基于潤滑油液檢測技術的全優潤滑體系的建立

趙 霙

上海煙草集團有限責任公司天津卷煙廠,天津市 300163

1 研究背景

1.1 潤滑油的重要性

潤滑油的費用支出，僅是設備維修費用的2%～3%。但是實踐證明，設備出廠后的運轉壽命絕大程度取決于設備潤滑，設備內部的各個零部件之間發生相對運動時，零部件之間沒有真正的接觸，而是由潤滑油（脂）在他們之間形成了油膜，油膜的存在保證了零部件之間的良好潤滑，極大降低了直接接觸的摩擦副造成的零部件磨損，因此我們的設備應該“騎在10微米厚的油膜上”。然而研究表明，80%的零件損壞是由于異常磨損引起的、60%的設備故障由于不良潤滑引起。因此，潤滑管理愈來愈受到企業的重視，業界人士發現，此項工作投入產出比高得驚人，一般在百倍以上。

我們形象的將潤滑油比作機器的血液。機器的潤滑系統就如同人體的血液循環系統，主油箱是潤滑系統的心臟，潤滑油則是血液，潤滑油由機器的主油箱出發，流便機器的各運動機構后最終流回主油箱，因此潤滑油就如同人體的血液，將其流經的各個部位的磨損顆粒、污染物等物質帶回主油箱，因此主油箱中的潤滑油含有大量的設備信息，對它的研究正如同對血液的抽樣檢測，不一定能明確指出癥結所在，但是可以比其他監測手段更早的發現預警信息，以指導我們更好的維護設備，消除隱患。

潤滑油是設備維修人員能把握的最大機會。設備的異常磨損主要有三種原因：先天設計缺陷、設備裝配不當和潤滑不良。對于設備使用者（維修人員）來說，沒有能力去改變設計，也不可能去糾正其內部裝配流程、精度，因此只能通過控制和改變潤滑油來降低設備的異常磨損。

綜上所述，我們需要改變傳統的潤滑觀念，建立起一套全新的潤滑模式：基于潤滑油液檢測的全優潤滑。

1.2 潤滑油檢測項目

（1）潤滑油理化性能檢測：主要包括黏度，酸值和氧化指數，用以監測潤滑油的氧化，添加劑的降解，以及衰敗程度，確定潤滑油是否適合繼續使用，或是否需要換油；

（2）潤滑油污染：主要檢測水分和顆粒污染，即潤滑油的干凈程度。潤滑油污染是導致設備磨損和潤滑油壽命降低的主要原因；

（3）齒輪箱磨損與腐蝕：包括使用發射光譜分析潤滑油中磨損／腐蝕產生的金屬元素的濃度，金屬磨損顆粒的濃度等等，以對齒輪箱磨損狀態做出可靠評價，同時可以根據一些特殊的磨損金屬種類、形狀進一步判斷磨損位置；

（4）如果關鍵指標出現嚴重超標，則根據具體的狀態變化可進一步檢測：潤滑油的黏度指數、抗腐蝕試驗、分析鐵譜試驗等等，以確認狀態嚴重度和診斷異常的原因。

1.3 潤滑油液檢測的作用

潤滑油含有豐富的信息，其中包括油品本身的品質信息，也包含了設備運行狀態、污染狀況等信息，對潤滑油液的檢測能給我們帶來三方面的變革。

（1）潤滑油更換模式的變革

我廠的潤滑管理目前還是一種比較傳統的模式，一直執行的是按期換油的傳統方式，即潤滑油使用到一定時間后，依據固定周期更換潤滑油，由于設備的運轉狀況不同，潤滑油的使用周期也相應發生變化，固定周期不能正確指導更換潤滑油，如果潤滑油不能得到充分利用造成浪費，如果潤滑油超限使用，可能會對設備造成嚴重損傷或者造成浪費。現代潤滑管理的主要任務是合理選用與正確的更換潤滑油。無論是選擇還是更換，都建立在對潤滑油性能的檢測上。基于以上考慮，為了改變當前的換油模式，為潤滑油的選擇與更換提供科學的依據，提出了按質換油的思路。通過對潤滑油從開箱到更換全過程的各種指標的檢測，根據關鍵指標的變化決定換油時間，從而實現潤滑油的按質更換。

