基于润滑油液检测技术的全优润滑体系的建立

赵 霙

上海烟草集团有限责任公司天津卷烟厂,天津市 300163

1 研究背景

1.1 润滑油的重要性

润滑油的费用支出，仅是设备维修费用的2%～3%。但是实践证明，设备出厂后的运转寿命绝大程度取决于设备润滑，设备内部的各个零部件之间发生相对运动时，零部件之间没有真正的接触，而是由润滑油（脂）在他们之间形成了油膜，油膜的存在保证了零部件之间的良好润滑，极大降低了直接接触的摩擦副造成的零部件磨损，因此我们的设备应该“骑在10微米厚的油膜上”。然而研究表明，80%的零件损坏是由于异常磨损引起的、60%的设备故障由于不良润滑引起。因此，润滑管理愈来愈受到企业的重视，业界人士发现，此项工作投入产出比高得惊人，一般在百倍以上。

我们形象的将润滑油比作机器的血液。机器的润滑系统就如同人体的血液循环系统，主油箱是润滑系统的心脏，润滑油则是血液，润滑油由机器的主油箱出发，流便机器的各运动机构后最终流回主油箱，因此润滑油就如同人体的血液，将其流经的各个部位的磨损颗粒、污染物等物质带回主油箱，因此主油箱中的润滑油含有大量的设备信息，对它的研究正如同对血液的抽样检测，不一定能明确指出症结所在，但是可以比其他监测手段更早的发现预警信息，以指导我们更好的维护设备，消除隐患。

润滑油是设备维修人员能把握的最大机会。设备的异常磨损主要有三种原因：先天设计缺陷、设备装配不当和润滑不良。对于设备使用者（维修人员）来说，没有能力去改变设计，也不可能去纠正其内部装配流程、精度，因此只能通过控制和改变润滑油来降低设备的异常磨损。

综上所述，我们需要改变传统的润滑观念，建立起一套全新的润滑模式：基于润滑油液检测的全优润滑。

1.2 润滑油检测项目

（1）润滑油理化性能检测：主要包括黏度，酸值和氧化指数，用以监测润滑油的氧化，添加剂的降解，以及衰败程度，确定润滑油是否适合继续使用，或是否需要换油；

（2）润滑油污染：主要检测水分和颗粒污染，即润滑油的干净程度。润滑油污染是导致设备磨损和润滑油寿命降低的主要原因；

（3）齿轮箱磨损与腐蚀：包括使用发射光谱分析润滑油中磨损／腐蚀产生的金属元素的浓度，金属磨损颗粒的浓度等等，以对齿轮箱磨损状态做出可靠评价，同时可以根据一些特殊的磨损金属种类、形状进一步判断磨损位置；

（4）如果关键指标出现严重超标，则根据具体的状态变化可进一步检测：润滑油的黏度指数、抗腐蚀试验、分析铁谱试验等等，以确认状态严重度和诊断异常的原因。

1.3 润滑油液检测的作用

润滑油含有丰富的信息，其中包括油品本身的品质信息，也包含了设备运行状态、污染状况等信息，对润滑油液的检测能给我们带来三方面的变革。

（1）润滑油更换模式的变革

我厂的润滑管理目前还是一种比较传统的模式，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，依据固定周期更换润滑油，由于设备的运转状况不同，润滑油的使用周期也相应发生变化，固定周期不能正确指导更换润滑油，如果润滑油不能得到充分利用造成浪费，如果润滑油超限使用，可能会对设备造成严重损伤或者造成浪费。现代润滑管理的主要任务是合理选用与正确的更换润滑油。无论是选择还是更换，都建立在对润滑油性能的检测上。基于以上考虑，为了改变当前的换油模式，为润滑油的选择与更换提供科学的依据，提出了按质换油的思路。通过对润滑油从开箱到更换全过程的各种指标的检测，根据关键指标的变化决定换油时间，从而实现润滑油的按质更换。

（2）润滑全流程的优化

我厂的润滑管理目前仅仅采取了“五定”、“三滤”,但是其效果究竟如何？润滑油在各个环节中是否符合设备要求？是否失效、受污染？没有任何的科学手段来监督其实施情况。通过对润滑油液的检测可以实现润滑油从开箱到润滑油废弃全过程的实时的状态监测，不仅可以随时监测润滑油的品质，同时也可以分析出整个润滑周期中对润滑产生不利影响的各个环节，例如操作方法、润滑工具、周边环境等。进而通过规范标准操作流程、使用先进润滑工具、全过程监控等手段实现润滑全流程的优化，保证设备始终处于良好的润滑状态。

