冶金設(shè)備油品管理初步實(shí)踐

劉 雨，鄭文明，郝彥光

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

0 引言

隨著冶金設(shè)備的不斷發(fā)展，潤滑工作的重要性日益凸顯。潤滑油品作為設(shè)備潤滑的主要介質(zhì)，其管理水平的高低，直接關(guān)系到整個設(shè)備體系的穩(wěn)定運(yùn)行。

冶金設(shè)備一般包括采選設(shè)備、料場設(shè)備、燒結(jié)設(shè)備、球團(tuán)設(shè)備、高爐設(shè)備、轉(zhuǎn)爐設(shè)備、鐵水預(yù)處理設(shè)備、連鑄設(shè)備、熱軋設(shè)備、冷軋設(shè)備等主體設(shè)備以及空分設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、供風(fēng)設(shè)備、發(fā)電設(shè)備、供水設(shè)備等輔助設(shè)備。很多設(shè)備涵蓋了高溫、水淋、沖擊、蒸汽、粉塵等惡劣工況，多數(shù)設(shè)備采用連續(xù)作業(yè)模式，潤滑條件比較苛刻。近年來，冶金設(shè)備向大型化、智能化、集成化的方向發(fā)展，相當(dāng)多的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了集中潤滑或自動潤滑，液壓設(shè)備的占比不斷增加，這些都對油品的管理提出了更高的要求。

冶金設(shè)備油品管理一般包括選用管理、檢驗(yàn)管理、污染控制、存儲管理和報廢管理等內(nèi)容。

1 油品選用管理

1.1 油品選用的一般要求

由于冶金設(shè)備的多樣性和復(fù)雜性，確保每臺設(shè)備都得到合理有效的潤滑，油品種類的選擇至關(guān)重要。一方面要滿足設(shè)備的技術(shù)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(yīng)堅持科學(xué)性、統(tǒng)一性、經(jīng)濟(jì)性的原則。因此，這是一項(xiàng)技術(shù)與管理相結(jié)合的工作。

冶金設(shè)備常用油品包括工業(yè)齒輪油、液壓油、汽輪機(jī)油、油膜軸承油、潤滑脂等（表1）。按照用途不同，可分為普通油脂和特種油脂兩大類；按照油品基礎(chǔ)油種類不同，可分為礦物油、半合成油和合成油。流程完整的冶金企業(yè)，油品種類通常在100 種以上。以齒輪油為例，簡要說明油品選用流程。

齒輪機(jī)構(gòu)是一種重要傳動機(jī)構(gòu)，具有傳遞功率范圍大、傳動效率高的特點(diǎn)。在冶金設(shè)備中應(yīng)用廣泛。齒輪的曲率半徑小，運(yùn)動過程中齒面有滾動也有滑動，形成油楔的條件差，輪齒的每次嚙合均須重新建立油膜。齒輪油通常起到潤滑、清洗、減振、密封、散熱等作用。

工業(yè)齒輪油根據(jù)其使用條件不同，又可分為閉式工業(yè)齒輪油、開式工業(yè)齒輪油和蝸輪蝸桿油。對于工業(yè)齒輪油的要求可歸結(jié)為：具有良好的潤滑性能、氧化安定性、防銹防腐性能，以及良好的抗乳化性和抗泡沫性能。

對于開式齒輪油，除具有一般齒輪油的要求外，很重要的一點(diǎn)是具有很好的粘附性能，以保證使用過程中不因流失而喪失其潤滑性。

對于蝸輪蝸桿傳動裝置，由于其運(yùn)動速度高，發(fā)熱量高，為此，多采用青銅（或鑄鐵）蝸輪和鋼質(zhì)的蝸桿相匹配，以克服相同材料容易產(chǎn)生粘連的缺點(diǎn)，因此，對蝸輪蝸桿傳動裝置用油的要求是，應(yīng)具有良好的潤滑性能和對其所用材料有很好的適應(yīng)性。

