润滑油脂在矿山设备故障诊断中的应用范文

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摘要：

矿山机械设备的运作效率和使用寿命都与润滑油脂效能发挥息息相关，重点从润滑油脂的理化性能入手，介绍润滑油脂化检在矿山设备故障诊断中的应用。

关键词：

矿山设备；润滑油脂；化验；故障诊断

矿山设备有着特殊的运行环境和独特的自身性能，保证其高效运行是实现矿山经济价值的核心手段。然而其复杂的故障部位和不可预测的事故现象给设备正常运行带来极大的挑战。近年来，在机械传动故障诊断领域，出现了以设备润滑油脂化验为理论依据，科学分析传动部位故障原因，精确预测事故发生部位的系统方法，在实现设备高效能运行上得到广泛应用。为此，我们从润滑油脂的基本理化性能着手，以矿山设备运行复杂工况分析为经验依据，介绍矿山设备润滑油脂化验在其故障诊断分析上的应用。

1油脂润滑的理化性能

众所周知，油脂润滑在现代机械工业中扮演着血液的角色，几乎所有机械模式的运作效率和使用寿命都受到润滑油脂效能的决定。在机械传动中，降低摩擦、减少磨损、降低温度、防止锈蚀、传递动力、密封减震、清洗净化等都是润滑油脂特殊的作用，由此可见润滑油脂的重要性。然而这些重要的作用源于其固有的理化性能，了解润滑油脂的理化性能，对于矿山机械设备的故障诊断有着理论支持分析和提供判断依据的意义。1）外观（色度）。油品的颜色，对于基础油来说，一般精制程度越高，其烃的氧化物和硫化物脱除的越干净，颜色也就越浅。在现场判断油脂的时效，主要是根据油品的颜色来进行的，不同的添加剂会呈现不同的颜色，譬如普通锂基脂呈现浅黄色，而合成锂基脂则显示的是黑色。2）密度。密度是润滑油最简单、最常用的物理性能指标。在温度变化大的地区，密度是十分重要的性能指标，它与黏度共同决定了低温与高温工作环境下油脂的使用种类。3）黏度。黏度反映油品的内摩擦力，是表示油品油性和流动性的一项指标。在未加任何功能添加剂的前提下，黏度越大，油膜强度越高，流动性越差。对于设备来讲，黏度是任何一种润滑油都必须考虑的性能特征，因为黏度直接影响油品在管路流动中的阻力情况，进而对设备输出动力的效率产生决定性意义。润滑脂的使用温度就受黏度的直接决定，黏度太低，油品使用周期短，浪费成本就大，油品流动性不好，达不到良好的润滑效果。4）酸值、碱值和中和值。酸值是表示润滑油中含有酸性物质的指标，我们通常所说的酸值，实际上是指总酸值（TAN）。碱值是表示润滑油中碱性物质含量的指标，我们通常所说的碱值实际上是指总碱值（TBN）。中和值实际上包括了总酸值和总碱值。但是，除了另有注明，一般所说的中和值，实际上仅是指总酸值。酸碱值是针对油品的使用环境而言的，它决定了油品使用环境下的变质和化学反应情况，进而对设备部位的腐蚀产生影响，同样决定了相应部件的使用寿命和工矿范围等情况，特别是在冷却剂范围，酸碱值是一个十分重要的性能参数。5）水分。水分是指润滑油中含水量的百分数，通常是重量百分数。润滑油中水分的存在，会破坏润滑油形成的油膜，使润滑效果变差，加速有机酸对金属的腐蚀作用，锈蚀设备，使油品容易产生沉渣。总之，润滑油中水分越少越好。6）机械杂质。机械杂质是指存在于润滑油中不溶于汽油、乙醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。这些杂质大部分是砂石和铁屑之类，以及由添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐。机械杂质各元素的含量测定是我们进行油脂化验的主要内容，是我们对设备进行故障诊断分析的理论基础。7）残炭。油品在规定的实验条件下，受热蒸发和燃烧后形成的焦黑色残留物称为残炭。残炭是润滑油基础油的重要质量指标，是为判断润滑油的性质和精制深度而规定的项目。润滑油基础油中，残炭的多少，不仅与其化学组成有关，而且也与油品的精制深度有关，润滑油中形成残炭的主要物质是：油中的胶质、沥青质及多环芳烃。这些物质在空气不足的条件下，受强热分解、缩合而形成残炭。油品的精制深度越深，其残炭值越小。一般讲，空白基础油的残炭值越小越好。另外润滑油脂还有一些特殊的理化性能，例如氧化安定性、热安定性、油性和极压性、抗泡性、抗乳化性、橡胶密封性、剪切安定性、挥发性等。每种油品除一般性能外，都应有自己独特的性能，例如淬火油要测定冷却速度、乳化油要测定乳化稳定性、液压导轨油要测防爬系数、喷雾润滑油要测油雾弥漫性、冷冻机油要测凝絮点、低温齿轮油要测成沟点等等。我们在使用润滑油品过程中，要根据实际工况来进行具体油脂的测定和选用。

