潤滑油脂在礦山設備故障診斷中的應用范文

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摘要：

礦山機械設備的運作效率和使用壽命都與潤滑油脂效能發揮息息相關，重點從潤滑油脂的理化性能入手，介紹潤滑油脂化檢在礦山設備故障診斷中的應用。

關鍵詞：

礦山設備；潤滑油脂；化驗；故障診斷

礦山設備有著特殊的運行環境和獨特的自身性能，保證其高效運行是實現礦山經濟價值的核心手段。然而其復雜的故障部位和不可預測的事故現象給設備正常運行帶來極大的挑戰。近年來，在機械傳動故障診斷領域，出現了以設備潤滑油脂化驗為理論依據，科學分析傳動部位故障原因，精確預測事故發生部位的系統方法，在實現設備高效能運行上得到廣泛應用。為此，我們從潤滑油脂的基本理化性能著手，以礦山設備運行復雜工況分析為經驗依據，介紹礦山設備潤滑油脂化驗在其故障診斷分析上的應用。

1油脂潤滑的理化性能

眾所周知，油脂潤滑在現代機械工業中扮演著血液的角色，幾乎所有機械模式的運作效率和使用壽命都受到潤滑油脂效能的決定。在機械傳動中，降低摩擦、減少磨損、降低溫度、防止銹蝕、傳遞動力、密封減震、清洗凈化等都是潤滑油脂特殊的作用，由此可見潤滑油脂的重要性。然而這些重要的作用源于其固有的理化性能，了解潤滑油脂的理化性能，對于礦山機械設備的故障診斷有著理論支持分析和提供判斷依據的意義。1）外觀（色度）。油品的顏色，對于基礎油來說，一般精制程度越高，其烴的氧化物和硫化物脫除的越干凈，顏色也就越淺。在現場判斷油脂的時效，主要是根據油品的顏色來進行的，不同的添加劑會呈現不同的顏色，譬如普通鋰基脂呈現淺黃色，而合成鋰基脂則顯示的是黑色。2）密度。密度是潤滑油最簡單、最常用的物理性能指標。在溫度變化大的地區，密度是十分重要的性能指標，它與黏度共同決定了低溫與高溫工作環境下油脂的使用種類。3）黏度。黏度反映油品的內摩擦力，是表示油品油性和流動性的一項指標。在未加任何功能添加劑的前提下，黏度越大，油膜強度越高，流動性越差。對于設備來講，黏度是任何一種潤滑油都必須考慮的性能特征，因為黏度直接影響油品在管路流動中的阻力情況，進而對設備輸出動力的效率產生決定性意義。潤滑脂的使用溫度就受黏度的直接決定，黏度太低，油品使用周期短，浪費成本就大，油品流動性不好，達不到良好的潤滑效果。4）酸值、堿值和中和值。酸值是表示潤滑油中含有酸性物質的指標，我們通常所說的酸值，實際上是指總酸值（TAN）。堿值是表示潤滑油中堿性物質含量的指標，我們通常所說的堿值實際上是指總堿值（TBN）。中和值實際上包括了總酸值和總堿值。但是，除了另有注明，一般所說的中和值，實際上僅是指總酸值。酸堿值是針對油品的使用環境而言的，它決定了油品使用環境下的變質和化學反應情況，進而對設備部位的腐蝕產生影響，同樣決定了相應部件的使用壽命和工礦范圍等情況，特別是在冷卻劑范圍，酸堿值是一個十分重要的性能參數。5）水分。水分是指潤滑油中含水量的百分數，通常是重量百分數。潤滑油中水分的存在，會破壞潤滑油形成的油膜，使潤滑效果變差，加速有機酸對金屬的腐蝕作用，銹蝕設備，使油品容易產生沉渣。總之，潤滑油中水分越少越好。6）機械雜質。機械雜質是指存在于潤滑油中不溶于汽油、乙醇和苯等溶劑的沉淀物或膠狀懸浮物。這些雜質大部分是砂石和鐵屑之類，以及由添加劑帶來的一些難溶于溶劑的有機金屬鹽。機械雜質各元素的含量測定是我們進行油脂化驗的主要內容，是我們對設備進行故障診斷分析的理論基礎。7）殘炭。油品在規定的實驗條件下，受熱蒸發和燃燒后形成的焦黑色殘留物稱為殘炭。殘炭是潤滑油基礎油的重要質量指標，是為判斷潤滑油的性質和精制深度而規定的項目。潤滑油基礎油中，殘炭的多少，不僅與其化學組成有關，而且也與油品的精制深度有關，潤滑油中形成殘炭的主要物質是：油中的膠質、瀝青質及多環芳烴。這些物質在空氣不足的條件下，受強熱分解、縮合而形成殘炭。油品的精制深度越深，其殘炭值越小。一般講，空白基礎油的殘炭值越小越好。另外潤滑油脂還有一些特殊的理化性能，例如氧化安定性、熱安定性、油性和極壓性、抗泡性、抗乳化性、橡膠密封性、剪切安定性、揮發性等。每種油品除一般性能外，都應有自己獨特的性能，例如淬火油要測定冷卻速度、乳化油要測定乳化穩定性、液壓導軌油要測防爬系數、噴霧潤滑油要測油霧彌漫性、冷凍機油要測凝絮點、低溫齒輪油要測成溝點等等。我們在使用潤滑油品過程中，要根據實際工況來進行具體油脂的測定和選用。

