劉雨，鄭文明,李鵬來，閆凡熙

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司設備部，河北 唐山 063200)

0 引言

隨著技術進步，冶金設備向專業(yè)化、大型化、智能化的方向發(fā)展。同時，對設備潤滑管理提出了更高的要求。冶金企業(yè)迫切需要一套科學的、實用的潤滑管理體系，來為設備管理體系提供技術支撐。全優(yōu)潤滑管理是利用科學的手段，對潤滑油品實行全過程優(yōu)化管理的一種方法，其內容涉及合理選油、油品狀態(tài)監(jiān)測、油品污染控制、油品現(xiàn)場管理等全過程管理，對于維持設備精度、降低設備故障率等都具有重要意義[1]。

1 油品的選用管理

冶金設備具有復雜性和多樣性的特點，要使每臺設備都得到合理有效的潤滑，油品種類的選擇至關重要。一方面要滿足設備的技術要求，另一方面要盡量減少油品品種和庫存量，以降低采購成本和管理成本。油品選用應堅持科學性、統(tǒng)一性、經(jīng)濟性的原則[2]。因此，這是一項技術與管理相結合的工作。

流程完整的冶金企業(yè)一般包括原料系統(tǒng)、燒結(球團)系統(tǒng)、高爐系統(tǒng)、轉爐系統(tǒng)、鐵水預處理系統(tǒng)、連鑄系統(tǒng)、熱軋系統(tǒng)、冷軋系統(tǒng)等主體設備，以及空分系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、供風系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)等輔助設備。其工況涵蓋了連續(xù)運轉、高溫、水淋、沖擊、蒸汽、粉塵污染等惡劣條件；與此同時，軋機、連鑄機等機組的液壓系統(tǒng)對于油品清潔度和其他理化指標有比較嚴苛的要求，這給油品的選用提出了很高的要求。在充分了解設備的運行工況的基礎上，對油品進行全面的技術分析是進行油品選用的首要條件。設備工況條件一般包括，運行溫度、運行制度(是否連續(xù))、環(huán)境溫度、工作載荷、轉速、密封兼容性等因素[3]。

冶金設備常用的潤滑油包括，工業(yè)齒輪油(L-CKD)、礦物型液壓油(L-HM)、渦輪機油(L-TSA)、脂肪酸酯型難燃液壓油(L-HFDU)、磷酸酯型難燃液壓油(L-HFDR)、回轉式空壓機油、通用鋰基潤滑脂、極壓鋰基潤滑脂、聚脲基潤滑脂、磺酸鈣基潤滑脂等，見表1。

表1 鋼鐵廠常用潤滑油品種

隨著潤滑油生產技術的發(fā)展，二三類基礎油調制的潤滑油品越來越多地應用于實踐，適應了冶金設備日益嚴苛的潤滑要求。與一類基礎油相比，二三類基礎油具有黏溫性能好、硫含量低、抗氧化能力好等特點[4]。

品種整合是油品選用過程中不可避免的問題。進行品種替代和整合時，除了按照設備工況及技術要求進行論證外，還應考慮替代油品與原用油品的兼容性，這就涉及到了油品混兌。進行油品品種替代前，通常要進行混兌試驗，以驗證兩種油品的兼容性[5]。實際工作中，對于軋機集中潤滑系統(tǒng)、AGC液壓系統(tǒng)等關鍵設備，應避免油品的直接混加。值得一提的是，由于冶金設備的復雜性，即使進行油品整體更換，也很難將系統(tǒng)中的油品全部清理干凈，仍會涉及到低比例混兌問題。因此，對油品進行混兌試驗是必不可少的。企業(yè)可以通過制定油品準入標準、油品使用目錄等方式來規(guī)范油脂的品種管理。在滿足設備技術要求的前提下，積極開展油品國產化替代，有利于降低設備用油成本[6]。

2 油品狀態(tài)監(jiān)測

油品監(jiān)測技術是通過分析設備在用潤滑劑(或工作介質)的性能變化和攜帶的磨損微粒情況，獲得設備的潤滑和磨損狀態(tài)信息的分析檢測技術。它是實現(xiàn)潤滑劑劣化跟蹤、設備工況評價以及設備故障溯源的重要手段，同時也為故障早期預警、制定維修計劃提供技術依據(jù)。

冶金設備由于工況復雜，連續(xù)運轉，對可靠性要求較高，有必要建立定期油液監(jiān)測機制，對于關鍵設備，有必要安裝油液在線監(jiān)測裝置。據(jù)報道，基于黏度、水分、密度和污染狀態(tài)等油品物理性質的在線監(jiān)測設備以及基于磨粒狀態(tài)分析的在線狀態(tài)監(jiān)測裝置已廣泛用于液壓油、齒輪油和汽輪機油等油液的檢測，取得了良好效果[7]。