冶金企業(yè)使用的齒輪油，運(yùn)動黏度通常為100～1000 CST，黏度指數(shù)90～160，國產(chǎn)工業(yè)齒輪油一般分為L-CKD 系列（重負(fù)荷）、L-CKC 系列（中負(fù)荷）、L-CKE 系列（蝸輪蝸桿油）、L-CKT系列（全合成）等系列。

齒輪油的選用，一般要考慮載荷（齒面嚙合力）、工作溫度范圍、系統(tǒng)換熱要求，是否有水淋、蒸汽等因素。工作油品應(yīng)考慮運(yùn)動黏度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)、開口閃點(diǎn)、抗磨性能、抗乳化性、抗泡性等理化指標(biāo)以及基礎(chǔ)油種類等因素（表2）。

運(yùn)動黏度是齒輪油最重要的指標(biāo)之一。一般來說，齒輪運(yùn)動速度越高，油品的運(yùn)動黏度越低，齒輪運(yùn)動速度越低，油品的運(yùn)動黏度越高。對于由多個齒輪構(gòu)成的齒輪箱傳動系統(tǒng)，要兼顧各個齒輪的潤滑。根據(jù)這一原則，對于齒輪箱的潤滑，人們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定了相應(yīng)的油品運(yùn)動黏度推薦表，可根據(jù)實(shí)際情況選用齒輪油。

黏度指數(shù)是反應(yīng)油品黏溫性能的重要指標(biāo)。黏度指數(shù)越高，油品運(yùn)動黏度隨溫度變化的幅度越小，反之亦然。如果工作場合溫差較大（如＞60 ℃），應(yīng)選擇高黏度指數(shù)（＞140）的油品。黏度指數(shù)的高低，通常與油品基礎(chǔ)油的精制程度有密切關(guān)系。

按照API（American Petroleum Institute，美國石油學(xué)會）的分類標(biāo)準(zhǔn)，潤滑油基礎(chǔ)油分為5 類（表3）。

隨著石油化工技術(shù)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)油精制程度日益提高，油品黏度指數(shù)也不斷增加。目前，一類基礎(chǔ)油的齒輪油產(chǎn)品已逐步趨于淘汰。二三類基礎(chǔ)油的齒輪油產(chǎn)品已經(jīng)成為主流，其黏溫性能得到了大幅度提高，換季已經(jīng)不必更換油品，一定程度上降低了油品的使用成本。

對于在蒸汽、水淋等條件下工作的油品，還應(yīng)當(dāng)考慮其抗乳化性能、抗泡性能等指標(biāo)。一般情況下，齒輪油傾點(diǎn)應(yīng)比油品使用的最低溫度低5 ℃以上。

液壓油和汽輪機(jī)油的選用，除了考慮以上因素外，還應(yīng)該注意含鋅添加劑對于油品的影響以及系統(tǒng)壓力等因素。例如，在含有銀、銅元素部件的系統(tǒng)中，應(yīng)避免使用含鋅液壓油。系統(tǒng)壓力高于16 MPa 時，為使油品具備足夠的氧化安定性，應(yīng)使用二類基礎(chǔ)油（或以上）調(diào)制的抗磨液壓油。

表1 冶金設(shè)備常用油品

表2 工業(yè)齒輪潤滑油種類的選擇

表3 API 的基礎(chǔ)油分類標(biāo)準(zhǔn)

1.2 油品的替代

實(shí)際工作中，由于降低成本、工況變化、設(shè)備技術(shù)改造等因素，需要對潤滑油的使用品種做出調(diào)整，就涉及到油品的替代問題。首先必須強(qiáng)調(diào)，由于油品添加劑兼容性等問題，應(yīng)避免隨意代用。特殊情況下，需要進(jìn)行油品代用的，應(yīng)經(jīng)上級設(shè)備主管部門批準(zhǔn)，并遵循如下原則：