（2）潤滑全流程的優化

我廠的潤滑管理目前僅僅采取了“五定”、“三濾”,但是其效果究竟如何？潤滑油在各個環節中是否符合設備要求？是否失效、受污染？沒有任何的科學手段來監督其實施情況。通過對潤滑油液的檢測可以實現潤滑油從開箱到潤滑油廢棄全過程的實時的狀態監測，不僅可以隨時監測潤滑油的品質，同時也可以分析出整個潤滑周期中對潤滑產生不利影響的各個環節，例如操作方法、潤滑工具、周邊環境等。進而通過規范標準操作流程、使用先進潤滑工具、全過程監控等手段實現潤滑全流程的優化，保證設備始終處于良好的潤滑狀態。

（3）主動性維修體系的建立

目前我廠主要生產設備主要采取的維修模式為被動維修和定期維修，即易損部位根據設備廠家的建議和平時經驗的總結定期維修，非易損部位在出現故障后被動維修。以上兩種維修模式相結合，雖然可以大大降低設備故障停機的風險，但不是現代設備管理所提倡的維修模式。現代設備管理提倡的維修模式為：預測性維修和主動性維修相結合的模式。其中預測性維修是通過可靠的狀態檢測技術為手段，對設備的故障進行早期預判并進行維修；主動性維修則是通過應用狀態監測技術確定機器失效的根原因，從根源上消除造成故障的原因。油液檢測技術作為設備狀態監測技術的一種，結合其他狀態監測技術，可以實現發現根原因、即時故障檢測、問題診斷、失效分析、事故分析等功能，從而為主動性維修體系的建立奠定基礎。

根據以上分析，我廠的潤滑還處于傳統階段，建立基于潤滑油液檢測技術的全優潤滑體系對我廠來說是非常必要的。該研究在國內煙草行業內尚屬首創，行業內無任何成功經驗可以借鑒，因此需要一個長期的摸索過程。

2 方案策劃

2.1 前期學習考察

對天津港（集團）有限公司進行了兩次實地考察及多次溝通交流。該公司在潤滑管理方面走在了國內的前列，擁有獨立的潤滑油檢測實驗室，通過對潤滑油液的檢測指導潤滑管理工作的開展。經過了近五年的探索，他們分析出設備故障發生的根源——潤滑油的污染，從而從根源上加強了潤滑油的防污處理工作，做到了設備的主動維護。不僅大大延長了潤滑油的使用期限（發動機的平均使用壽命延長了10倍！），節約了設備的運行維護成本，同時也有效防止了潤滑油的超限使用。

2.2 試點設備的選取

我們選取了卷包機組和濾棒成型機組作為試點設備，該系列機組是我廠主力生產設備，其高精度、高速連續運轉的特性決定了它們對設備潤滑有著很高的要求，很具代表性。由于卷包設備主油箱換油周期基本均在1年左右，為了在盡可能短的時間內摸索出成功的經驗，從而建立起合理的潤滑油按質換油的管理體系，選擇了處于不同的設備生命周期（早期故障期、隨機故障期、耗損故障期）和不同的潤滑油使用周期（1月以內、6月左右、11-12月）的設備。

2.3 取樣周期與取樣點

第一次取樣時需同時提供與在用油相同的新油樣品，用作對比的基礎線，同時幫助監控采購質量；然后每兩個月取樣一次；當檢測出異常狀態時，可視具體情況酌情縮短取樣周期。考慮到投入產出比，選擇了各個設備的主油箱進行跟蹤檢測。

2.4 數據的分析、總結

定期召集設備相關的車間、部門技術人員和管理人員進行分析和總結，根據每一批檢測數據，分析潤滑油使用情況，并結合設備的實際運行情況進行歸納總結，為今后的設備狀態監測積累數據和經驗。

3 階段性成果

基于潤滑油檢測的“全優潤滑”管理體系，就是要以最低的成本來獲取最高的回報，其投入產出比非常高。

3.1 潤滑油污染與控制

根據卷包、成型設備可靠性和工況特點，以及新油的清潔度指標，初步設定設備的潤滑油目標清潔度為ISO 20/17/14。如果能夠控制在用潤滑油的清潔度不超過此控制限，預計關鍵零部件的使用壽命可以延長一倍，潤滑油使用壽命可以延長一倍以上；由于減少潤滑而增加的設備利用率的價值遠遠超過零件和潤滑油成本的節省。

采用設定的目標清潔度作為考核基準，在目前采集的42個樣品中，達到目標清潔度的僅為6個樣品，均為卷接設備和成型設備；超出目標清潔度1-3等級（較臟）的亦為15個樣品（35.5%），其中的部分包裝設備潤滑油更換在一個月以內，嚴重超標（超出3個級別，很臟）的則達到15個樣品（35.5%）。這個結果表明關鍵設備的污染控制是我廠設備管理中的一個薄弱環節，也就是說大部分設備均在潤滑油清潔度不達標的情況下“帶病”運行，尤其是包裝設備，潤滑油更換沒有超過1個月，清潔度依然超標，該問題應當引起我們高度的重視!

