油液状态故障智能预警与诊断系统

概述

现代工业过程处理中的机械设备正朝着大型、复杂、高速、自动化方向发展。设备的生产效率越来越高,机械结构也日趋复杂,过程中不同部分之间的相互联系、耦合程度也更加紧密。一台机械出现故障,将引起整个生产中断,现代化的生产设备虽然大幅度提高了劳动生产率,节省了人力物力,但同时也大幅度增加了设备的维修费用,设备故障在单位时间造成的损失也成倍的增加。

为了掌握设备运行状态,避免灾难性设备事故的发生,及时诊断各种复杂设备基理信息,自20世纪80年代以来,国内外相继开展了设备故障诊断技术工作,特别是对于生产中的主要关键机组实机械设备行在线监测和诊断,较好地保障了设备的安全运行,取得了显著的经济效益。

现状

公司关键机（泵）组如主风机组、压缩机组、反应进料泵、氢压机、烟机、增压离心机等，机组轴承、齿轮传动是机械设备中最为常用的传动方式之一。轴承、齿轮箱运行状态的正常与否直接关系到整台机组的工作状况。据有关资料统计，轴承、齿轮箱发生故障有40％的原因是由于设计、制造、装配及原材料等因素引起的；另有43％的原因是由于用户维护不及时和操作不当引起的；还有17％的原因是由于相邻设备（如电机、联轴器等）的故障或缺陷引起的。由此可见，为了确保机组轴承、齿轮箱安全、正常地运行，提高齿轮传动的可靠性，一方面需要改进设计、提高加工制造精度以及改善装配质量，另一方面则必须提高运行管理和维护水平，对齿轮传动装置进行状态监测和故障诊断。

润滑油是机械设备的“血液”，它在机械设备中起着密封、润滑、减磨、冷却、清洗、减振和防腐等重要作用，80%的隐患来自于润滑，磨损故障是大型设备失效的主要原因。建设设备机组润滑油在线监测与故障诊断系统,可以及时掌握设备运行状态异常或故障的早期征兆,及时分析故障原因,采取相应的措施,将故障消灭在萌芽状态,避免和减少重大事故的发生。

在用润滑油中蕴藏着丰富的来自机器的运动副表面的摩擦学状态的信息。对其性能及所携带的磨损基理产物的分析，可有效地评价机械的磨损状态。油液在线监测就如同给机组设备实时的“抽血”化验，用最科学、最直观的数据帮助工作人员及早地发现某些故障信号，从而及时维护，避免故障发生，延长使用寿命。 与此同时，如果配合油液在线精滤装置，则能够实现发现油品劣化和磨损加剧时对齿轮箱润滑油进行过滤，实现‘监测与诊治’的目的。

解决方法

油液在线监测系统是一套以在线自动分析设备为核心，运用现代化传感器技术、自动化测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。

其次，伴随计算机技术、网络通、讯技术、 数据融合技术的快速发展，油液在线监测技术正向自动化、智能化、网络化和远程化方向发展，油液在线监测诊断模式正向多种监测技术手段融合诊断即多监测参数数据融合诊断方向发展。

油液在线监测中，油液监测模块安装离心机齿轮箱出油口，油液监测器内含磨损监测、水分监测、粘度监测、品质监测以及油温监测功能。

在线精滤装置，安装在齿轮箱润滑循环的旁路，实现油液在线监测不合格时实时启动精滤装置，对亚健康进行‘诊治’。

就地显示系统可以采集以上四个监测装置的数据，并可以现场查看数据。该显示中心安装在离心机塔顶配电柜内，采集后转换为光纤网络方式传输至主控室。

在主控室通过交换机方式将信号送给数据服务器，监控终端连接数据服务器用于信息化监控软件的运行。

油液与磨损监测技术可行性

该技术能够实时的监测润滑油水分指标、粘度指标以及油液品质指标（油液介电常数、油液温度、油液密度），同时更进一步的监测设备（轴承）的磨损变化，形成关于设备的两套健康档案（磨损档案以及油品档案）。通过以上途径，在系统的应用层建立设备运行状态数据库，就能够实时描绘出油液老化的趋势以及设备运行的磨损程度，从而指导设备的运维以及更换油液，避免突发以及非计划停机事故的发生。

轴承用的润滑油质劣化的主要原因是油中的水和空气。油中的水破坏油膜的连续性和强度，降低油的运动粘度，恶化润滑性能，改变轴承动、静特性，能使油液产生酸性物质腐蚀元件，并生成氧化铁颗粒，加剧磨损和金属脱落。而油中溶有空气，会加速油的氧化，增加系统中的杂质污染，破坏油的正常润滑作用。所以润滑油的监测主要监测两个方面，第一，实时监测轴承的磨损情况；第二，实时监测润滑油的品质。

效益可行性分析

润滑油液的污染与性能劣化，可能导致严重的计划外停机，导致生产损失。为了预测设备的润滑故障，公司自主研发基于光学颗粒计数、音叉式谐振、高分子薄膜电容传感技术实现智能油液在线监测系统实时监测，为设备机组在用油的变化与污染提供及时预警。油液在线监测技术与当前快速发展的高新技术融合是其发展的动力。

直接收益

油液在线监测的主要目的是预测性维护和精准主动维护，不是将故障“0”化而是将故障先兆发现并主动维护，从而减少设备停机时间和备件损失，更主要是节约的因停机后的人工损失和设备加速报废.
间接收益

• 实现油品污染的实时在线监测,减少停机时间,保障生产力。

• 在线监测手段,减少离线采样，实现生产设备油液润滑系统的全自动监测

• 实现早期诊断、预测，避免重大事故的发生，延迟换油周期。

• 能够为将来的设计、评估和系统分析获得历史数据及知识。

• 推行设备状态监测，实行设备视情维修，降低维修费用，合理使用设备。

• 根据监测数据，制定合理的设备磨合规范。

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