浅谈润滑油检测在设备故障诊断中的应用

石 践 肖国学

（中电投蒙东能源霍林河露天煤业股份有限公司，内蒙古 通辽 029000)

润滑油在机械中的作用可分二类，一类作为润滑剂，另一类为工作介质，但也要具备润滑剂的基本性能，如液压油和绝缘油等。一方面润滑油的品质情况影响了机械性能，在设备运转中性能下降等都是造成故障的重要因素；另一方面它从设备中心部位循环通过，带出设备状态的信息，因而对油的检测是故障诊断的重要手段，与现用的机械方法诊断相比，它有更多的优势。

设备振动、温升及及铁谱分析磨粒等设备故障诊断技术在不断改进下渐趋成熟，但仍存在较大问题。一是预报周期期短，当振动、温升和磨粒有发生异常现象时使用及维修人员才能觉察，而只有发生了故障，上述情况才有异常。也就是说当得到警告时，故障已经发生了，只是此故障暂未引起宏观破坏，仍能保持运转而已。因而它仅起到在不拆机情况下能测知机内发生故障，提醒操作者及时采取措施防止更大的连带故障的发生；而有时可能不一定来的及，原因是这些方法是从故障的后果监测，无法从产生故障的原因监测。二是反应故障原因不清晰。

润滑油在使用中很多指标逐渐变差，外来污染物也增多，在某些指标变到某值及污染物含量高于标准值以上，会使设备产生故障，因而在接近标准值前发出预报，即可避免故障的损失；同时由于油本身就是故障的原因之一，又能带出其他信息，因而对油做监测可找到一些其他故障原因，以便采取有针对性的措施，因而对润滑油的监测应是可靠的诊断技术。为此从以下几方面予以总结。

1 润滑油诊断技术主要内容

润滑油品质和性能指标的变化及它在设备运行中主要参数的变化都与设备故障有重要关系，都可为以故障诊断提供可靠依据，下面予以介绍。

1.1 油的理化指标

其变化情况如表1。

表1 润滑油在设备运行中的变化与故障

上述指标都有标准的测定方法，达到一定数值后会导致故障发生，可从样品指标变化情况了解设备的技术状态。对于具体品种的油品，有相应的推荐数值，超标后要及时换油。这些数值可用以作警告值，因而能定量地进行检测。

1.2 油的性能指标

性能指标有抗氧、抗泡、抗磨等，但因其测定方法较麻烦，又未有一个界限值，因而较少使用。

1.3 油在设备中生成沉淀物

1.4 油中污染物

油中各种污染物能造成设备故障，又能对污染物的检测寻找故障原因。它的来源有二，一是来自设备内部，如燃料及燃烧产物，冷却水，磨粒等；另一个是来自环境，如水，灰尘，空气等。

1.5 磨损颗粒

一般采用光谱和铁谱作检测。光谱法可测定较均匀悬浮油中的小于5um以下磨料，腐蚀磨损成化合物的金属和添加剂中的金属元素。测各金属元素在油中浓度操作简单、快捷、准确，有些元素有参考界限值，由于小颗磨粒在油中悬浮较稳定，有些以化合物形式溶解在油中，因而油样代表性好。而且在产生恶性磨损的大磨粒以前，一般有一个小颗粒浓度增大过程，因而小颗粒浓度大到某值可作警告值。铁谱可把磨粒按大小分开排列，进行计数及观察形貌，但其计数准确性低，以描述大颗粒形貌作故障警报为主，操作较麻烦。

1.6 油压和油耗

油在系统中循环要保持一定的压力，此压力过高或过低表示设备可能有故障，低油压本身也会造成故障。机油耗是表示设备先进性的一个综合性指标，越低越好，它过高也预示设备会有故障。

