设备润滑管理对于现代企业的意义及其应用

                                            上海润凯油液监测有限公司  潘雪梅

关键词：设备润滑管理，油液监测，油液替代，取样

摘要：中国作为制造业大国，机械制造企业遍地开花，企业管理者在忙于创造产品，产生销售额之际往往忽视了相当重要的环节——设备润滑管理，有些企业甚至根本没有相关的概念，总是等设备出了故障，停机时再找人维修，而此时停机损失、维修费用、人工成本，甚至不能及时交货而产生的违约金等是一笔不小的费用。同时船舶航运、飞机，汽车等交通运输行业也必须时时监控其设备的状态，保证其正常运行。设备润滑管理的概念由此而生，设备润滑管理就是采用科学合理的手段，按照技术规范的要求，实现设备的及时、正确，合理润滑，在此过程中同时注意安全、环境及节约能源等方面的问题，最终保证设备安全、可靠，高效运行【1】。而油液监测是设备润滑管理的基础，其主要用于设备状态监测，故障原因分析，也可用于新油的验收，新产品的研发，新油储存状态的监测等多种场合。

一、设备润滑管理对于现代企业的意义

机械是现代社会进行生产和服务的五大要素（即人、资金、能量、材料和机械）之一，机械工业是为国民经济提供装备的基础工业，机械设备及其水平是衡量一个国家发展水平的重要标识之一。机械设备的生产加工过程就是一个运动的过程，在这个运动过程当中相互连接或接触的部件之间会发生摩擦磨损，在当前效率至上的环境下，为保证设备经济、高效、可靠、长时间的运转，必需依靠科学合理的润滑。润滑离不开润滑油，润滑脂，两个相互接触的固体表面通过润滑剂（包括润滑油、润滑脂）在其摩擦副之间形成润滑膜，将金属表面分开来，以减少摩擦，延长设备寿命。润滑一般分为：边界润滑、混合润滑、弹性流体动力润滑和流体动力润滑。绝大多数设备保持良好的弹性动力润滑的油膜厚度都在10微米以内，因此有国外专家指出，工业是骑在10微米厚的润滑油膜上，足以说明润滑的重要性，可以说润滑油是机械设备当中必不可少的一个零部件。

据不完全统计，机械零件的摩擦导致世界能源损失1/3之多，80%的机械零部件失效是由于摩擦学（摩擦、磨损、润滑）的问题造成，60%的设备故障是由于润滑剂选用不当及润滑不良等原因引起的【1】。因此对于设备管理者而言，做好润滑管理，能够为企业创造更大的价值。首先根据油液品质决定换油期，大大延长了设备的使用寿命，对于生产企业而言，生产时间就是生命，为保证设备的完好，定期的停机维修成本很高，而通过定期的油液监测可避免不必要的停机检修，节约了时间成本，同时节省了人力成本，不必付出高额的检修费，因此才有设备润滑管理一说。设备润滑管理就是采用科学管理的手段，按照技术规范的要求，实现设备的及时、正确，合理的润滑，在此过程中同时注意安全、环境和节约能源等方面的问题，最终保证设备安全、可靠，高效运行。简单地说，设备润滑管理就是要保证设备处在良好润滑的状态下，如何证明其设备运行状态良好，简单而高效的方式就是采集设备的“血液”——润滑油进行分析化验。

二、设备润滑管理在现代企业中的应用

润滑管理从狭义方面来说就是对不同设备及时开展油液监测工作。

1、油液监测的重要性

油液监测包含新油和在用油的检测，新油的检测目标是确定其可用性并作为在用油检测的参照基础，在用油的检测是为了提前发现潜在的风险。取样周期一般为3个月或连续运行500h。检测数据的警戒值应结合整体趋势变化来考虑，同时应考虑到整个过程中是否有换油、补油、更换部件等影响因素，建议措施必须基于准确的检测结果，应当综合一段时间的检测数据进行分析，避免以单次检测结果下结论，因为单次的结果可能会由于取样或检测误差而出现偏差，建议在条件允许的情况下，尽可能重复采样进行测定。

对于设备管理者而言，要根据企业设备的情况、企业的经营状况选择合适的油品，不能一味地追求昂贵的润滑油，也不能一味地使用便宜的润滑油，这两者都是不可取的，真正适合企业设备的油品才是最好的。设备润滑管理能够为企业带来直接或间接的经济效益是巨大的，但是这点往往被企业领导者忽视。另外有些设备管理者不管油样的品质如何，严格按照设备制造商的建议定期换油，殊不知这造成了极大的浪费，设备制造商为了避免在维保期内设备的返厂维修等往往制定的换油期很短，这离真正需要换油的时间还相距甚远，所以我们说要对油样定期监测，依据其实际情况再决定是否换油，将换油的主导权掌握在自己手里。相反，不重视日常设备维护，不重视油样监测也是极为不可取的，定期监测能够及时发现问题，在设备未出大的故障之前及时将问题扼杀在摇篮里，避免因停机造成大的经济损失。

2、不同种类润滑油品的监测项目与意义

以下就常用工业油在用油的监测项目简单阐述:

2.1液压油

常用液压油检测项目：40℃运动粘度，水分（卡尔.费休法），总酸值，污染度，元素分析。

对于液压系统而言，粘度过大会增加管路中的输送阻力，造成工作过程中能量损失增加，主机空载损失加大，温升快，工作温度过高，在主泵吸油端可能出现“空穴”现象；粘度过小时则不能保证工程机械良好的润滑条件，加剧零部件磨损，且系统泄漏增加，因此要求液压油在使用温度范围内具有适宜的粘度。

研究表明，当液压油中的水含量超过0.05%（500ppm）时，会对液压系统产生严重的危害，在用液压油中的水含量一般建议采用卡尔.费休方法测定。

油品在高温下运行，在钢、铜等金属的催化下，会发生氧化，生成油泥等沉积物，过度的氧化造成油品粘度和酸值的增长，造成阀粘结，油泥堵塞和铜腐蚀等，损害液压系统，同时使油品的寿命大大缩短。

英国流体协会研究表明，油品污染度为1级的液压系寿命是油品污染度为12级的系统寿命的100倍，一般液压系统要求油品的污染度在NAS8级以上【1，3】。

通过元素分析可以查看污染或者磨损，同时监控添加剂的变化。

2.2齿轮油

常用齿轮油检测项目：40℃运动粘度，水分，总酸值，PQ指数，元素。

齿轮的分类很多，根据其齿廓曲线和外形，以及工作条件等有不同的分类，但其工作原理相似，都是通过一对一对的齿面啮合运动来完成的，啮合齿面间的运动又包括滚动和滑动，其润滑状态比较复杂，既有流体动力润滑，又有弹性流体润滑，还有边界润滑，处于混合润滑的状态。（齿轮啮合过程中，一定厚度的润滑油膜将不平滑的摩擦面完全隔开而不使其发生直接接触，这时为流体动力润滑。当负荷增大时，啮合齿面发生弹性变化，润滑油粘度在压力下急剧增大，因而不会被完全挤出迅速形成极薄的弹性流体动力润滑膜，仍能将摩擦面完全隔开，这时为弹性流体动力润滑状态。流体动力润滑和弹性流体动力润滑通常发生在高速轻载的工况，其摩擦系数很低，其齿面金属不直接接触，齿面不会出现擦伤和胶合现象，磨损很少。润滑油的粘度是形成流体动力润滑膜和弹性流体动力润滑膜的关键【3】。因而粘度是齿轮油最重要的性能，因为流体润滑条件下油膜厚度主要取决于油品的粘度特性，齿轮油在使用过程中由于受热、氧化、轻组分挥发等原因，粘度会逐渐变大，对于加有增粘剂的齿轮油，增粘剂会因为反复剪切发生高分子链断裂，粘度又会下降，检测在用油的粘度是为了确定油品选择的正确与否，是否存在污染，油品是否变质等。

齿轮冷却系统，密封系统如果存在泄漏，以及开停机时温度变化引起的呼吸作用，会导致水分进入齿轮系统污染齿轮油。水分过多会造成油品乳化，形成油泥，油膜难以形成，造成磨损加剧，同时它会消耗对水敏感的油品添加剂如某些类型的防锈剂，从而导致生锈和腐蚀，造成油品性能下降，因而水分也是一个重要的指标。

油品在长期使用过程中会因氧化而产生酸性腐蚀物质，因而需要检测总酸值来判断在用齿轮油的氧化程度。

通过PQ和元素分析来判断是否存在异常磨损，倘若齿轮发生粘着、胶合，磨料磨损等，其磨粒会在油中体现，我们可以通过某种元素的升高来判断齿轮的磨损类型或者是哪个部位发生了磨损。

齿轮油一般不进行闪点的测试。

2.3发动机油

常用发动机油检测项目：100℃粘度，水分，总碱值，闭口闪点，不溶物，PQ指数，元素分析。

对于发动机而言，其工作温度很高，高温时其粘度必须达到一定的范围，否则油膜难以形成，容易造成活塞、活塞环、缸套等部件的摩擦磨损。因此其粘度不同于一般工业油，常测试其100℃粘度，水分也是一个重要的检测指标，一般车用机油的水分不得＞0.2%，船用机油不得＞0.5%；发动机工作过程中，燃油（因燃油中一般含有硫）燃烧会生成SO2,SO3,遇水生成硫酸或亚硫酸等，对金属部件产生腐蚀，酸性物质的生成造成碱值下降，因此发动机油必须具有良好的酸中和能力。发动机油的总碱值可间接表示其清静分散剂的多少，通过分析总碱值，也可以反映出润滑油中添加剂的消耗情况。另外燃料油很容易进入机油对其稀释，造成机油闪点下降，所以，闪点也是一个重要的指标，同时，发动机工作过程中很容易生成高度碳化的物质和树脂状物质，可通过不溶物判断。