2.1 常用油品狀態(tài)監(jiān)測項目

油品狀態(tài)監(jiān)測包括在用油監(jiān)測和新油監(jiān)測。在用油指的是，設備運行過程中所使用的油品。在用油監(jiān)測的主要目的是通過油液監(jiān)測跟蹤油品的劣化趨勢，發(fā)現(xiàn)設備的早期磨損，為故障診斷，按質換油等提供技術支撐。新油監(jiān)測主要指的是對庫存新油的質量監(jiān)測，其主要目的是對設備用油提供質量保障。油品屬于有機化學類產品，新油的品質也會隨時間推移而發(fā)生衰變，容易產生添加劑沉淀、吸水、分油等缺陷，需要定期進行質量監(jiān)測，以保證其品質符合設備技術要求。

設備在用油監(jiān)測是油品狀態(tài)監(jiān)測的核心內容，按功能主要分為理化指標監(jiān)測、污染監(jiān)測、磨損監(jiān)測三個模塊[8]。

理化指標監(jiān)測是油品狀態(tài)監(jiān)測的基本手段，它是通過對油品理化指標的檢測分析，來綜合判斷油品老化程度、分水能力、抗磨性能、抗泡沫性、防銹性能等指標的監(jiān)測方法，常用監(jiān)測指標見表2。

表2 常用理化監(jiān)測指標

污染監(jiān)測主要用于液壓系統(tǒng)、渦輪機油潤滑系統(tǒng)。通過對油品水分、固體顆粒物的含量、粒徑分布等指標的分析，來綜合判斷油品污染程度的監(jiān)測方法?，F(xiàn)場可根據(jù)油液污染情況，及時采取相應措施，降低故障發(fā)生率。常用的監(jiān)測指標有清潔度、機械雜質、微量水含量等。

磨損監(jiān)測，是通過監(jiān)測油品中磨損顆粒物的元素種類、形貌、分布等指標，來判斷設備磨損情況的監(jiān)測方法，一般用于關鍵性設備的運行狀態(tài)監(jiān)測。常用的監(jiān)測指標有，RDE元素含量分析、PQ指數(shù)、分析鐵譜等。

監(jiān)測指標的選取應充分考慮實驗室檢測能力、油品品種屬性、用油設備的實際工況等內容。一般來講，對于理化指標來講，酸值、運動黏度、微量水含量等指標是必檢指標。

2.2 設備在用油監(jiān)測周期

監(jiān)測周期可根據(jù)設備的重要程度確定為3～12個月。設備重要程度可使用P-FMEA等方法進行評價[9]。例如，表3為某煉鋼廠連鑄車間油站監(jiān)測周期及監(jiān)測項目。

表3 某煉鋼廠連鑄車間油站監(jiān)測周期及監(jiān)測項目

3 油品污染控制

3.1 油品污染控制的必要性

由于多數(shù)冶金設備工況惡劣，設備用油受到水污染、固體顆粒污染的幾率比較大。污染后的油品，其抗磨性能、分水性能、運動黏度等指標會發(fā)生大幅度衰變，嚴重影響設備運行。齒輪油、液壓油、渦輪機油等均應做好油品的污染控制。據(jù)統(tǒng)計，液壓潤滑系統(tǒng)故障約有70%～85%是由于油液污染造成的[2]。

對國內某大型鋼鐵企業(yè)5年的液壓油失效故障進行分析后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)進水、固體顆粒污染為造成油品失效或者設備故障的主要原因，見圖1。

圖1 某鋼鐵企業(yè)近五年液壓油失效方式統(tǒng)計

水污染對于油品性能的影響是比較嚴重的。例如，液壓油中含水量超過500 μg/g后，一般都會發(fā)生混濁。液壓系統(tǒng)受到水污染后，會引起下列后果：第一，導致油品乳化，從而造成抗磨性能下降，加劇油泵滑靴、柱塞等部件磨損以及滑閥的閥芯、閥套磨損；第二，促使油品中添加劑發(fā)生水解反應，造成添加劑失效[10]，同時，生成沉淀、堵塞液壓系統(tǒng)的過濾器、油泵和調節(jié)系統(tǒng)；第三，油品使用過程中隨著水分的蒸發(fā)，造成摩擦副表面的油膜破裂，加速磨損；第四，水和油品反應會生成水解產物，破壞油品質量；第五，含有水的油品更容易在工作室形成穩(wěn)定的泡沫，導致油品潤滑性能下降，腐蝕磨損增大；第六，含有水的油品如果在工況溫度低于0 ℃的環(huán)境下運行，更容易結冰。

清潔度是液壓油、渦輪機油最重要的指標之一。冶金液壓系統(tǒng)對液壓油的清潔度要求一般在NAS 16387(ISO 4406 1999:18/16/13)級以上。過多的顆粒物會對系統(tǒng)造成污染，導致比例閥(伺服閥)卡緊、柱塞泵容積效率下降，液壓閥內泄增大等故障。另外，有研究表明，銅、鐵等金屬顆粒物對于油液老化起到較強的加速作用[11]。

液壓油中的固體污染物一般有以下幾個來源：(1)內部污染物，如設備磨損顆粒，油液老化產生的凝膠、油泥，密封件破損產生的顆粒物等；(2)外界污染物，如粉塵、泥沙、焊渣、氧化鐵皮、漆皮等。(3)檢修時人為帶入的污染物。相比于其他元件，液壓缸、液壓馬達等執(zhí)行元件更容易受到污染物的侵襲。

