卷煙設(shè)備潤滑油分析和監(jiān)測方法研究與應(yīng)用

史俊杰，唐 磊，沈 濤，王 熠，周 峰，黃繼斌

（紅云紅河煙草（集團）有限公司紅河卷煙廠，云南紅河 652399）

0 引言

煙草設(shè)備在行業(yè)固定資產(chǎn)中占有較大的比重，但基于油液分析的設(shè)備潤滑管理技術(shù)仍為空白。潤滑油在卷煙設(shè)備運行中起到潤滑、調(diào)速、散熱、清洗、防銹等作用。在近兩年的設(shè)備維修和檢修工作中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備箱體內(nèi)部摩擦副的磨損、潤滑油的污染、設(shè)備箱體內(nèi)部軸承的損壞現(xiàn)象時常發(fā)生，所造成的長時間維修嚴(yán)重制約了設(shè)備運行效率。潤滑油的分析和監(jiān)測在礦山、電網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[1-4]，通過圖像分析法、光譜法、鐵譜法等方法，采用多功能磨粒分析儀、黏度儀、水分儀等設(shè)備[5]，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、線性判別分析、小波變換等算法對數(shù)據(jù)進行分析，可以實現(xiàn)潤滑油品品質(zhì)判斷和故障預(yù)警[6-12]。隨著煙草行業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化，煙草設(shè)備逐步朝著智能化、自動化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展，作為設(shè)備狀態(tài)維護手段，油液監(jiān)測和潤滑管理發(fā)揮著重要作用，因此對卷煙設(shè)備潤滑油分析和監(jiān)測是一個重要的研究方向。

1 卷煙設(shè)備潤滑特點

1.1 按期換油

設(shè)備箱體內(nèi)部的零部件之間發(fā)生相對運動時，潤滑油（脂）在各零件之間形成了油膜，避免了零部件之間直接接觸，極大降低了直接接觸的摩擦副造成的零部件磨損。行業(yè)內(nèi)卷煙設(shè)備普遍采用定期加注或更換潤滑油的方式，潤滑油的費用支出，不足設(shè)備維修費用的1%，但設(shè)備出廠后的使用壽命與設(shè)備潤滑緊密相關(guān)，同時設(shè)備由于潤滑不足導(dǎo)致的維修費用約占10%。

以ZJ17-GDX2 機型為例，設(shè)備潤滑點為60 余個，換油周期為6 個月到3 年不等。隨著設(shè)備的運行，潤滑油的理化指標(biāo)，主要包括黏度、酸值和氧化指數(shù)等將發(fā)生改變，同時潤滑油可能會被水分、顆粒等污染，導(dǎo)致設(shè)備磨損和潤滑油使用壽命降低。

1.2 潤滑油指標(biāo)對設(shè)備的影響

1.2.1 潤滑油黏度指標(biāo)

潤滑油的黏度指標(biāo)是確定油品符合某種型號的重要依據(jù)，也是檢測新油質(zhì)量、設(shè)備選用的重要指標(biāo)和主要依據(jù)，確保潤滑油黏度處于穩(wěn)定范圍，可以保證機械設(shè)備正常、可靠地運行。潤滑油黏度主要影響：一是黏度增大會影響電機功率、降低則造成電機啟動困難、降低油膜支撐能力；二是隨著黏度增大，因循環(huán)速度變慢，通過濾清器次數(shù)減少，造成洗滌作用、冷卻作用下降；三是黏度降低后，油膜易破裂，從而造成潤滑不足而發(fā)生部件磨損；四是密封作用受到影響；五是加大潤滑油的消耗量。

1.2.2 潤滑油水分指標(biāo)

潤滑油中的水分對油品的理化性質(zhì)產(chǎn)生不同程度的影響：一是會促使油品乳化，破壞潤滑油油膜，使?jié)櫥Ч儾?，產(chǎn)生異常磨損；二是能促使油品氧化，增加油泥，加速有機酸對金屬的腐蝕作用，銹蝕設(shè)備；三是能使油中添加劑發(fā)生水解反應(yīng)而失效，產(chǎn)生沉渣發(fā)生堵塞，使油路不能正常循環(huán)供油。

1.2.3 潤滑油污染度指標(biāo)

潤滑油中機械雜質(zhì)（固體金屬顆粒或非金屬顆粒）是懸浮式沉淀在油品中的不溶物質(zhì)，通常要求低于0.005%，隨著污染度的增加，有3 個不利影響：一是容易破壞油膜，增加磨損；二是堵塞管路和過濾器，造成潤滑故障；三是金屬顆粒物在一定溫度下易造成油品變質(zhì)。

1.3 設(shè)備潤滑管理方面存在問題

煙草行業(yè)卷煙設(shè)備潤滑管理工作在不斷探索的過程中存在以下3 個問題，制約著行業(yè)的整體提升。

（1）定期更換潤滑油缺少科學(xué)性。定期更換潤滑油，既不考慮潤滑油的性能指標(biāo)，也不關(guān)注設(shè)備運行情況，僅僅以時間為依據(jù)對潤滑油進行更換，使得潤滑油使用壽命提前結(jié)束或潤滑不良導(dǎo)致設(shè)備異常磨損。

（2）油液監(jiān)測技術(shù)不完善，對設(shè)備潤滑系統(tǒng)運行可靠性的監(jiān)測不足。目前行業(yè)內(nèi)的卷包設(shè)備雖然搭載了部分潤滑系統(tǒng)在線檢測傳感器，但是:檢測手段單一，一旦傳感器故障對設(shè)備潤滑系統(tǒng)的監(jiān)測就處于失效狀態(tài)；對卷包設(shè)備的某些關(guān)鍵位置潤滑情況，缺少監(jiān)測，即目前對于設(shè)備潤滑系統(tǒng)的可靠性缺少監(jiān)控，智能化程度不高；沒有離線油液檢測條件，使得對更換的油液缺少關(guān)注，造成對設(shè)備箱體內(nèi)部零部件的磨損情況判斷缺失。