1.7 换油期

油在使用过程中受到温度、有害气体、金属催化、机械剪切等副作用，发生化学和物理变化而降解，性能下降到一定程度后可能加剧设备磨损，甚至可靠导致重大检修事故发生，因此必须换油，若仍用旧油会大大缩短设备使用寿命。康明斯柴油机公司在其发动机上实验，把换油期从15000公里延长至50000公里，发动机寿命减少50%-80%。另一资料的行车实验表明，换油期从10000公里延长至20000公里，齿轮尖磨损增加一倍，再延长至30000公里磨损增加5倍。因而机油过度老化是设备故障的一大原因。

在具体操作中，按使用时间或里程取油样作分析，分析项目可分为如下四类：（1）必须检测项目：油的理化指标，如粘度、酸值、不溶物、碱值、水含量等，超标即可预报。（2）次必做检测项目：检测频率可低于上述检测项目，主要包括光谱、红外等检测。（3）选做项目：在上二项数据接近警告值或有必要时做，如铁谱、性能指标等。（4）观察项目：油压，油耗等有异常也应警报。

2 润滑油诊断技术的发展

在现实设备使用过程中，设备故障诊断是机械行业的范畴，而润滑油监测是油行业范畴。按过去大而全、小而全的传统模式，我国大的机械行业公司都自建有油品化验室，是为自助式，其存在问题有：项目不全、仪器利用率低、人员素质难保证，因而很难完成有效的诊断任务。现在国外较流行的是独立化验室，一般为跨国联锁式，专为各行业做化验服务。这类模式工作效率高，人员素质均衡，数据可靠，还有仲裁功能，是先进的模式。有人提出“油料诊断医院”的设想，我认为提法不准确，可能提出者没有搞清楚“医院”的概念。医院主要任务是治病，诊断仅是其中一个环节。而搞油料化验的人不可能通过油的化验监测提出故障诊断意见后还要负责排除设备故障。就诊断而言，二者也有很大区别，医生对患者通过看、问、号脉或加上检验结果即可诊断，纯是医疗行业的事。但通过润滑油诊断故障的人既要了解此设备结构，又要具备润滑油知识，还要知道此设备近况，牵扯到机械、油化学和设备管理三行业，要有多行业知识或由这三方面的人在一起综合起来才能确诊。因此由润滑油监测结果得出的仅是从油的变化推测的意见，需其他方法互补，才能更为准确。

与其他机械方法相比，润滑油方法也有缺点，它需有专用的化验室，无法实现在线监测。因而近年来已发展了很多快速简易的现场润滑油测定方法，可在现场快速得知油的状况，同时也进行了传感器型的测定方法研究，能在仪表盘上观察到油品的变化情况，可实现在线监测。近年还出现一些这方面的专家系统，有助于诊断工作的进行。

现在从事故障诊断是机械行业的事情，从业人员具有丰富的机械知识，但缺乏润滑油知识，因而在用油液诊断工作时，往往把润滑油作为与设备故障无关而仅是磨料携带介质，把注意力集中在对磨粒的分析中。典型的例子是笔者看到今年出版的一本关于设备故障诊断的书《油样分析技术》内容仅是铁谱、光谱、等分析方法，篇幅最大的是铁谱。在作者的知识领域中，似乎从油中对设备故障诊断只有靠磨粒，而分辨磨粒只是铁谱，如此狭窄的知识面妨碍了油液诊断技术的深入发展。而从事润滑油行业的人集中精力提高油的水平，油料化学知识丰富，但缺乏机械知识，对油在机械运行中的表现仅从化学角度考虑，也有一定的局限性。从事润滑油对设备故障诊断的人应扩大知识面，具有跨行业的知识，才能从油在使用中的监测提高对故障诊断的准确性、预知性和及时性。

3 结语

使用润滑油的故障诊断技术可分析故障的原因和并监测设备磨损状况，机械方面仅从故障后果作监测，相比以润滑油的故障诊断技术有更多优势，应作为成熟技术大力推广。二者相互结合，能有更好的效果。从事润滑油故障诊断的人员应扩大知识面，除了有丰富的机械知识外，还应有一定的润滑油知识。