（3）主动性维修体系的建立

目前我厂主要生产设备主要采取的维修模式为被动维修和定期维修，即易损部位根据设备厂家的建议和平时经验的总结定期维修，非易损部位在出现故障后被动维修。以上两种维修模式相结合，虽然可以大大降低设备故障停机的风险，但不是现代设备管理所提倡的维修模式。现代设备管理提倡的维修模式为：预测性维修和主动性维修相结合的模式。其中预测性维修是通过可靠的状态检测技术为手段，对设备的故障进行早期预判并进行维修；主动性维修则是通过应用状态监测技术确定机器失效的根原因，从根源上消除造成故障的原因。油液检测技术作为设备状态监测技术的一种，结合其他状态监测技术，可以实现发现根原因、即时故障检测、问题诊断、失效分析、事故分析等功能，从而为主动性维修体系的建立奠定基础。

根据以上分析，我厂的润滑还处于传统阶段，建立基于润滑油液检测技术的全优润滑体系对我厂来说是非常必要的。该研究在国内烟草行业内尚属首创，行业内无任何成功经验可以借鉴，因此需要一个长期的摸索过程。

2 方案策划

2.1 前期学习考察

对天津港（集团）有限公司进行了两次实地考察及多次沟通交流。该公司在润滑管理方面走在了国内的前列，拥有独立的润滑油检测实验室，通过对润滑油液的检测指导润滑管理工作的开展。经过了近五年的探索，他们分析出设备故障发生的根源——润滑油的污染，从而从根源上加强了润滑油的防污处理工作，做到了设备的主动维护。不仅大大延长了润滑油的使用期限（发动机的平均使用寿命延长了10倍！），节约了设备的运行维护成本，同时也有效防止了润滑油的超限使用。

2.2 试点设备的选取

我们选取了卷包机组和滤棒成型机组作为试点设备，该系列机组是我厂主力生产设备，其高精度、高速连续运转的特性决定了它们对设备润滑有着很高的要求，很具代表性。由于卷包设备主油箱换油周期基本均在1年左右，为了在尽可能短的时间内摸索出成功的经验，从而建立起合理的润滑油按质换油的管理体系，选择了处于不同的设备生命周期（早期故障期、随机故障期、耗损故障期）和不同的润滑油使用周期（1月以内、6月左右、11-12月）的设备。

2.3 取样周期与取样点

第一次取样时需同时提供与在用油相同的新油样品，用作对比的基础线，同时帮助监控采购质量；然后每两个月取样一次；当检测出异常状态时，可视具体情况酌情缩短取样周期。考虑到投入产出比，选择了各个设备的主油箱进行跟踪检测。

2.4 数据的分析、总结

定期召集设备相关的车间、部门技术人员和管理人员进行分析和总结，根据每一批检测数据，分析润滑油使用情况，并结合设备的实际运行情况进行归纳总结，为今后的设备状态监测积累数据和经验。

3 阶段性成果

基于润滑油检测的“全优润滑”管理体系，就是要以最低的成本来获取最高的回报，其投入产出比非常高。

3.1 润滑油污染与控制

根据卷包、成型设备可靠性和工况特点，以及新油的清洁度指标，初步设定设备的润滑油目标清洁度为ISO 20/17/14。如果能够控制在用润滑油的清洁度不超过此控制限，预计关键零部件的使用寿命可以延长一倍，润滑油使用寿命可以延长一倍以上；由于减少润滑而增加的设备利用率的价值远远超过零件和润滑油成本的节省。

采用设定的目标清洁度作为考核基准，在目前采集的42个样品中，达到目标清洁度的仅为6个样品，均为卷接设备和成型设备；超出目标清洁度1-3等级（较脏）的亦为15个样品（35.5%），其中的部分包装设备润滑油更换在一个月以内，严重超标（超出3个级别，很脏）的则达到15个样品（35.5%）。这个结果表明关键设备的污染控制是我厂设备管理中的一个薄弱环节，也就是说大部分设备均在润滑油清洁度不达标的情况下“带病”运行，尤其是包装设备，润滑油更换没有超过1个月，清洁度依然超标，该问题应当引起我们高度的重视!

