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润滑管理学院
润滑管理中的油液检测与油液净化
作者:  来源:  更新时间:2016-09-28  点击率:446

一、概述
   目前,我国的企业都认识到70-80%的设备故障主要来源与润滑不良或失效。而解决这一问题需要从多方面入手,一方面需要建立润滑管理的制度与标准,另一方面需要完善对油品的监测和净化手段。
   油液状态监测的首要目的是对油品劣化、污染和机械磨损的早期发现与预。首先,机械磨损的早期发现是设备视情维修的基础,可以在设备发生严重磨损与失效之前安排检修,减少设备损坏;其次,根据设备状态合理安排检修时,减少故障停机与定期检修对生产的影响;再次,提高了设备的平均故障间隔时间,提高了生产率。此外,对油品的劣化与污染的早期发现与预警,是从根源上切断设备异常磨损的诱因。基于实验室检测的油液分析技术目前已经广泛应用于各个行业领域中,同时也逐步显露出其存在不足的一面。而在线式检测以其时效性与便于维护性备受人们关注。随着传感器技术与人工智能的日渐成熟,实时油液监测系统的开发也提上了日程。

   对于油液出现劣化、污染,我们除了采用换油的手段还应该加强对在用油的养护净化,针对不同的污染状况采用不同的净化设备定期养护净化在用油液,起到改善润滑效果,延长设备寿命、减少设备磨损等作用。

二、油液监测

   1、离线式油液监测的现状
   离线油液分析即实验室分析,它主要基于石油产品质量评定方法、光谱元素分析与铁谱技术,从设备润滑系统或液压系统中取出一小瓶样品,送到实验室进行检测,并依靠专家经验对设备的油质状态、污染状态与磨损状态进行评价并给出指导建议,全部结果输入计算机系统,以方便查阅并形成历史趋势。
   离线监测是目前油液分析的主要形式,在为汽车、港口、石化、冶金、制气、化工、石油开采、运输、水泥、电力等行业的大型压力机、大型减速、气体压缩机、高精度伺服液压系统、大型燃气透平机、大型水轮机组等关键设备的润滑磨损状态分析中发挥了重要的作用。但是,离线监测也存在一些固有的问题。
   2、技术上的问题
        1)检测消耗时间太长。目前油液分析实验室采用的是石油产品质量评定的标准方法与检测实验室的管理体系,需要时间长,一般完成一个样品的检测全过程需要二到五天时间。检测结果精确,但事实上在状态监测中更注重的是趋势而不是数据的精度。
        2)部分检测仪器价格昂贵,体积庞大,不适合在企业一级推广使用。
        3)分析铁谱对人员素质的依赖较大,不适合大面积推广以及检测流程的提速。
   3、应用中的问题
        1)取样不一定有代表性。有些大型润滑系统的用油量可到几十立方,而离线监测的取样量一般只有几百毫升。典型磨损颗粒被稀释而不一定能够被及时发现。
        2)送检周期太长。一般从取样到送至最近的专业油液实验室,到得到分析报告,需要几天甚至几个星期时间。
        3)应用地域有限制。有些交通不便的企业或取样不便的设备很难开展定期的离线监测。如远洋船舶与风电齿轮箱。
   4、在线监测的特点与应用
   对大部分被监测系统来讲,离线分析是完全能够满足需要而不存在上述的种种问题。但是对于部分关键设备,如连续生产线上的设备、不能轻易停机的设备和无法开展定期油液监测的大型设备来说,在线监测会是一个更好的选择。
   5、在线监测的优势
       1)实时监测。完成一次在线监测一般只需要几分钟到几十分钟的时间。结果自动进入数据库。
       2)无需取样。直接对回油管或齿轮箱中的油液进行分析,避免了取样不具代表性和二次污染等问题。也同时解决了难取样系统的困扰,以及取样的人工成本。
   6、在线监测的应用
       1)轧钢线、冲压线等连续生产线上的大型设备,为了不影响整条生产线的停顿,必须保持关键设备的正常运转。
       2)透平机组,包括水电厂大型水轮机、火电厂蒸汽轮机等,一旦发生故障停机,损失巨大,并且影响电网稳定。
       3)风电场风机齿轮箱。数量众多,取样难度大,并且油样寄送也不方便。
       4)远洋船舶上大型柴油机与液压系统。远洋航行时无法送油样至岸基实验室,船载检测设备能力有限。
   7、在线检测系统的构建
   对于不同的润滑系统,所需要监测的指标也不相同。如柴油机润滑系统不需要监测污染度指标,风机齿轮箱的监测重点在于磨损状态分析。因此,需要根据不同的监测对象及监测重点来选择相应的传感器。图1为某一透平机系统采用的监测系统框图。