（1）盡量用同類油品或性能相近、添加劑類型相似的油品。

（2）黏度要適當(dāng)，以不超過原用油黏度的±25%為宜。一般情況，可采用黏度稍大的潤滑油代替，但不包括精密液壓系統(tǒng)用油及軸承油。

（3）質(zhì)量以高代低，即選用質(zhì)量較高的油品代用等級較低的油品，這樣對設(shè)備潤滑比較可靠。如采用重負(fù)荷齒輪油（L－CKD）替代中負(fù)荷齒輪油（L－CKC），采用L－HM 抗磨液壓油替代LHL 液壓油等。

（4）大型集中潤滑系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)的油品替代，宜采用整體更換，不宜采用油品混兌的方式。存在多個系統(tǒng)的大面積油品替代最好分步進(jìn)行，以檢測替代油品的適用性。

2 油品的檢驗(yàn)管理

油品品質(zhì)的變化對于設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有重要影響。對于集中潤滑系統(tǒng)以及大中型液壓系統(tǒng)，油品品質(zhì)的劣化有時會引發(fā)重大設(shè)備事故。隨著潤滑管理工作的不斷細(xì)化，“按質(zhì)換油”得到了越來越廣泛的應(yīng)用，這對于消除油品浪費(fèi)，及時把握油品劣化趨勢具有重要意義。

規(guī)范取樣、定期檢測、合理控制極限指標(biāo)，是按質(zhì)換油的前提。另外，為了加強(qiáng)對新油品質(zhì)的把控，入庫新油的定期質(zhì)量檢測也是必要的。

對于不同種類的在用油品，其檢測指標(biāo)是有區(qū)別的。一般來講，酸值（GB/T 7304）、40 ℃運(yùn)動黏度（GB/T 265）、機(jī)械雜質(zhì)（GB/T 511）、銅片腐蝕（GB/T 5096）、抗乳化性能（GB/T 7305）、抗泡性（GB/T 12579）、含水量（GB/T 260）等指標(biāo)是必要的，對于液壓油和大型電機(jī)使用的汽輪機(jī)油還要檢測其清潔度。檢測周期根據(jù)油站的重要程度可確定為3～12 個月，對于軋機(jī)高壓液壓系統(tǒng)等關(guān)鍵部位，應(yīng)縮短檢測周期。

《合理潤滑技術(shù)通則》對抗磨液壓油、工業(yè)齒輪油、汽輪機(jī)油、回轉(zhuǎn)式空壓機(jī)油等油品的換油指標(biāo)給出了指導(dǎo)性規(guī)定[1]。鋼鐵企業(yè)可根據(jù)各類設(shè)備運(yùn)行的具體工況，制定符合實(shí)際需求的換油指標(biāo)。

酸值是反應(yīng)油品老化程度的重要指標(biāo)，表示潤滑油中所含有機(jī)酸的總量。油品中的有機(jī)酸主要是環(huán)烷酸和油品經(jīng)氧化生成的有機(jī)酸性產(chǎn)物，這些有機(jī)酸對機(jī)械都有一定程度的腐蝕性，在有水存在的條件下，其腐蝕性會增大。油品氧化越嚴(yán)重，其酸值增加值越大。油品酸值的增加速度，通常與使用時間、工作溫度、水污染、金屬顆粒污染等因素有關(guān)。酸值的增加，通常伴隨著黏度變化、閃點(diǎn)降低、色度增加等指標(biāo)變化。

對于軋機(jī)電機(jī)、高爐鼓風(fēng)機(jī)、軋機(jī)齒輪傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐傾動傳動系統(tǒng)等關(guān)鍵性設(shè)備，還應(yīng)定期開展油液運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，以便及時掌握系統(tǒng)的磨損狀態(tài)，分析項(xiàng)目一般包括磨粒形態(tài)分析（分析鐵譜、顆粒分布）、紅外光譜分析、磨損元素分析（PQ 分析、原子發(fā)射光譜）等。

3 油品的污染控制

3.1 污染控制的必要性

液壓潤滑系統(tǒng)故障70%～85%是由于油液污染造成的[2]?，F(xiàn)代液壓設(shè)備向高精度、高壓力、高可靠性和長壽命的方面發(fā)展，對油液的污染控制提出了更高的要求。

