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潤滑油鐵譜和光譜分析在電廠設備故障診斷中的應用

2011-04-11

作者：王世敏
（深圳月亮灣燃機電廠）
　　1998年7～8月，深圳月亮灣電廠4號機運行中出現振動值異常。4號燃機為法國EGT-ALSTHOM公司生產的PG6541-B型機組，軸承采用錫基白合金滑動軸承，潤滑油為TOTAL proslia 32型。為了查明故障原因和監督設備運行狀況，對潤滑油進行了一系列的鐵譜和光譜跟蹤分析，判斷出燃機軸瓦出現異常磨損。由于及時采取措施，避免了燒瓦和軸頸損傷等故障發生。
　　1　潤滑油光譜分析
　　發射光譜儀能Z有效地檢測懸浮于潤滑油中的小于10 μm的金屬顆粒，所以通過發射光譜測出的金屬元素的質量濃度變化范圍，可反映零件的腐蝕和摩擦副表面正常磨損的變化趨勢。如果有異常磨損現象，則測出的元素質量濃度會突然變化。
　　1998年8月，深圳市月亮灣電廠4號燃機由于振動值偏高，對油箱底部滑油進行了光譜分析，具體數據如表1。 
表1　4號燃機潤滑油金屬元素質量濃度　mg/L
　　表1數據表明：磨損金屬元素Sn、Cu的質量濃度較高，與以前數據相比變化范圍較大，可判斷設備存在著異常磨損；污染金屬元素的質量濃度比正常值稍高，并且在油中發現有微量機械雜質；添加劑金屬元素的質量濃度基本正常。由于油品的常規理化性能除機械雜質外其余全部正常，因此只需進行濾油處理就可保證油品品質。
　　2　潤滑油鐵譜分析
　　通過鐵譜分析可以掌握潤滑部件的異常磨損狀況，如擦傷、刮傷、磨粒磨損、粘著磨損以及疲勞磨損等，從而對機械設備的運轉工況、關鍵零件的磨損狀況進行分析、判斷，有助于準確、及時地確定檢修周期，達到預知性檢修的目的。為了準確判斷4號燃機異常磨損部件的位置和磨損狀況，對潤滑油進行了鐵譜分析，分析結果如表2。
表2　油箱底部潤滑油磨損顆粒和污染雜質特性
　　表2數據表明，經濾清器過濾后的潤滑油油品中磨損顆粒和污染、變質雜質的尺寸較小，屬正常范圍。為了取得反映設備實際磨損的油樣，檢查了濾清器，發現濾芯上有較多的金屬亮片等沉積物。為此，對沉積物進行了鐵譜分析，結果如表3。
表3　濾芯潤滑油磨損和污染顆粒特性(1998-08-20)
　　由表3數據可知，濾清器上的金屬亮片為錫基白合金磨粒，且顆粒尺寸較大，屬非正常粘著擦傷顆粒和疲勞剝落顆粒。結合潤滑油潤滑部件的材料分析，可判斷4號燃機滑動軸承的軸瓦已發生粘著擦傷和疲勞剝落，這可能是由于機組振動大造成的。
　　由于當時全年發電任務尚未完成，電廠決定一方面讓4號機繼續運行，另一方面嚴密監視振動值和油品情況。至8月31日，4號機油濾上沉積物鐵譜分析數據發生了變化，具體數據見表4。
表4　濾芯潤滑油磨損和污染顆粒特性(1998-08-31)
　　表4數據表明，濾芯上金屬亮片污沉積物仍是錫基合金，磨粒尺寸較表3的小，但出現高溫氧化磨粒，說明軸瓦發生氧化磨損，它一般是伴隨著潤滑不良以及啟動、停機時建立動壓油膜困難而產生的。如果不及時停機，可能造成軸瓦進一步高溫氧化，嚴重時會使軸頸發生非正常磨損，危及軸頸安全，給電廠帶來嚴重的設備事故。因此電廠決定立即停機檢修，避免了進一步的經濟損失和設備事故。
　　3　結束語
　　實踐證明，滑油的鐵譜和光譜分析對設備故障診斷有著直接的指導作用，是電廠設備日常管理工作的一部分。建立一個以預防性維修為主的管理體系，不僅能預報設備可能發生的故障，提高設備的工作效率和安全性，減少停機時間，延長設備壽命，而且能大大地減少維修費用，提高電廠的經濟效益和安全指標。