第4篇-风电企业现场润滑管理及设备润滑系统维护(二)

第4篇风电企业的现场润滑管理及污染控制（二）4.1.企业润滑“六定”管理解读与案例4.2润滑油使用寿命影响因素4.3风机润滑系统的污染控制4.4油液过滤技术4.5设备润滑系统的污染控制方案的设计4.6污染控制为企业带来效益的案例目录4.2润滑油使用寿命影响因素第4篇4.2.3劣化影响二解读4.2.1影响因素4.2.3劣化影响一解读4.2.1影响因素•因素之一：光热裂解油品组分，劣化化学成份；•因素之二：外界污染，劣化油品组分。润滑油的劣化构成•润滑油劣化=基础油劣化&添加剂失效4.2.2劣化影响一解读•光热裂解–阳光照射–火花放电–微燃烧–高温同样的两瓶油，一瓶避光保存（左），另外一瓶受到日照（右），一个月后如图。•光热裂解–阳光照射–火花放电–微燃烧–高温国内外很多企业在过滤器滤网上发现了火花放电的痕迹，这也是导致局部高温，漆膜与积碳产生的主要原因。•光热裂解–阳光照射–火花放电–微燃烧–高温油中气体体积被压缩后，产生了压燃现象，引起了润滑油的局部不完全燃烧。•光热裂解–阳光照射–火花放电–微燃烧–高温—油温的升高，与润滑油的寿命成反比。—特别是摩擦副产生的局部闪温。•污染–气体–水分–固体颗粒–作为催化剂的金属磨粒—空气加速油液的氧化。—并非只有空气才有危害，这就是为什么透平油用在压缩机上比在汽轮机上用寿命要短。4.2.3劣化影响二解读•污染–气体–水分–固体颗粒–作为催化剂的金属磨粒—导致添加剂水解、加速基础油氧化，形成漆膜和油泥；—水分与酸共同作用，导致设备腐蚀；—降低油膜强度，加速磨损，缩短设备寿命•污染–气体–水分–固体颗粒–作为催化剂的金属磨粒—除了加剧磨损，颗粒污染也对添加剂有影响。—固体颗粒很多时候是漆膜与油泥的内核。•污染–气体–水分–固体颗粒–作为催化剂的金属磨粒—金属颗粒除了具备普通颗粒的一般属性，还有一个重要作用，就是油液氧化的催化剂。金属颗粒和水污染严重加快油品的氧化变质序号金属颗粒水小时酸值变化*1无无3500＋02无有3500＋+.733铁无3500＋+.484铁有400+7.935铜无3000+.726铜有100+11.03在润滑油中，水和颗粒污染共存，会加速油的氧化，其中，金属颗粒起催化作用，迅速增加酸值4.3风机润滑系统污染控制4.3.1前言4.3.2水分污染4.3.3颗粒污染4.3.4氧化污染物--漆膜4.3.5污染物的综合作用4.3.1前言•污染物不仅仅加速油液老化，更会大大缩短机械设备寿命。•国际标准化组织统计：液压系统故障的75-80%是油液颗粒污染所致；•英国流体协会的液压系统寿命研究表明：清洁度为10/7时的系统寿命为24/21时的系统寿命的100倍。•SKF的轴承寿命研究表明：轴承润滑的污染状况可使轴承的寿命相差500倍。4.3.2水分污染风力发电机多安装在偏远、空旷、多风地区，如我国的新疆、内蒙古及沿海等地区，增速齿轮箱的工作环境属于高低温变化、高湿气，不可避免的会有一定量的水汽进入，造成污染。水对机械设备的表面产生的危害的过程：水分的气蚀作用（1）危害过程（2）水污染的危害结果•导致添加剂水解、加速基础油氧化，形成漆膜和油泥；•水分与酸共同作用，导致设备腐蚀；•降低油膜强度，加速磨损，缩短设备寿命。水分对于轴承的寿命的影响，见下图：来源Source:NoriaCorporation（3）水污染的主要来源•冷却液泄漏；•空气中水分凝结；•外界经呼吸帽或密封系统进入的水分。•溶解水•乳化水•游离水（4）水污染的存在形式（5）水的溶解饱和度•液压油可溶解200~400ppm；发动机油可溶解200~750ppm；变压器油则仅能溶解30~50ppm。•当油品外观乳化后，表明油中水分含量已超出该油品的溶解能力。•溶解度随温度和油品使用时间而变化。4.3.3固体颗粒污染风机运行3-5年之后，往往会发现一些齿轮和轴承的磨损严重，这些小的颗粒物进入齿面和轴承间隙中，是磨损的主要因素。