石油天然气勘探开发润滑油中元素含量分析检测方案(光电直读光谱)

GNR 吉恩纳源于意大利ANALYTICAL INSTRUMENTS GROUP GNR )吉恩纳源于意大利ANALYTICAL INSTRUMENTS GROUPGNR 吉恩纳源于意大利ANALYTICAL INSTRUMENTS GROUPRotroil油料光谱仪 R3RotrOil 油料光谱仪 www.GNRChina.cn GNR直读光谱仪的历史 History Of GNR Optical Emission Spectrometer 1L 1953年|第一台直读光谱仪B5C 3 1976年|第一台移动式光谱仪 1992年|第一台CCD直读光谱仪 2013年|“智能校”单点校准 GNR米兰工厂/GNR Milan Factory 现代机械设备油料分析所应用的主要技术，包括常规理化性能分析、光谱分析、铁谱分析、颗粒计数等。其中光谱分析是应用最早的监测技术，美国西部铁路公司早在20世纪40年代就已将其应用于监控列车的运行，并取得了明显的成效。 油料光谱仪的确切名称，叫作旋转圆盘电极发射光谱仪(Rotating Disc Electrode Atomic EmissionSpectrometry， RDE-AES)。这一名称来源于其特殊的激发装置。油料光谱仪的激发电极包括棒电极和圆盘电极(简称盘电极)，它们一起被称为对电极。棒电极的激发端被加工成圆锥状，盘电极具有一定的粗糙度。对电极所采用的材料都是高纯石墨。激发过程中，盘电极通过连续地旋转，将油液源源不断地带到距离固定的对电极之间。对电电间产生约5kV高压，形成稳定的电弧放电，使得附着在盘电极上的油样燃烧激发，并发出含有海量信息的等离子体亮光。 元素激发时，会产生一系列特定波长的光(这些特定波长的光组成了该元素的光谱图)，不同元素有各自不同的特征光谱图。光谱中的光强度与元素含量呈正相关。样品中所有元素发出的光掺杂在一起，也就是仪器激发时我们所看到的电极发光放电。 接下来的过程与大多数光谱类仪一样，这些元素的特征光谱经帕邢陇格结构分离，在检测器上显示出不同的强度，最后经过软件处理得到各元素的含量，单位ppm(mg\kg)。 还有很多客户使用油料光谱仪连续监测不同部位的特征元素变化趋势，建立了设备运转的最佳磨合期和换油期，并有效延长了主体设备的平均大修期。我们根据目前的客户案例及相关资料，整理出了不同元素对应的磨损部位，如下表。 R3 Rotroil油料光谱仪是一款精密度高、操作简单的发射光谱仪，可用于检测润滑油、传动油、冷冷油中磨损金属、污染材料以及添加剂的痕量分析。该款仪器符合ASTM D6595-00标准，利用旋转盘发射光谱技术检测润滑油或液压油中的磨损金属或污染物。 由于R3 Rotroil采用了紧凑的设计，既保证了坚固的质量、可靠的性能，也方便用户移动或运输至不同的场所进行样品检测。 -符合标准 GNRR3油料光谱仪完全满足ASTM 6595， DL\T 1550， NB\SH\T 0865等相关标准。 -使用简单 对于大部分样品(不含颗粒，或颗粒直径小于10pm)，上机检测前仅需随手摇晃均匀，即可进行测试；即使面对品种繁多的样品，也可直接进行不同种类样品的测试；不需要载气、保护气、燃烧气或真空等辅助设备。 -分析速度快精度高 上样完成后，仅需点击激发按钮， 1min内得出二三十种元素的结果，能检测低至几个ppm级别的元素含量。 -全自动切削系统 样品测试完成后，棒电极激发端会因为高温灼烧失去圆锥度，需要再次削尖。R3自带电极切削系统，仅需简单一步即可将棒电极重新削尖恢复使用。 -批量处理多种类型的样品 缩短检测时间能够带来可观的生产效益，油料光谱仪对于现代工业大规模生产来说尤为合适。