3.2 设备磨损

根据新油检测结果和设备工况，磨损颗粒指标PQ值定在<20。全部42个油样中，仅有3个油样超标，其中一个严重超标，但根据前后两次检测结果判断，严重超标属于采样异常情况，所以综合判断，目前参与取样设备磨损处于可控状态，没有紧迫或严重的设备磨损问题。然而，设备的磨损率偏高！考虑卷烟设备的负荷和连续运转的高可靠性要求，以及停机时间的损失等，应将磨损率控制在更低水平。设备的高磨损主要是由于润滑油污染的原因。因此，如果能有效地将润滑油清洁度保持在不超过ISO20/17/14的水平，设备的磨损率将会明显降低。即这些关键设备的磨损率还有很大的下降空间。

设备磨损率的下降直接导致轴承等零部件的更换率和停机维修时间下降。

3.3 润滑油理化性能

新油的检测结果表明，我厂使用的新油质量与性能满足设备使用要求，新油的清洁度也能达标。建议今后每批次新油入库后应取样检测，源头把关。

所有在用油样品均未发现润滑油劣化迹象，理化性能指标均在合格范围。

油液分析结果表明，实施定期检测可以准确跟踪润滑油状态变化，从而根据润滑油实际状态决定是否需要换油或采取有关维护措施。目前我们已经对实验机台设备全面实施了基于状态的设备换油，也就是“按质换油”，改变定期换油制度，进入更科学经济的润滑维护管理。

4 展望

根据第三节得到的分析结论，我们可以采取以下措施来改变我厂的润滑现状，同时也为今后的研究指明了方向。

4.1 污染控制

（1）严把润滑油入库关，对每桶新油均加以检测，源头把关。

（2）严格规范加换油环节，包括换油时的车间环境、使用擦拭纸巾、无尘手套、加换油小车（可过滤）等工具，尽可能消除加换油过程中存在的污染问题。

（3）通过油液检测，分析污染物成分，尽可能的找出污染源，并采取措施进行改进。

（4）设备开盖维修对润滑油造成的污染较大，应想办法采取相应的措施尽可能减少该环节中造成的污染，如无法解决，可以跟踪润滑油清洁度，必要时直接更换润滑油。

（5）试用日本新日铁专利磁性净化器：建议选取部分设备，具有较大油箱体积，适合放置磁性净化器；上海润治根据油箱体积等确定磁性净化器数量和位置。该装置可以吸附油箱中的金属颗粒，便于定期清洁。

（6）对设备主油箱的出口过滤装置进行分析，如与我们确立的目标清洁度不符，可以考虑对其进行改造。

（7）流动过滤车：对不适合放置磁性净化器，建议采用流动式过滤车，或其它移动式过滤净化装置，建议试行离心真空装置或过滤车，同时可以对油箱中的一些换油无法触及死角进行彻底的清洗。

4.2 设备磨损监测

（1）加强磨损检测：现阶段磨损检测使用PQ（铁磁性颗粒定量仪）和发射光谱。针对我厂的设备磨损产生的颗粒尺寸较小以及浓度低于普通工业齿轮箱的特点，有必要将PQ改为直读铁谱分析，同时对污染度和直读铁谱数值超标的样品进行显微磨损颗粒分析，以准确检测设备磨损和控制磨损。

（2）配合日本磁性净化器提高磨损检测的可靠性：磁性净化器的一大特点是可以放置在油箱中，将整个取样周期内设备磨损产生的大颗粒收集吸附；而定期取样检测是瞬时状态检测，即对取样时刻的设备状态进行监测。两者结合，可达到很高的监测可靠性，确保设备与润滑-磨损相关的零失效。

4.3 润滑油更换工作

在二车间卷接包、成型设备上全面实施基于状态的“按质换油”，并在标准化文件中进行规范，包括换油条件、换油流程等内容。

随着润滑油液检测技术在我厂烟机设备上的应用，以及大量数据和经验的积累，为我厂的润滑管理体系的变革提供了强有力的支撑，同时也为维修模式的转变奠定了坚实的基础。