从在用润滑油进行设备故障诊断的基础

   ㈠  润滑油在设备运行中的重要作用 

     就像人不能没有血液一样，运动的设备离不开润滑剂，润滑油的品质和使用方法与设备故障关系密切，虽然在车辆或设备的操作费用中，润滑油费用仅占0.5%～1.5%，但润滑油的质量不合适或使用不当，是发生故障的重要根源，据日本机械振兴协会对企业的14种原因引发的700次机械故障调查，因润滑不良发生的故障166次，占25.7%，润滑方法不当的92次，占14.3%，与润滑有关的共占40%，因此搞好润滑是减少故障的极重要的一环。

     有人认为使用好的润滑油可以延长换油期，节省了用油量，从而提高效益，这种认识是片面的。日本钢铁协会对润滑管理效益作了调查表明，主要效益所在应是由于减少故障而节省了故障的直接损失（维修）和间接损失（停工），延长设备使用寿命，而节省机油、节能等在其次。据美国有关部门估计，美国每年需投入加强润滑管理的费用2300万美元，能节省资金达160亿美元，为投入的696倍。从上述可知，润滑油与设备维修的密切关系，从润滑油检测中诊断设备的状况也是极其重要的。

   ㈡ 润滑油在使用中的变化

     润滑油在使用中在温度、空气、金属催化、机械剪切、有害介质等的作用下，其组成的基础油（占润滑油的大部分由碳氢化合物组成）会发生氧化、裂化、聚合等反应，性能逐渐变差。润滑油的另一组分添加剂在使用中也逐渐消耗和失效，导致性能下降，产生对设备有害的组分，称为老化或降解，老化和降解到一定程度后就要换新油。一般说来，润滑油的降解以烃类氧化为主，顺次生成醛、酮、醇到有机含氧酸，各反应中伴有不同程度的分解和聚合，其中的中间产物为烃类的过氧化物，它是活性很高的不稳定化合物，易攻击金属而造成特殊的磨损和故障，档次高的润滑油含有高效的抗氧化添加剂，能延缓润滑油的降解速度或降低降解产物对设备的危害。

   1. 各项理化指标变化

     润滑油在使用中理化指标及性能指标都在变坏，一些性能指标如抗氧化性、抗泡性、抗乳化性、抗磨损性、抗腐蚀性等都在润滑油的降解中下降，一方面原因是优质变差，另一方面原因是润滑油中的添加剂在消耗。

   2. 生成沉积物

     润滑油除了氧化变质外，还在设备的不同温度部位生成不同类型的沉积物，它们也会使设备发生各种故障。

     设备的工作状态与沉积物生成的数量和类型关系很大，在一般的情况下，发动机在持续高温高功率下运转，积炭和漆膜生成的趋势大。若经常在开开停停下工作，发动机经常处于较低的温度下，易于生成大量油泥。升级换代的各种xx次润滑油，含有较大量的清净分散添加剂，能有效的抑制各种沉积物的生成和使沉积物分散悬浮在润滑油中，不致粘附在金属表面而对设备造成危害。

   3. 换油期

     润滑油在设备中不断发生降解和生成沉积物，又有外来物的污染，性能不断下降，使用到一定时间就要换新油，若还继续使用，就会危害设备而发生故障。美国康明斯柴油机公司做过试验，将换油期从15000km延长到50000km,发动机寿命减少50%～80%。很多设备管理较好的企业的经验表明，选用高质量润滑油和掌握合理的换油期，就能大大降低设备的故障率和保障良好的运行状态。

     换油期的长短受二个相反的因素影响：一方面由于环保和节能要求的推动，设备的性能不断升级，其热负荷和机械持续上升，再加上工作状态的多元化，使润滑油的工作条件越来越苛刻，加剧了润滑油的降解，使换油期缩短；另一方面润滑油的性能越来越改善，质量的升级换代很快，使换油期增长。总的趋势使换油期延长。由于过度老化的油对设备危害大，因而掌握合适的换油期显得十分重要，一般设备制造商，在其用户手册上大都有润滑油换油期推荐值，说明用什么品种的润滑油时应在多少工作小时或多少里程要换油。但这些推荐只是指导性的，因为各用户买回设备后其使用条件及环境千差万别，润滑油的降解程度相差甚远，换油期不可能有一个共同数值。过早换油造成浪费和环境污染，过迟换油损害了设备，从管理上应按质换油，也就是对运行中的润滑油进行质量监测，定期检测有关的质量指标变化，某一指标超标表明已到界限，就应换油，这些指标也相当于故障诊断的界限值，作为故障的警告，当然同时它又能作为监测设备运行状态的指标。这些指标将在下面详述。

     润滑油技术发展的其中一个趋势是“长寿命”，从提高润滑油质量入手延长换油期，例如按行业标准要求，液压油的抗氧指标（ASTM  D943)为大于1000～1500h,而现在很多好的抗磨液压油能超过4000h,也就是换油期可延长数倍。柴油机油采用合成油作基础油，虽然成本高，但换油期也可延长数倍，对设备保护更好，又减少了处理废油的麻烦。