有些产线昼夜不停的生产，同时又要保证一定的抽检率，这时待检样品的数量将极为可观。传统的检测方法既费时又耗力，使用油料光谱仪每日检测样品最多可达上千个。 技术参数/Technical Parameter Optical Air System/光学系统 光室系统：多块最高分辨率CCD，根据应用需求检测不同的元素 分光系统：高性能凹面光栅，能覆盖190-900nm光谱分析范围 分光室焦距：500mm Source/光源 高能数字电弧光源，激发参数可通过软件调节 Software/软件 基于Windows系统的Mlab。前台操作方便； 后台功能强大：元素成份分析，波长实时校准， 可以定制打印检测报告 Computer/电脑 配置：Intel\AMD处理器、2G内存、7200转500G硬盘、光驱、19寸液晶显示器、鼠标及键盘。 Dimension and Weight/尺寸及重量 尺寸：525*500*730mm(L*W*H) 重量：55公斤 背景介绍中原油田分公司是中石化下属分公司，主要从事石油天然气勘探开发。采油一厂气采队有11套大型天然气压缩机组，其中天然气发动机驱动的机组5套，电动机驱动的机组6套。11套压缩机组日采油量700多吨，占采油一厂采油量的25%以上。压缩机组是国外引进设备，加上结构复杂，累计运行时间长，所以维修率，维修费用和作业成本都较高。因此，装备监测总站决定采用油料光谱仪检测润滑油，用来分析天然气发动机状态。实验方法取样部位：曲轴箱润滑油；取样周期：15天/次；检测方法：每次从相同的部位取一定量样品，采用同样的条件使用油料光谱仪进行检测。通过监测油样中特定元素的含量变化，判断曲轴箱内部磨损状况，及时排除生产隐患。案例一由上表可以看出，从10号油样开始，Cu元素浓度值逐渐升高，到12号为警告值，13号时超出了警告值达到了严重磨损值范围，Al、Si、Fe元素浓度值也有不同程度的增大。说明1号机曲轴箱内部存在严重磨损，应立即停机检修，可疑部位应为连杆上端(小头)的黄铜衬套，曲柄销轴承瓦，活塞环与缸套。Cu元素含量变化趋势图采油一厂检修时发现，1号机的连杆上端(小头)的黄铜衬套已经严重磨损，活塞与缸套也有不同程度磨损。大修换油后，磨损元素浓度值开始恢复正常，从源头上解除了潜在的事故风险。案例二由1，2号油样可以看出，Fe、Cu浓度值均已超出正常范围，Cu含量已达到严重磨损范围，应立即停机检修换油，重点部位是主轴瓦、连杆轴瓦、活塞销衬套。对2号压缩机停机检修时发现，主轴瓦、连杆轴瓦磨损面积已超过20%，活塞销衬套也有不同程度磨损，更换轴瓦、换油后，Fe、Cu含量恢复正常，避免了一次大的机械事故。 利用油料光谱仪，不仅可以监测设备磨损状况，还可以帮助用户建立相对完整的润滑油管理规范。磨合期经过大修换油后，通过取样监测发现，压缩机运行80min后，Fe、Cu的含量趋于稳定；发动机运行120min后，Pb、Cu的含量趋于稳定。通过两年多的监测得出，压缩机的磨合期为80-90min，发动机的磨合期为115~130min。 合理换油期以往，气采队主要根据设备运转时间和润滑油颜色确定压缩机组的换油期，经常会造成两种不良后果：该换油时不换，加速机械零件的磨损，发生故障；不该换时换油，造成不必要的浪费。两年来，采用光谱重点监测和理化分析结合得出结论，换油期应定为在润滑油中出现异常磨损微粒，或重要添加剂元素衰减达到30%时进行。 延长大修期采用油料光谱仪对11套压缩机组监测，使平均大修周期由原来的1.2万h延长至现在的1.9万h，仅此一项全年可创直接经济效益700多万元。 同时经过两年多的光谱检测分析，总结制定了分为5个级别检测值：正常值、界限值、异常值、警告值、严重磨损值。使天然气压缩机组由过去的事后维修转向了预测维修。