油液监测在钢厂设备状态监测中的应用

钢厂设备油液监测的必要性

钢铁行业拥有大量用油设备，且是自动化且连续化生产，主要包括烧结设备、炼铁、炼钢及有色冶金设备、轧压设备等。钢铁生产设备的润滑具有许多特殊之处，特别是大型成套设备，自动化程度高，需要承受冲击性的重负载，工作温度高级运动速度快，有些露天作业设备在恶劣环境下作业，多粉尘、潮湿、易于腐蚀。生产中的关键机器设备一旦发生故障会迫使全线或全厂停工，造成巨大的经济损失，甚至危及人身安全，产生严重的社会问题，因此对设备的性能、安全可靠性和防止突发事故的能力提出了严格要求。

油液监测给钢厂带来经济效益

油液监测技术通过分析润滑油的理化指标、污染水平、元素含量以及油中磨损金属颗粒的分析，发现设备故障的诱因，早期故障的发展，以便现场及时针对处理，消除故障隐患，提高设备安全可靠性，为开展设备油液监测的企业在降低设备使用成本、降低能耗、提高设备生产效率方面创造出巨大的经济效益。

1.  设备故障提前预警，减少维修事故、维修人员和维修成本

美国军方曾经做过统计，在设备故障发生前，提前发现异常，维修费用在1000元以下，而设备发生故障后维修，造成的损失在50000元以上。油液监测可以帮助用户在故障发生初，甚至故障没有发生的时候，发现问题，原本需要大修的设备，只需要换个零件就能解决。通过提前预警，可以：

l  降低设备故障率

l  提高维修费用效率

l  降低设备故障率平均每台设备年维修费用 

案例：某钢厂运输车队的某发动机仅使用350小时，即发现铜元素严重超标，出现大量严重接触磨损颗粒，污染度正常，无防冻液及柴油泄漏，理化指标正常。推断可能与零件装配质量有关。

结果发现：主油泵驱动齿轮端的固定栓已经松动，引起固定齿轮的衬套轴向移动并移出泵体，导致主驱动齿轮轴内衬套和止推环的过度磨损，如此故障不排除，则主油泵会很快失效。仅3小时，故障即排除。

此故障节省费用：

l  大修成本：如没有发现发动机异常，最终导致发动机失效，大修至少需要5万元；

l  增加运营效率：发动机损坏导致的停机时间约为168小时（一周），更换主油泵仅需3小时，节省停机时间165小时，卡车运输效益每年为1260万元，每小时平均效益为1360÷365÷24=1552元，减少停机损失168×1552=26.1万元

l  通过油液监测，避免一次故障就可至少节省26.1+5万=31.1万元。

2.  降低库存

因为缺乏相应技术手段，无法准确预估备品配件数量，只能凭经验或者听从厂家要求备用大批备品备件，因此在各大钢厂的实际库存中，能实现合理库存量的少之又少。有些备件长期处于呆滞状态、缺乏流动性、使用效能差，虽然以资产形式存在，但不能给企业带来预期收益的经济资源，资金占用大。另外一方面，又有一些配件，因为缺乏预见性尚未储存或者储存数量不足，当设备维修工作急需的时候，无法提供，影响了维修的 进度。

通过油液监测，可以统计企业设备整体健康状态，合理规划备品备件的储存量，减少库存压力。

案例：某钢厂，通过油液监测结果，对备品配件进行分级管理，通过重要故障件A定额储存、预计故障件B提前预存等措施，盘活库存资金2000余万元

3.  合理安排大中修、定修项目的实施

很多钢厂设备的检修主要是计划预维修，按照设备不同的修理周期进行大修、中袖或定修，虽然相对于原来的“事故性维修”是一大进步，但由于检修计划的指定完全靠经验，所以存在计划准确性不够的缺陷，造成维修过剩或不足。这样，不仅造成资源的浪费，还可能产生损坏性的维修，直接影响设备的寿命。

油液监测可以帮助用户，根据受控设备油液检测结果,了解设备的具体状态,及时掌握设备隐患以及劣化趋势，来确定最合适的修理时机及更合理的修理方法。

设备管理的根本目标是不断提高设备的可利用率，基于监测数据制定设备养护方案，不断提高投资回报率。 

案列：某炼钢厂，全年大中修立项项目10个，包括转炉、精炼回转台、连铸回转台、铁合金烘烤炉、天车、防尘水冷却塔、防尘水沉淀池、转炉氧枪轨道等，立项资金共计410万元，通过油液监测等监测手段的实施，大中修项目节约40%资金。