（3）油品使用過程中缺乏過濾措施。現(xiàn)有的設(shè)備潤滑箱體內(nèi)含有內(nèi)部過濾裝置，可以對大顆粒物質(zhì)進行簡單過濾，但過濾效果有待驗證。對于3 年更換油品的設(shè)備，油品內(nèi)顆粒物、污染物等隨著時間推移而增多，缺乏有效的過濾措施，油品質(zhì)量必然下降[13]。

2 卷煙設(shè)備潤滑油分析和監(jiān)測方法研究

通過搭建潤滑油分析和監(jiān)測平臺，對潤滑油指標(biāo)進行監(jiān)測，將相關(guān)數(shù)據(jù)存入潤滑油品全壽命周期管理平臺，實現(xiàn)潤滑數(shù)據(jù)全過程可查詢、可追蹤；同時通過潤滑油品故障預(yù)警模型，對采集到的潤滑油指標(biāo)進行算法處理，預(yù)判設(shè)備故障（圖1）。

圖1 潤滑油監(jiān)測指標(biāo)

2.1 潤滑油品分析和監(jiān)測平臺

設(shè)備潤滑狀態(tài)的信息來自油液監(jiān)測平臺，為潤滑管理提供設(shè)備潤滑油各理化指標(biāo)信息及潤滑油使用信息，是設(shè)備潤滑管理的基礎(chǔ)和核心。監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于離線與在線監(jiān)測二者結(jié)合的監(jiān)測平臺。

2.1.1 離線平臺

通過搭建潤滑油檢測試驗平臺，實現(xiàn)對潤滑油的試驗分析，得到潤滑油關(guān)鍵指標(biāo)。離線平臺由油泵、油池、黏度儀、水分儀、多功能磨粒儀等構(gòu)成，對不同設(shè)備、不同使用周期的油品進行檢測。運用潤滑油中金屬顆粒的檢測技術(shù)，實現(xiàn)不同粒度金屬顆粒含量及比例檢測；運用潤滑油理化指標(biāo)數(shù)據(jù)檢測技術(shù)，實現(xiàn)潤滑油黏度、含水率、酸堿度檢測；運用潤滑油雜質(zhì)檢測技術(shù)，對潤滑油中非金屬雜質(zhì)進行檢測。

2.1.2 在線平臺

對設(shè)備潤滑需求和潤滑監(jiān)控水平進行深入研究后，結(jié)合新型傳感器技術(shù)，在設(shè)備關(guān)鍵部位加裝潤滑監(jiān)控傳感器，如油溫檢測器、油液位檢測器、油壓檢測器等，并修改相應(yīng)控制程序，實現(xiàn)對設(shè)備關(guān)鍵部位的潤滑監(jiān)控，保證卷煙設(shè)備潤滑系統(tǒng)運行可靠，減少因潤滑不良或缺乏造成的設(shè)備故障及磨損。

2.2 構(gòu)建潤滑油品全壽命周期管理平臺

構(gòu)建潤滑油品全壽命周期管理平臺，統(tǒng)一管理試驗平臺檢測到的潤滑油的黏度、含水率、酸堿度等指標(biāo)，同時結(jié)合設(shè)備運行車速、運行時間、換油記錄等參數(shù)，建立數(shù)據(jù)庫，便于各機組潤滑油信息查詢（圖2）。通過對數(shù)據(jù)進行分析，得到設(shè)備運行狀況、時間等因素對于潤滑油性能損耗的相關(guān)性。通過數(shù)據(jù)的積累和對分析結(jié)果的驗證，得到對應(yīng)與各個機型的合理的潤滑油更換數(shù)據(jù)庫，進而形成基于設(shè)備運行狀況的潤滑管理系統(tǒng)。實現(xiàn)油品潤滑性能動態(tài)監(jiān)測和使用壽命預(yù)測，實現(xiàn)科學(xué)適宜的更換潤滑油。

圖2 潤滑油品全壽命周期管理平臺

2.3 潤滑油品故障預(yù)警模型

目前卷包設(shè)備潤滑系統(tǒng)一旦傳感器發(fā)生故障，則設(shè)備潤滑控制系統(tǒng)處于失控狀態(tài)，設(shè)備和操作人員無法判斷潤滑系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)的問題。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集設(shè)備運行參數(shù)，以及傳感器實時參數(shù)，建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，對設(shè)備各個運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)與傳感器檢測數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系進行判斷（圖3）。系統(tǒng)通過數(shù)學(xué)模型輸出結(jié)果，判定是否發(fā)出報警信息。

圖3 潤滑油品故障預(yù)警模型

3 結(jié)論

通過卷煙設(shè)備潤滑油分析和監(jiān)測方法研究，對設(shè)備潤滑油品進行分析和監(jiān)控，能夠促進潤滑管理工作向科學(xué)性和智能性發(fā)展，充分發(fā)揮潤滑油的使用壽命，將“按期換油”改為“按質(zhì)換油”，保持和恢復(fù)設(shè)備良好潤滑；同時能夠?qū)υO(shè)備潤滑故障進行預(yù)警與診斷，能在一定程度上提升設(shè)備預(yù)防維修管理水平，預(yù)防設(shè)備箱體內(nèi)部因異常磨損造成的設(shè)備長時間維修；大幅減少因潤滑不良造成的設(shè)備失效，是煙草行業(yè)在潤滑管理方面的首創(chuàng)之舉，意義重大。