 1)控制器软件功能
   实现对各个传感器的数据采集接收,并通过以太网或其他现场总线送往控制室的上位计算机;负责对所采集信号的补偿和校准,以及数据采集参数的设定。
       2)上位机软件功能
   接收从集成传感器传来的采样数据,并可以包含实时显示、数据存储、趋势分析、超限报警、智能诊断和维护建议等功能。
   8、在线监测系统的发展
       1)智能诊断
   对于实时监测系统来说,利用利用专家知识库对所采集的数据进行一定程度的智能诊断是必须的。它能够有效减少对专业人员的依赖,方便设备运维人员及时采取措施。
    更进一步的话,可以实现诊断专家知识库的自学习,在监测的过程中,根据所监测的数据结果来修正之前的判断依据,使专家系统诊断更加全面可靠。
        2)远程诊断
   专家系统并不能完全代替油液监测技术专家。在发生企业无法单独解决的润滑故障问题时,可通过远程诊断系统将被监测设备的数据发送至远程故障诊断中心,由润滑故障诊断专家进行会诊。
        3)多手段融合
   作为三大监测手段中的振动监测与参数监测早已经实现了在线方式并获得了广泛的运用。在油液监测实现在线化后,能够使三大手段的融合在同一套监控软件中,实现全面监测与综合故障诊断,进一步提高设备的运行可靠性。
        4)远程监测
   形成一个覆盖多行业、多服务对象的专家网络中心,由位于各个企业的在线式检测系统向诊断专家中心实时传输监测数据,并融合离线式检测数据和设备的运行状态参数,由故障诊断专家出具诊断建议,指导协助工矿企业的设备主管及时安排设备的设备维护。实现由多参数监测(粘度、水分、磨损、污染度、油温)——多检测点监控(单一企业的多个受控机组)——多手段融合(离线、在线、设备参数)——多行业专家网络中心组成的层级网络专家系统。
三、油液净化

   油品净化,从净化模式上,可分为全流量在线净化,以及旁路净化两种基本模式。

目前,企业普遍采用的是“单一净化方法”,既通过润滑站/液压站的全流量在线过滤器,对油品进行净化处理。这种方式,对保护润滑点摩擦付,是一种必要的手段,但从污染控制的角度,仍然存在局限性:

   ü  仅去除一定尺寸以上的固体颗粒,如10μm滤芯,则只能去除10μm以上颗粒,小于10μm的无法去除;

   ü  不能适应污染的多元化,仅去除固体污染物,无法去除油中水分,及有害气体;

   ü  无法适应污染程度的差异化,污染速度快、污染严重时,易造成过滤器过快堵塞失效;

   ü  从油品净化成本控制来看,高污染时,频繁更换滤芯,会加大滤芯的更换费用,以及滤芯更换的人工成本。

多装置组合净化方法,是采用“在线净化过滤器+旁路净化设备”的模式,弥补“单一净化方法”的局限,提高润滑/液压系统的整体净化能力,实现污染控制,保证生产加工设备安全运行。其特点主要表现在以下几点:

   ü  可以去除固体颗粒、水、气体;

   ü  可以根据污染程度和净化效率要求,配置合理的净化处理能力; 

   ü  减轻在线净化装置的工作负荷,降低综合净化成本;

   ü  更好地净化油品,延长换油周期,降低设备综合运行成本,提高设备利用率。 


 1、多技术组合净化模式

油品净化有很多种手段和方法,采用了强磁分离法(脱除油中的金属微粒)、真空闪蒸分离法(破乳、脱水及脱轻质烃)、压力过滤分离法(除去油中的机械杂质),除此之外,根据分离工程学,还有加聚结式分离法、吸附分离法等。每一种技术和手段都是主要针对处理油品的某一项指标,因此,单一净化模式在现场应用中有很大的局限性。

由于现场油品的污染来源十分复杂,污染物的种类繁多,因此,油品净化往往需要多种技术和方法联合使用才能满足现场油品净化的真正需求。

在实际应用中,我们往往在一台设备上采用二种或多种净油技术,来实现对油品的除水、除杂质、脱酸等等一次处理完成。

   2、净化的动态平衡点

润滑油/液压油的污染是一个连续的过程,从污染控制的角度,净化也应该是连续的,尤其对于重要的生产设备更是如此。油品的净化应贯穿油品的全寿命期,而不应是周期性的。

理想的净化效果,应使污染速度与净化速度达到一个动态平衡,这个平衡点就是生产设备的润滑/液压系统对油品相关指标的基本要求。例如,冶金轧机的AGC系统,对液压油污染度的要求是NAS6级,则“NAS6级”就是净化应达到的动态平衡点。

   3、油液净化技术

常见油品净化技术主要分为两大类:物理净化技术和质量交换净化技术。物理净化技术包括离心法、凝聚法、吸收法、沉降法等,质量交换净化技术包括真空蒸馏法、空气洗涤法等。

常见各种净化技术应用与效果对比

净化技术

主要处理范围

应用要求

主要指标

备注

离心法

固体颗粒杂质

一般用于高污染油净化

NAS1368-9-11

无耗材

油液粘度≤320cSt

凝聚法

油中水

含水量大于0.5%

100-300ppm

油液粘度≤150cSt

真空蒸馏法

油中水

含水量小于0.5%

小于100ppm

油液粘度≤220cSt

空气洗涤法

油中水

无特殊要求

小于100ppm

油液粘度≤220cSt

 

广研检测(微信公众号:gti1959),是国内专门从事“油品质量检验评定、设备润滑状态监测、设备可靠性状态监测、设备故障诊断、油液在线监测开发、设备润滑管理咨询”综合实力最强的第三方技术服务机构,设备润滑可靠性集成服务领航者。

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