4.  优化换油周期，降低能耗，节约资源

冶金行业润滑条件复杂，与其他行业相比润滑剂消耗量大。传统润滑方案中，设备制造商和油品供应商都会推荐油品牌号、制定换油周期。由于设备使用过程的不可预知因素的存在，通常推荐使用的油品牌号、换油周期等都会相对保守，大量的油品在状态还十分良好的情况下被换掉了，而少数设备出现异常状态时却又不能及时得到处理。通过油液状态监测，了解设备用油的实时情况，实现视情换油，不仅可以必免油品的浪费，节约费用，而且及时时间掌握了设备的润滑状态，保障设备安全可靠运行。

案列：某钢厂安装了多台立式减速机，主要润滑磨损部件为齿轮箱，使用的是320#齿轮油，用油量在5000-8000 升，厂家规定换油周期为5000工时，每次换油成本很大。经过油液监测发现，使用5000工时，大部分的齿轮油指标没有明显的劣化。表1 是编号为AF-8301A 的减速机齿轮箱使用5000工时的旧油和新油的理化指标对比。由此看出，与新油相比，旧油仅仅是污染度等级上升2 级，金属元素Fe 含量有所增高，但对齿轮油来说，污染度NAS 12 级，Fe 含量14.5ppm 都表明了十分正常的润滑磨损状态，根据油液结果，改企业将减速机齿轮箱的换油周期延长了1 倍。经过3 年多的实践，用油量减少了50%，但减速机没有一台因为延长换油而出现问题。

表1 AF-8301A齿轮箱油新油与旧油参数对比

 5.  提高设备可靠性，避免重大事故发生

在用油的状态监测一方面通过对油品的理化分析判断设备的润滑状态，发现早期的设备故障诱因，另一方面通过铁谱磨粒分析和光谱元素分析，可以发现设备的早期磨损故障，通过磨损金属元素含量的变化、对磨损颗粒的材质、形貌特征分析，判断设备磨损的程度、可能磨损的部位。

案列：某厂4 台相同的空压机（编号A, B, C, D），设备维护人员点检时，发现C 机电机轴承润滑油（Shell Trubo T32）颜色很黑，在更换油后十多天再次检查，发现润滑油的颜色已经完全和换油前一样黑。油液监测结果见表2。该油粘度、TAN、水分等各项理化指标无明显异常，但颗粒计数NAS 和ISO 等级都很高，金属元素Sn 和Cu 含量明显偏高，铁谱分析也在油中发现了较多的钢、轴承合金异常磨损金属颗粒（图5），分析结果表明，轴承存在严重异常磨损，油中的金属磨损颗粒导致油品颜色较深。用户收到检测报告后，立即对该轴承进行加密监测，追踪记录变化趋势。同时安排备件轴承的采购，在轴承进一步恶化之前安排停机检修。由于处理及时，其他部件没有发现明显的磨损，仅更换了电机轴承，避免了重大事故的发生。

表2 C机在用油检测结果

钢厂设备油液监测推荐检测参数

设备用油的理化检测项目有数十项，但从长期跟踪监测的经济性考虑，我们要选择最合理的检测项目，达到检测目的，既能实现设备的润滑与磨损状态监测，又能为企业节省检测费用。参考宝钢、武钢、首钢、日钢、青钢、酒钢等公司开展设备润滑与磨损状态监测的工作经验，建议跟踪监测以下项目：运动粘度、水含量、总酸值、总碱值、氧化度、污染度分析、光谱元素分析、铁谱磨损分析等项目。

 钢厂油液监测系统

斯派超MiniLab 153油液监测系统专为工业现场油液分析设计，适用于钢厂、电厂、造纸厂等各个行业。改系统集成了颗粒计数、粘度测试、元素分析以及理化分析四个模块，通过四个简单的测试进行全面的现场油液分析，并提供具有行动导向的检测结果。该方案:

l  只使用一套系统，现场快速分析，分析结果与实验室一致。

l  工作流程简单，无需专业人士，设备维修人员即可操作;

l  由斯派超TruVu360 油液智能监测平台提供软件支持，监测信息及时，质量高。

TruVu 360^TM企业级油液智能监测平台，是一整套基于互联网技术、功能完备的监测数据管理系统。基于图形技术和可视化技术，TruVu 360^TM提供了一整套图形化的监测数据监控平台，有助于企业管理人员对企业内的所有受控设备的润滑状态及磨损失效状态进行实时监控。TruVu 360与MiniLab系列油液监测系统高度集成，适用于工业制造、电力、矿山及油气开采等各种工业领域。

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