3.2 油品的凈化

油品的凈化是設備運行過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。實際應用中，最常用的凈化措施是脫水和過濾。

運行中的液壓站、齒輪油潤滑站、渦輪機油潤滑站、軋機油膜軸承油潤滑站等系統(tǒng)由于各自工況不同，均有可能受到水污染。由于各類油品及系統(tǒng)的差異，對于含水量的要求也不同。一般來講，液壓系統(tǒng)、渦輪機油潤滑系統(tǒng)含水量應控制在500 μg/g以內[12]。油膜軸承油潤滑系統(tǒng)、齒輪油集中潤滑系統(tǒng)含水量應控制在1000 μg/g以內。實際應用中發(fā)現(xiàn)，離心式凈油機對于油膜軸承油的脫水效果較好，真空式凈油設備對于渦輪機油、液壓油等低黏度的油品脫水效果較好，見表4。

表4 油品脫水方式對比

油液過濾是保證油品清潔度的基本方式，過濾方式可分為在線過濾和離線過濾。在線過濾系統(tǒng)一般安裝于設備本體，例如，液壓系統(tǒng)的過濾裝置通常包括高壓過濾器，回油過濾器、循環(huán)過濾器。按照技術要求選取濾芯精度，及時進行濾芯更換(按時更換或者壓差更換)是保證過濾系統(tǒng)正常工作的關鍵。

離線過濾通常在設備停機時進行，并需要配備大流量過濾系統(tǒng)。針對冶金設備用油量大、油品清潔度要求高的實際情況，鋼鐵廠可根據(jù)實際情況配備大流量過濾站，過濾站應具備沉淀、脫水、高精度大流量過濾、灌裝等功能。

系統(tǒng)污染物可能來源于設備安裝、運行、檢修的各個環(huán)節(jié)。結合冶金設備的特點，應做好以下幾點：

(1)提出全面清潔度的目標。

(2)按照系統(tǒng)的要求，制定系統(tǒng)的清潔度等級規(guī)范，選擇合適精度的液壓濾芯。

(3)規(guī)范液壓、潤滑設備工程安裝、檢修、沖洗、驗收流程。液壓管路焊接施工應嚴格按照相應的施工規(guī)范進行[13-14]。

(4)通過改善密封性能、改善空氣過濾器性能、增加執(zhí)行元件的防護措施，減少外界對系統(tǒng)的污染。

(5)加強維護、檢修人員的技能培訓，提高人員對于油品清潔度的認識，減少由于人為原因造成的污染。

(6)定期對油品清潔度進行取樣監(jiān)測。關鍵性液壓設備，有必要安裝在線清潔度及水分監(jiān)測裝置。

4 油品現(xiàn)場管理

油品現(xiàn)場管理是落實全優(yōu)潤滑管理的重要環(huán)節(jié)，主要涉及存儲管理、加注管理、人員培訓等內容。

4.1 存儲管理

油品存儲不當，極易造成變質和污染。根據(jù)經(jīng)驗，油品在存儲過程中應做好以下幾點：

(1)應劃定專門室內區(qū)域進行新油存儲，不要與廢油混放。油品存儲區(qū)應遠離高壓線路和火源，避免陽光直射。

(2)各類油品應分類存放，避免錯加和混用。

(3)避免水污染和固體顆粒物污染，必要時應采取防污染措施。

(4)做好出入庫記錄，保證油品在保質期內使用。

(5)定期對油品進行理化指標化驗，保證油品品質。

4.2 加注管理

正確的加油方式是保證設備正常工作的基本條件，冶金設備加油過程中應注意以下幾點：

(1)加油前，確認好油品牌號。

(2)不同牌號的加油工具(尤其是過濾小車)不能混用，加油工具要做好防污染處理。

(3)油品加注前要進行過濾，過濾精度要符合技術要求，一般齒輪油、油膜軸承油等高黏度油品的名義過濾精度可控制在100 μm，液壓油、渦輪機油的名義過濾精度可控制在10 μm以內[15]。

(4)存放時間長的油品，加注前要進行混勻，以便添加劑更好的分散。

(5)液壓站、集中潤滑站加油過程中要注意控制液位，過高的液位容易導致系統(tǒng)發(fā)熱量增加，液位過低可造成油泵氣蝕、吸空等現(xiàn)象。

現(xiàn)場油品管理由于涉及面廣、要求細致，因此，需要對設備維護人員進行常態(tài)化培訓，必要時，可編制標準化作業(yè)指導書，指導現(xiàn)場操作。

5 結語

全優(yōu)潤滑管理是一套系統(tǒng)、科學的設備潤滑管理體系。首鋼京唐公司推廣全優(yōu)潤滑管理十年來，在降低油品消耗、提升潤滑管理水平、降低設備故障率方面取得了明顯效果。該管理模式適合在冶金企業(yè)推廣應用。