對于液壓元件來講，油液清潔度不合格可造成滑閥卡緊，加快元器件磨損等后果，直接引發(fā)設(shè)備故障。例如，連軋機(jī)組的電液伺服閥的閥芯配合間隙已達(dá)1～5 μm，對微小顆粒的敏感程度很高，油液清潔度不達(dá)標(biāo)，極易造成閥體卡阻故障。電液伺服閥的油品清潔度通常要求達(dá)到16/13/11（ISO 4406）以上。

系統(tǒng)污染物主要有內(nèi)部污染物及外部污染物。

內(nèi)部污染物主要來源于系統(tǒng)的各類磨損，如磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。

外部污染物的主要來源：①來自焊口、油缸、管道、泵及油箱制造安裝過程殘留顆粒污染物；②來自初次注油或補(bǔ)油時的污染物；③經(jīng)油箱通氣孔侵入的污染物；④使用過程中由于元件密封不嚴(yán)而侵入的污染物；⑤檢修時人為帶入的污染物。

3.2 污染控制措施

液壓系統(tǒng)污染物可能來源于設(shè)備安裝、運(yùn)行、檢修等環(huán)節(jié)，做好系統(tǒng)的污染控制，必須對上述環(huán)節(jié)進(jìn)行全面控制。為達(dá)到這一目標(biāo)，美國Pall 公司提出了“全面清潔度控制（TCC）”概念，旨在從液壓系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、運(yùn)行、檢修的整個過程中，降低污染物的發(fā)生率及影響。

全面清潔度控制的內(nèi)容包括了液壓系統(tǒng)從元件制造、系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備安裝、沖洗、清潔度等級標(biāo)準(zhǔn)制定、運(yùn)行過程中的油液過濾、油液質(zhì)量管理等硬件和軟件方面的內(nèi)容，并實(shí)行全員、全過程、全系統(tǒng)的管理[2]。結(jié)合冶金設(shè)備的特點(diǎn)，現(xiàn)場油品管理應(yīng)做好以下7 點(diǎn)：

（1）提出全面清潔度目標(biāo)。

（2）結(jié)合實(shí)際情況和系統(tǒng)要求，制定系統(tǒng)清潔度等級規(guī)范。

（3）對現(xiàn)有過濾系統(tǒng)進(jìn)行核算，并選擇合適精度的濾芯。

（4）完善液壓設(shè)備工程安裝、檢修、沖洗驗(yàn)收規(guī)程并加以控制。

（5）通過改善密封性能，改善空氣過濾器性能等，減少外界對系統(tǒng)的污染。

（6）加強(qiáng)維護(hù)、檢修人員的技能培訓(xùn)。

（7）加強(qiáng)油液清潔度等級的監(jiān)測，以便隨時發(fā)現(xiàn)問題，采取改進(jìn)措施，形成閉環(huán)控制。

為防止系統(tǒng)污染，運(yùn)行中的液壓站、齒輪油潤滑站、汽輪機(jī)潤滑站、軋機(jī)油膜軸承油潤滑站，應(yīng)配備適當(dāng)?shù)挠推穬艋O(shè)備。按照原理不同，油液凈化方法通常有磁性吸附、過濾、靜電吸附、真空除水、離心、聚結(jié)脫水等[3]。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，離心式凈油機(jī)對于油膜軸承油的脫水效果較好，真空式凈油設(shè)備對于汽輪機(jī)油、液壓油等低黏度油品的脫水效果較好。近年來發(fā)展起來的帶有磁柵裝置防污染油箱裝置，對防止油品污染有顯著效果[4]。

4 結(jié)語

作為設(shè)備潤滑管理的重要組成部分，油品管理水平的高低直接影響設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，其重要性不言而喻。為適應(yīng)冶金設(shè)備的快速發(fā)展，油品管理必須形成與之協(xié)調(diào)的管理機(jī)制，并加以固化。規(guī)范化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化的管理機(jī)制，對于減少設(shè)備事故、提升設(shè)備管理水平具有重要意義。