理论上，2-6微米的颗粒物，是造成风机轴承和齿面长期磨损的主要原因分享：1）异常磨损颗粒（1）哪些是固体颗粒2）有色金属颗粒分享：3）非金属污染颗粒分享：4）摩擦产物分享：（2）颗粒危害过程颗粒物对机械设备表面形成损害的过程如下：碾磨过程喷砂效应•磨料磨损•疲劳裂纹•阀门卡死（3）颗粒危害结果液压系统的液压系统的容容““脏脏””极限极限MICRONS(微米)5-10304080人眼可见的最小颗粒人的头发你不能看见的颗粒是有害的（4）颗粒危害分析润滑油膜“非常脆弱”工业是骑在10微米油膜上的世界工业骑在１０微米厚度的油膜上典型元件的动态油膜间隙各种元件的典型间隙元件部位间隙齿轮泵齿轮断面0.5--5齿顶0.5--5叶片泵叶片顶端0.5--1叶片侧面5--13柱塞泵柱塞与缸孔5--40配流盘0.5--5伺服泵节流孔130--450挡板侧面18--63阀芯阀套1--4控制阀节流孔130--10000阀芯阀套1--23平板滑阀0.5--1锥阀13--250液压泵　50--250（5）颗粒污染控制根据Noria公司的实验和统计，污染度降低，对齿轮箱的寿命影响可达3-5倍，具体可见下表（设备寿命延长因子）：污染度与设备寿命的关系4.3.4设备润滑部件表面氧化污染物“漆膜”（1）什么是“漆膜”（来源）漆膜是油品中添加剂消耗后生成的产物，与基础油降解生成的物质发生反应并最终在金属表面聚结称为漆膜。“漆膜”是阀门卡阻的最大根源之一（2）“漆膜”危害径向轴承上的“漆膜”，导致磨损增加和过热空气压缩机齿轮的外侧轴表面的“漆膜”漆膜会增加轴承的磨损率漆膜会黏附过滤器风机齿轮一旦被漆膜附着，其磨损率也会增加漆膜会隔绝加热器和冷却器，导致其性能发挥不佳。（3）漆膜倾向测试（MPC）•可用于实验室或现场操作•广泛应用于数十家商业实验室，进行漆膜测试•表示出油液中降解产物的含量MPC测试过程•50ml油液+50ml溶剂(PE)•通过0.45mm的硝化棉片过滤•膜片的颜色是由分光光度计决定的•测试结果用CIELABDE值表示，表示膜片上颜色的含量不同漆膜倾向MPC值广研检测为某客户做油品老化试验过程中油品不同漆膜倾向MPC值变化案例（1）广研检测为某客户做油品老化试验过程中油品不同漆膜倾向MPC值变化案例（2）不会因为其他添加剂干扰测定抗氧化剂水平（例如：红外光谱测试）•追踪抗氧化剂的耗损情况可以让用户确定润滑油的剩余有效使用寿命，并且能预知何时会产生漆膜线性扫描伏安法(RULER)ASTM方法•ASTMD7590•ASTMD6971•ASTMD6810•ASTMD7527支持ASTM标准•ASTMD4378•ASTMD6439•直接测量润滑油中的单个抗氧化剂的含量5.212.812.815.6013001200110010009008007006005004003002001000246810121416Sample:AT0Sample:AT1Sample:AT2Sample:AT3Sample:AT4Sample:AT6与沉积物的关系选择缓解漆膜技术时要考虑的因素沉积物的化学性油液的温度润滑油环境沉积物（漆膜）化学性有机无机•耗尽的抗氧化剂•降解的基础油•污垢•金属磨损•部分失效的添加剂（4）案例•某气体制造商使用螺旋压缩机制造二氧化碳•浸渍的螺旋压缩机中的油液喷入气缸，其作用•吸热•作为旋转器之间的润滑密封•需要润滑的部分是轴承、旋转器的接触表面，还有齿轮。气体压缩机油加速降解1）背景2）问题概述•油液使用寿命比预期的短•3年•严重的泡沫现象•提取样本时都有泡沫•1-2小时后泡沫体积减少40%•过滤器过早堵塞–有时候在数分钟之内一启动水槽内的自由水就被排空•整个系统发现漆膜•颗粒计数值很高高压FrickTDSH233S600HP压缩机浸没旋转螺杆式压缩机类型操作气体CO2体积比率2.2-5.04500rpm,350psig油液类型:PAO,ISOVG68容积:3,800升3）油液检测特征抗氧化剂组合耗尽，由于过滤器堵塞MPC而显示出高漆膜水平MPC=65.4dE(plugged-withonly30of100mlsthroughfilter)胺类抗氧化剂酚类抗氧化剂油液检测特征%T35002500In-Service-airblownIn-Service-asrecdCPI68-newfluid200017501000151050-24000203025555045403562602924.18cm-130001377.68cm-11461.98cm-115001250721.90cm-17506501302.09cm-12674.86cm-12335.24cm-12729.77cm-1963.62cm-11076.65cm-1890.55cm-1658.99cm-11724.416011515.5胺类抗氧化剂溶解的二氧化碳氧化产物油液特征收到已分析的样本•就像苏打水样本连续24小时喷射干气后再次进行分析结果：••••含有溶解的高浓度的CO2•可以喷射去除高浓度氧化无抗氧化剂可测120ppm-铁•50ppm-锌••120ppm-水0.56–酸值%TWater+CO2→CarbonicAcid2922.59cm-1In-ServiceFluid–OrganicVarnishIn-serviceFluid–InorganicVarnish400065035003000250020001500125010007501750cm-12853.65cm-11377.68cm-11464.83cm-1721.69cm-11247.50cm-11298.15cm-11108.91cm-1831.20cm-11654.51cm-11511.94cm-13373.52cm-13432.80cm-11424.47cm-11619.18cm-11016.06cm-12854.87cm-12957.11cm-12925.55cm-12955.74cm-11611水碳酸盐在用油中的漆膜漆膜检测特征酸和酯漆膜特征1730.3油液漆膜可分为：无机漆膜•水•无机碳酸盐•阻塞过滤材料•耐磨原料•防蚀原料有机漆膜•脂和酸漆膜胶H2O+CO2→H2CO34）案例分析结论和解决方案•产生碳酸，加快油液氧化；•产生脂类和酸，从而进一步形成漆膜生成碳酸（有机、无机）酸造成铁表腐蚀问题•抗氧化剂完全耗尽•油液受到严重污染•充满二氧化碳和水：解决方案：1.控制二氧化碳和水的侵入；2.加强对碳酸盐的过滤；3.使用RULER和MPC来决定油液的更换。4.3.5污染物的综合作用•机械设备与润滑油经常会面临多种污染物的威胁。这些污染物共同存在时，或者外界条件满足时，破坏力可能会倍增。–水+金属颗粒–空气+高温–空气+微燃烧–固体颗粒+火花放电–……水和固体颗粒(催化剂)对润滑油寿命的影响024681012总酸值的变化(高酸值意味着低的残余寿命)催化剂催化剂水份水份没有铁铜没有铁铜没有没有没有有有有小时3500+3500+30004001003500+水水++颗粒颗粒++空气空气++热热==短命油短命油润滑油长寿的关键干&净&冷!清除油液中与元件配合间隙相当尺寸的固体颗粒，可对系统产生良好的效果z泵和马达的寿命提高4～10倍z液力传动元件寿命提高4～10倍z阀的寿命提高5～300倍z滚子轴承疲劳寿命延长50z倍径向轴承轴承寿命延长10倍z油液延长寿命＞10倍（美国Pall公司的试验结果）当前的液压系统已经发展到高精度、高压、小型化阶段，元件的配合间隙已到5μm，甚至到2μm的尺寸，高精度的净化已成为必要措施，否则固体污染颗粒的危害就更大。4.4油液过滤技术4.4.1深度介质过滤4.4.2静电油液净化4.4.3聚结过滤4.4.4电物理分离过滤在正确的条件下操作才可以去除软污染物4.4.1深度介质过滤（1）过滤利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物（2）过滤器传统理解：过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤/分离是在一个平面上进行的。实际上：过滤器膜材是具有深度的。“弯