况
案例三：2019年3月，C公司2#线用于余热发电输灰的链式输送机，在生产运行过程中发现其减速机出现有规律的周期性异响。因临时停机时间有限，且该减速机型号较小，无法拆开进行系统检查确定故障原因，故对该减速机内润滑油进行取样送检，结果显示：润滑油中磨损金属元素Fe含量偏高（检测数据为346 mg/kg），磨损指数PQ严重偏高（检测数据为730）。结果表明减速机内齿轮、轴承等有关部件可能存在异常磨损。为保证输送机的正常运行，随后利用错峰生产停窑时间对该减速机进行了更换，该设备至今运行平稳。
近两年来，公司通过润滑油监测也发现了很多类似的设备故障隐患。其利用检测结果确定检测元素是否超过正常参考值，或判断其检测值是否产生异常变化，并根据元素来源判定故障零部件或点位，从而指导我们对设备的维修保养。通过及时整改与维护处理使设备及时恢复到正常状态，提高了设备运转效率。水泥设备润滑油中元素的来源一般有以下方面：
（1）油液中常见金属元素的来源
铁（Fe）：缸套、阀门、摇臂、活塞环、轴承、轴承环、齿轴。
铜（Cu）：推力轴瓦、轴承、挡环、阀门、垫片等。
铬（Cr）：表面金属、密封环、轴承保持器、钢套等。
铅（Pb）、锡（Sn）：轴承材料、衬套材料、活塞销、活塞环、焊料等。
（2）油液中污染元素的来源
硅（Si）：灰尘、冷却剂泄漏等。
钠（Na）、钾（K）：灰尘、冷却剂泄漏等。
（3）油液中添加剂元素的来源
磷（P）：极压抗磨剂。
锌（Zn）：ZDDP抗氧防腐剂。
钙（Ca）：清净分散剂。
3 结束语
实践证明，润滑油监测在设备管理中意义重大，尤其针对一些无法直接开盖检查其润滑部位的设备，通过对油液检测的理化指标、污染度、光谱、铁谱等这些信息的综合分析，并参考设备的运行工况、设备现场维修保养记录，可以有效地实现机械设备的磨损故障诊断，找出设备故障发生的部位，确定故障的类型，解释故障发生的原因，预测故障发生的时间，从而及时发现设备的异常磨损故障隐患，指导设备的状态维修，避免重大恶性设备事故发生，降低设备维修费用。同时，通过跟踪监测设备的磨损状态及其变化趋势，为设备管理人员制定临时停机维修计划、中修计划、年度检修计划提供科学依据，实现设备的状态维修，既能及时检修处理设备的故障隐患，又能有效地延长设备的正常使用周期。润滑油监测指导设备检修有效地控制了设备的运行状态，为预知性维修奠定了良好的基础。
利用润滑油监测，我公司设备润滑事故逐年降低，同时利用润滑油监测结果在判断设备状态、指导设备检修上也取得了一定的成效。总的来说，设备润滑既是传统的管理内容，又是现代设备管理的重要组成部分。要使润滑管理工作得到重视，首先要使设备管理者重视吸收先进的润滑管理理念，先进的润滑管理理念有助于推动公司润滑管理水平的提升；其次要采用先进的设备润滑管理技术，尤其是设备润滑油监测技术，这对于提升企业设备润滑管理水平、指导设备的维护检修、避免设备磨损故障发生都具有重要作用。
作者单位：中国葛洲坝集团水泥有限公司，葛洲坝宜城水泥有限公司