2矿山设备特有的作业条件

在矿山设备运行中，由于承载力大、工况多变、环境恶劣、劳动周期长、化学成分复杂等，给矿山设备的故障预警和维检工作带来极大的不便。1）矿山设备多属重负荷、中速或低速传动，大都要求频繁启动，并经常承受冲击负荷；2）矿山环境恶劣、潮湿、有岩土和煤粉等复杂化学成分，甚至还存在含硫有毒气体，因此许多矿山机械存在于锈蚀的工况之下；3）矿山机械要经常移动，工作条件多变，负荷变化也很大；4）矿山机械要经常经受气候风化的作用；由于矿山设备具有上述特点，表现出大型、重载、工作容量大、防护等级高、系统性强等特性，一旦发生故障停机，造成的经济损失也是相当巨大的。而随着设备的不断发展，自动化、精密化、高效化、联动作业等要求出现，对设备的故障分析和故障防范就显得尤为重要。

3矿山设备润滑油脂的化检在设备维检中的作用

起初，油脂化检的目的主要是检验设备使用油脂是否合格有效，特别是在矿山大型设备的维检保养期间，如果化检的润滑油脂不合格，就需要及时更换，以免因润滑油脂失效而造成设备损坏。随着润滑油脂检验方法的细化和发展，在原来化验的作用基础上，逐渐形成了以油脂化验为核心的新一代故障诊断和预测判断体系。常用油脂化验的相关项目和执行的标准见表1。对于上面各项内容进行检测，就能够在设备不停机、不解体的情况下检测工况，诊断设备的异常部位、异常程度，能够从所测元素的含量多少来分析故障发生的原因和预判即将发生的故障现象，从而预报设备可能发生的故障，是提高设备管理水平，改善维护保养的一个重要手段，也是保证设备正常运转、创造经济效益的有效途径。目前各大露天矿对于润滑油脂的化验主要是铁、铜、铝、硅、磷、锡、铅、钙、钡、硼等元素的测定，依次来检验使用期的润滑油脂是否失效，判断失效原因，给处发生故障的可能部位，来指导设备维保人员对设备进行相应的保养检修。部分露天矿对运输设备的油脂化验单见表2。油脂的故障诊断是建立在对被测元素合理的分析基础之上，以上述化验单为分析内容，可以发现，实测值中铝、硅超标严重，铁稍微超标但程度不大，由此我们就会对设备进行初步分析，首先是对超标元素进行列表归类，检测元素分析表见表3，其中内容包括被测元素、被测元素的超标情况、初步分析超标原因以及其他重要说明等内容。然后根据元素超标的初步分析内容，分析设备运行情况及可能引起超标的传动部位，包括设备运行的环境、作业对象的理化性质（水分、土性、岩性、空气成分等）、运行周期、相应传动部位检测、油脂性能（纯度、基础油、添加剂、酸碱值等）。最后通过针对性故障排除，采取有效措施（降尘、更换密封、更换磨损过量的传动件、更换失效油脂等），从而消除引起超标的内在原因。

4实际应用

2015年10月12日，内蒙古锡林郭勒盟某大型露天矿油脂化验室，例行对采排土设备TR100减速油箱取油样化验，其检测数据见表4。从表4中发现，需要对该种设备所含铬、硅、锡部位观察，对所含铜元素部位进行故障分析并处理。设备负责人通过对设备运行工况、油脂性能、传动部件查看发现，铬、硅、锡元素达到最小预警值的原因是设备运行期间，长时间处于煤场，恰好正值煤场倒堆，粉尘和煤场二次反应物（气体）较多，对油脂性能造成一定影响。通过对动力输出端检查发现，由于维修人员粗心，箱内铜套未安装至标准位置，突出端部与壳体发生无润滑磨损，致使表面铜粉被传带如油箱，造成铜元素含量超标，接近最大预警值。本次油脂化验故障诊断，及时发现设备运行问题，避免了设备停机检修的发生，大大提高了生产运行效率，减少了设备维修成本。

5结论

矿山设备作业条件复杂多变、作业环境恶劣，设备本身有着负荷重、自动化、大型化、运行时间长的特点，保证设备正常高效运行是获得经济利润、提高作业效能、减少成本损失的有效措施。矿山设备润滑油脂化验对检测设备运行状态、预判故障发生现象、分析故障原因有着十分重要的作用，通过对设备润滑油脂的化验，可预判设备故障部位，提前做出相应的解决措施，保证设备安全运行，提高设备运行效率。对设备实现整体化维护保养，降低故障发生次数、减少故障处理时间都具有实际意义。

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作者：张竞 单位：内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司