元素光谱分析技术在大型关键机组磨损监测中的应用

2017-04-10 08:08:58

中国设备工程 2017年7期

关键词：磨粒油液监测技术

（中国石油独山子石化公司，新疆克拉玛依 833699）

郭兴建，张郡，胡炼，韩凤梅，李敏

（中国石油独山子石化公司，新疆克拉玛依 833699）

阐述元素光谱分析技术的原理及技术特点，应用于大型关键机组磨损监测中的方法和步骤，对于出现的设备问题，能准确地判断磨损部位，为设备的维修提供信息，从而保障机组的长周期平稳运行。

元素光谱分析；关键机组；磨损监测

关键机组作为生产装置最至关重要的设备，在石化企业生产中极为关键，保证关键机组安、稳、长运行是工作的重中之重。在大型关键机组运行过程中，通过设备状态监测可以了解设备的振动、噪声、压力、流量、温度等信息，对设备的当前运行情况作出判断，但对于设备内部具体的润滑和磨损情况却无法了解。油液监测技术是通过采集在用设备润滑油或工作介质样品，利用光、电、磁学等手段，分析其理化指标、检测所携带的磨损和污染物颗粒，从而获得机器的润滑和磨粒状态的信息，定性和定量地描述设备的磨损状态，找出诱发因素，评价机器的工况并预测其故障，确定故障部位、原因和类型，达到准确、直观的判断设备运行的趋势。这就对状态监测的局限性进行了极大的补充。目前通过油液监测技术，实时掌握机组的磨损状态、部位，以及预测磨损的发展趋势，是石化大型关键机组安全运行的有效手段。油液监测技术经过几十年的发展，已经日趋成熟，其系统主要由常规理化分析、原子光谱分析、红外光谱分析、铁谱分析、颗粒计数等五项分析技术组成。元素光谱分析技术是一种成熟的油液监测技术，通过分析润滑油中所含成分及其含量，一方面判断与这些元素相对应的各零部件的磨损状态；另一方面也可以诊断添加剂的状况，以及污染程度和衰变过程。因此，光谱技术已成为大型关键机组油液监测的最重要方法之一。

独山子石化公司从2012年开始开展关键机组元素光谱分析工作，监测的机组涵盖全公司30多台关键机组。作为振动监测的重要补充，通过5年来对大机组轴瓦磨损油液元素监测，实时掌握机组的轴瓦磨损状态，保障了大型关键机组的长周期平稳运行。

1 元素光谱分析技术基本原理及技术特点

1.1 元素光谱分析技术基本原理（图1）

元素光谱主要是以原子发射光谱法为主要手段，物质原子受到电弧、火焰等能量的直接激发，继而发射出光子所形成的光谱。每个元素受激后发出的光，有其固有的波长(即特征光谱线)，这是发射光谱分析的定性依据。光的强度则是定量基础。

QSA元素光谱仪的基本原理是使用一对高纯度银电极，激发油样产生光束，通过光栅分光检测器进行检测，再通过数模转换，得到分析样品所含各种元素的浓度数值。

图1 元素光谱分析技术基本原理图

1.2 元素光谱分析特点

光谱分析技术被广泛的应用于重要设备在用润滑油中所含元素浓度的测定。转动设备润滑油中含有大量的各种微粒。这些微粒来源非常分散，主要包括零部件的磨损微粒、润滑系统本身的异常产物、外来污染物等等。

2 现场应用

2013年底，乙烯厂某装置预聚反应轴流泵P-200在定期的设备维护时，进行润滑油更换，在之前的状态监测中未发现异常，维护人员发现在放出的润滑油油底中存在少量金属碎屑，这在以往的定期设备维护中是不曾出现的，这一异常情况引起高度重视。

2.1 工艺简介

来自预接触罐的催化剂和助催化剂与丙烯混合后进入预聚合的反应器，预聚合反应器是一个小型单环管反应器：物料约停留4分钟时间，温度控制在20℃，把聚合反应的发生控制在最低限度。轴流泵P-200（如图2）在预聚合反应器中进行物料循环。

图2

2.2 磨损监测

预聚反应轴流泵P-200 (基本参数如表1所示) 2013年12月更换新油。

表1 P-200基本参数

（1）铁谱分析。对该泵在用润滑油油样进行铁谱分析，直读铁谱数据显示：大颗粒密度DL为100.50，小颗粒密度DS为14.20，磨粒磨损严重度指数IS为9898.61。对磨粒铁谱片进行分析发现润滑油中存在中量的异常滑动磨粒、疲劳磨粒和少量的黑色氧化物（Fe3O4）、红色氧化物（Fe2O3）。铁谱图如图3、4。