2礦山設備特有的作業條件

在礦山設備運行中，由于承載力大、工況多變、環境惡劣、勞動周期長、化學成分復雜等，給礦山設備的故障預警和維檢工作帶來極大的不便。1）礦山設備多屬重負荷、中速或低速傳動，大都要求頻繁啟動，并經常承受沖擊負荷；2）礦山環境惡劣、潮濕、有巖土和煤粉等復雜化學成分，甚至還存在含硫有毒氣體，因此許多礦山機械存在于銹蝕的工況之下；3）礦山機械要經常移動，工作條件多變，負荷變化也很大；4）礦山機械要經常經受氣候風化的作用；由于礦山設備具有上述特點，表現出大型、重載、工作容量大、防護等級高、系統性強等特性，一旦發生故障停機，造成的經濟損失也是相當巨大的。而隨著設備的不斷發展，自動化、精密化、高效化、聯動作業等要求出現，對設備的故障分析和故障防范就顯得尤為重要。

3礦山設備潤滑油脂的化檢在設備維檢中的作用

起初，油脂化檢的目的主要是檢驗設備使用油脂是否合格有效，特別是在礦山大型設備的維檢保養期間，如果化檢的潤滑油脂不合格，就需要及時更換，以免因潤滑油脂失效而造成設備損壞。隨著潤滑油脂檢驗方法的細化和發展，在原來化驗的作用基礎上，逐漸形成了以油脂化驗為核心的新一代故障診斷和預測判斷體系。常用油脂化驗的相關項目和執行的標準見表1。對于上面各項內容進行檢測，就能夠在設備不停機、不解體的情況下檢測工況，診斷設備的異常部位、異常程度，能夠從所測元素的含量多少來分析故障發生的原因和預判即將發生的故障現象，從而預報設備可能發生的故障，是提高設備管理水平，改善維護保養的一個重要手段，也是保證設備正常運轉、創造經濟效益的有效途徑。目前各大露天礦對于潤滑油脂的化驗主要是鐵、銅、鋁、硅、磷、錫、鉛、鈣、鋇、硼等元素的測定，依次來檢驗使用期的潤滑油脂是否失效，判斷失效原因，給處發生故障的可能部位，來指導設備維保人員對設備進行相應的保養檢修。部分露天礦對運輸設備的油脂化驗單見表2。油脂的故障診斷是建立在對被測元素合理的分析基礎之上，以上述化驗單為分析內容，可以發現，實測值中鋁、硅超標嚴重，鐵稍微超標但程度不大，由此我們就會對設備進行初步分析，首先是對超標元素進行列表歸類，檢測元素分析表見表3，其中內容包括被測元素、被測元素的超標情況、初步分析超標原因以及其他重要說明等內容。然后根據元素超標的初步分析內容，分析設備運行情況及可能引起超標的傳動部位，包括設備運行的環境、作業對象的理化性質（水分、土性、巖性、空氣成分等）、運行周期、相應傳動部位檢測、油脂性能（純度、基礎油、添加劑、酸堿值等）。最后通過針對性故障排除，采取有效措施（降塵、更換密封、更換磨損過量的傳動件、更換失效油脂等），從而消除引起超標的內在原因。

4實際應用

2015年10月12日，內蒙古錫林郭勒盟某大型露天礦油脂化驗室，例行對采排土設備TR100減速油箱取油樣化驗，其檢測數據見表4。從表4中發現，需要對該種設備所含鉻、硅、錫部位觀察，對所含銅元素部位進行故障分析并處理。設備負責人通過對設備運行工況、油脂性能、傳動部件查看發現，鉻、硅、錫元素達到最小預警值的原因是設備運行期間，長時間處于煤場，恰好正值煤場倒堆，粉塵和煤場二次反應物（氣體）較多，對油脂性能造成一定影響。通過對動力輸出端檢查發現，由于維修人員粗心，箱內銅套未安裝至標準位置，突出端部與殼體發生無潤滑磨損，致使表面銅粉被傳帶如油箱，造成銅元素含量超標，接近最大預警值。本次油脂化驗故障診斷，及時發現設備運行問題，避免了設備停機檢修的發生，大大提高了生產運行效率，減少了設備維修成本。

5結論

礦山設備作業條件復雜多變、作業環境惡劣，設備本身有著負荷重、自動化、大型化、運行時間長的特點，保證設備正常高效運行是獲得經濟利潤、提高作業效能、減少成本損失的有效措施。礦山設備潤滑油脂化驗對檢測設備運行狀態、預判故障發生現象、分析故障原因有著十分重要的作用，通過對設備潤滑油脂的化驗，可預判設備故障部位，提前做出相應的解決措施，保證設備安全運行，提高設備運行效率。對設備實現整體化維護保養，降低故障發生次數、減少故障處理時間都具有實際意義。

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作者：張競 單位：內蒙古大唐國際錫林浩特礦業有限公司