     应说明的是，换油期的长短要结合润滑油耗量一起考虑，如果由于设备陈旧引起漏油多而造成耗油量很大，在运行中加新油数量较大，这种换油期的延长并无多大意义。

   4. 进入异物

    润滑油在使用中除了自身变换外，还会有外来物质进入加速它的变质，易于造成设备故障，其来源主要有以下二种。

    ① 来自设备内部，它们有发动机的燃料，燃烧产物烟炱、酸、水，冷却液，制冷剂及金属磨损颗粒等，加错品种的油，换油时未排干净残存的洗涤剂及已老化的油，还有机内的涂层、垫片跌落等。

    ② 来自工作环境，如水、砂土、气体、灰尘及杂物。这些外来物有的造成磨料磨损或堵塞油流动管道，有的污染润滑油使油质变坏而性能下降。

   ㈢  设备的磨损

     设备运动部件的摩擦磨损基本知识，已见于各种有关手册及教材，这里只把与本书内容关系密切的概念扼要阐述。

   1. 磨损分类和特点

      相对运动表面运动中发生的物质转移现象可称为磨损，发生在设备上的磨损的类型，不同书中的分类大同小异，这里只取常用类别，这些分类如下：

    ① 粘着磨损，接触表面的材料由于高温产生塑性变形，转移到另一表面，这种现象一般为润滑不良和负荷过重所致，其表面或磨粒外观通常有高温变色及塑性变形痕迹。

    ② 磨料磨损，两个运动表面间存在硬度不同的颗粒造成材料的转移，这些颗粒可能来自设备本身的磨损或外部，产生这种情况的表面有时有刮痕，其磨粒较圆滑。

    ③ 疲劳磨损，运动表面在长时间承受交变应力作用下，达到疲劳极限至强度下降至材料转移，一般受的应力较大，产生的剥落和点蚀较多，磨粒有片状和钝粒状。

    ④ 腐蚀磨损，金属磨损表面与周围介质发生化学反应，形成低强度产物而造成物质损失，这些介质可能是油老化产物或外来染污物，腐蚀磨损的金属表面外观粗糙，无光泽，有内部掏空的点蚀，磨粒细小。

    ⑤ 其他，如微震、流体冲击、电蚀等磨损。

    正常的磨损使摩擦副配合间隙扩大，造成设备性能下降，减少使用寿命，严重的磨损造成拉伤、剥落乃至烧结等破坏性故障。实际发生的磨损较为复杂，各种磨损形式会相互交错，例如由于粘着磨损和疲劳磨损产生的磨粒又会造成磨料磨损，由于腐蚀磨损使金属表面强度下降而易于疲劳等，因而区分的难度较大，应抓住其主要特点作分析，如粘着磨损一般都与高温相伴，因而磨损部位都有与高温有关的变色或由于达到熔点后的金属塑性流动形状，而表面有点蚀、剥落或外观色调变暗等肯定与疲劳磨损或腐蚀磨损有关。

   2.  磨损颗粒

   磨损颗粒的分类也较复杂，如外观、锐利度、纹理、大小、颜色、厚度等都分别分类。把磨粒放在合适的显微镜上，从磨粒的外形、大小、厚薄、色泽等可估计磨损的类型，程度、还有的把它们加热到特定的温度，从变xx况估计合金类型，从而推测磨损部位。

   ㈣  取油样方法

    对在用润滑油分析作诊断就要取油样，这是一项简单的工作，同时又是一项极重要的工作，若取的油样无代表性，从其分析数据得出的结论只会起误导作用。同时，油样分析费钱费时，如何合理安排取样周期以尽量减少分析工作量又能反映实际情况，因此绝不能轻视取样，这里提出几个原则：

    ① 取样位置，较理想的应在油流动时从主油道处取。这样取的样品中各种成分较均匀，能反映设备当时状况。油箱中的油流动差，混合不够均匀，油不溶物会沉降分层，其他部位如滤清器前后、运转部件附近的油中某些我们关心的成分的浓度会呈忽高忽低现象，使人看不出规律或了解不到真实情况。如条件不允许，只能在油箱中取时，也应在停机前取，避免固体物沉淀。每次取样位置固定。

    ② 取样时间，从故障预测的角度取样间隔应从疏到密，新设备开始运转或新油时发生故障可能性少，有害物浓度低，油的降解慢，取样间隔可疏些。运转中至后期，频率逐渐加大，某些项目有异常或设备情况有异常则取样间隔加密，从某些分析项目的结果与运行时间做出的曲线形状可看出此项目的变化趋势。通常应在设备低速运转中取样或停机后油仍热时立即取样。

    ③ 补加新油前取样，以免受新油干扰。

    ④ 打开放油阀先放掉一些油后再取样，先放的油是原装线积存的不流动的油，这些油没有代表性。从没有放油阀的部位取油样时，应备有吸油器，吸油时吸油口应与油箱底保持合适的距离。

    ⑤ 静止油取样一般取上中下三个位置的油混合后再分析。

    ⑥ 油样量为分析项目所需油量再加0.5倍以上，因为完成分析后仍要保存此油样以备复查某些项目。

    ⑦ 取油样器具必需干燥洁净。

    ⑧ 取样后瓶子标签填好油名、运行时间（里程）、设备名称、取样日期、取样人等，并进行登记及编号。尽量做到固定取样人和取样位置。

                                                                                  关子杰  编著