3.2 設備磨損

根據新油檢測結果和設備工況，磨損顆粒指標PQ值定在<20。全部42個油樣中，僅有3個油樣超標，其中一個嚴重超標，但根據前后兩次檢測結果判斷，嚴重超標屬于采樣異常情況，所以綜合判斷，目前參與取樣設備磨損處于可控狀態，沒有緊迫或嚴重的設備磨損問題。然而，設備的磨損率偏高！考慮卷煙設備的負荷和連續運轉的高可靠性要求，以及停機時間的損失等，應將磨損率控制在更低水平。設備的高磨損主要是由于潤滑油污染的原因。因此，如果能有效地將潤滑油清潔度保持在不超過ISO20/17/14的水平，設備的磨損率將會明顯降低。即這些關鍵設備的磨損率還有很大的下降空間。

設備磨損率的下降直接導致軸承等零部件的更換率和停機維修時間下降。

3.3 潤滑油理化性能

新油的檢測結果表明，我廠使用的新油質量與性能滿足設備使用要求，新油的清潔度也能達標。建議今后每批次新油入庫后應取樣檢測，源頭把關。

所有在用油樣品均未發現潤滑油劣化跡象，理化性能指標均在合格范圍。

油液分析結果表明，實施定期檢測可以準確跟蹤潤滑油狀態變化，從而根據潤滑油實際狀態決定是否需要換油或采取有關維護措施。目前我們已經對實驗機臺設備全面實施了基于狀態的設備換油，也就是“按質換油”，改變定期換油制度，進入更科學經濟的潤滑維護管理。

4 展望

根據第三節得到的分析結論，我們可以采取以下措施來改變我廠的潤滑現狀，同時也為今后的研究指明了方向。

4.1 污染控制

（1）嚴把潤滑油入庫關，對每桶新油均加以檢測，源頭把關。

（2）嚴格規范加換油環節，包括換油時的車間環境、使用擦拭紙巾、無塵手套、加換油小車（可過濾）等工具，盡可能消除加換油過程中存在的污染問題。

（3）通過油液檢測，分析污染物成分，盡可能的找出污染源，并采取措施進行改進。

（4）設備開蓋維修對潤滑油造成的污染較大，應想辦法采取相應的措施盡可能減少該環節中造成的污染，如無法解決，可以跟蹤潤滑油清潔度，必要時直接更換潤滑油。

（5）試用日本新日鐵專利磁性凈化器：建議選取部分設備，具有較大油箱體積，適合放置磁性凈化器；上海潤治根據油箱體積等確定磁性凈化器數量和位置。該裝置可以吸附油箱中的金屬顆粒，便于定期清潔。

（6）對設備主油箱的出口過濾裝置進行分析，如與我們確立的目標清潔度不符，可以考慮對其進行改造。

（7）流動過濾車：對不適合放置磁性凈化器，建議采用流動式過濾車，或其它移動式過濾凈化裝置，建議試行離心真空裝置或過濾車，同時可以對油箱中的一些換油無法觸及死角進行徹底的清洗。

4.2 設備磨損監測

（1）加強磨損檢測：現階段磨損檢測使用PQ（鐵磁性顆粒定量儀）和發射光譜。針對我廠的設備磨損產生的顆粒尺寸較小以及濃度低于普通工業齒輪箱的特點，有必要將PQ改為直讀鐵譜分析，同時對污染度和直讀鐵譜數值超標的樣品進行顯微磨損顆粒分析，以準確檢測設備磨損和控制磨損。

（2）配合日本磁性凈化器提高磨損檢測的可靠性：磁性凈化器的一大特點是可以放置在油箱中，將整個取樣周期內設備磨損產生的大顆粒收集吸附；而定期取樣檢測是瞬時狀態檢測，即對取樣時刻的設備狀態進行監測。兩者結合，可達到很高的監測可靠性，確保設備與潤滑-磨損相關的零失效。

4.3 潤滑油更換工作

在二車間卷接包、成型設備上全面實施基于狀態的“按質換油”，并在標準化文件中進行規范，包括換油條件、換油流程等內容。

隨著潤滑油液檢測技術在我廠煙機設備上的應用，以及大量數據和經驗的積累，為我廠的潤滑管理體系的變革提供了強有力的支撐，同時也為維修模式的轉變奠定了堅實的基礎。