2.4压缩机油

常用压缩机油检测项目：40℃运动粘度，水分（卡尔.费休法），总酸值，不溶物，元素分析，PQ指数

2.5汽轮机油

常用汽轮机油检测项目：40℃运动粘度，水分（卡尔.费休法），总酸值，水分离性，污染度，元素分析

对于液压油，压缩机油，汽轮机油，因为水含量的影响至关重要，所以通常需要精确的卡尔.费休法测量。

对于不同的设备，不同的油品要有针对性地选择合适的检测项目，作为判断设备当前运行状态的载体，不能一概而论，这需要设备管理者凭借自身丰富的经验，这是一个不断调整、不断积累的过程，另外设备管理者也可通过第三方检测机构来获得相关的知识，因为专业的第三方检测机构在长期为各类应用型企业，各家油品供应商，OEM制造商等提供检测的过程中积累了丰富的数据库，其诊断工程师也积累了丰富的知识和经验，能够为设备管理者提供不少帮助。

3、如何正确取样

对在用润滑剂分析做诊断首先要采集油样，这是一项听起来简单却相当重要的工作，取样是整个设备故障诊断技术的第一步，不掌握正确的采集技术，若采集的样品无代表性，有用的信息就会丢失，后面的工作相当于白做，而且从其分析数据得出的结论只会起误导作用，很多报告中的数据规律性不强或出乎意料而无法解释，就应怀疑油样的代表性。另外应该合理安排取样周期，尽量减少分析工作量又能反映实际情况。油液采集工作看似简单，却易于忽略其严格性和技术性，因此取样必须遵守几个原则【2】：

1、取样位置，应在润滑油流动时从主油道取样，同时为避免放油口有杂物污染，最好放掉一定量的油，这样取的油样各种成分比较均匀，能反映设备当时的状况，每次采集油样的位置要固定，一台设备的采样点不限于一个，可以在能代表设备状态的关键点设置取样点。

2、取样时间，从故障预测的角度来说，取样间隔应从疏到密，新设备开始运转或用新油时发生故障可能性少，劣化程度低，有害物质浓度低，取样间隔可长一些；运转至中后期，磨损增多，油品氧化，取样周期应尽量缩短。

3、盛装油样的容器必须清洁干燥，尤其对于某些特定项目，诸如污染度，水分离性等对油中的颗粒，水分相当敏感，要保证所取样品的代表性，不能受到二次污染。润凯公司就遇到过客户多次取样且反复过滤油样仍不达标的情况，最终问题出在采样瓶上，或者未对采样瓶做相关处理。

4、取好样应在瓶身标注油样名称，采样日期，采样部位等信息，以免采样多时相互混淆，同时为设备管理做好建档基础。

4、不同品牌润滑油的替代和混用

设备管理者经常会遇到这样的情况，想用另外的品牌替代在用品牌的油，或者想用国产品牌油替代昂贵的进口油，又不知直接替换会不会带来问题，此时很有必要针对两个油样做混溶实验，看其是否相容，不能随意更换。润滑油混用和代用的一般原则相关文献上很多明确的描述，一般我们所用的混用和代用原则如下：

1、基础油类型必须一致

即不得将合成基础油产品与矿物基础油产品混用和代用，应选使用同档次或高一档次基础油的润滑油进行混替。必要时，应使用红外光谱等手段甄别基础油类别。

2、添加剂类别尽可能一致

例如，不可以使用无灰添加剂的油代替使用有灰添加剂的油。必要时，应使用光谱元素分析等手段甄别添加剂类别，在混用前应先进行混兑试验。

3、理化指标和使用性能必须一致

代用油与说明书上规定的润滑油粘度要基本一致，粘度差一般不得超过10%；闪点差一般也不得超过10%，润滑油的品种要尽量做到同类型；等级较低的油一般不能代替等级较高的油，但等级较高的油却可以代替等级较低的油；常温设备用油不可代替高温设备，高温设备用油可以代替常温设备用油。

4、在选择程序上，以国产油替代进口油为例，首先在国外的有关标准中找出说明书中规定使用的油品性能指标，其次再在国内的标准中找出与上述性能指标相近的油品。在所有性能指标中，要根据设备的实际情况确定性能指标重要程度的顺序。方便起见，可把指标分为主要的、一般的和次要的三种。主要性能指标要尽量接近，一般性能指标和次要指标基本接近，无显著差异即可。

必要时应使用混兑后油液进行理化和使用性能测试。一般混合样的性能优于两单样，证明其相容，如果其性能比两单样差，且在方法的重复性范围之外，判定为不相容，如果混合样的性能较两单样均差，但是在方法重复性的范围之内，判定为边界相容。

设备润滑管理是一项长期而重要的工作，能够通过小成本的投入获得相对较大的价值。对于设备管理者而言，要保持设备的正常运转，延长设备使用寿命，少出故障，定期采集润滑油进行油液监测是必不可少的项目，正如我们每年定期的健康检查一样，需要引起大家的重视。

参考文献

【1】 杨俊杰，周洪澍，设备润滑技术与管理，中国计划出版社

【2】 关子杰，润滑油与设备故障诊断技术，中国石化出版社

【3】 杨俊杰，油液监测技术，石油工业出版社