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润滑油铁谱和光谱分析在电厂设备故障诊断中的应用 |
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| 润滑油铁谱和光谱分析在电厂设备故障诊断中的应用 |
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作者：佚名 文章来源：技术论文 点击数： 更新时间：2008-10-13 8:58:44  |
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1998年7～8月，深圳月亮湾电厂4号机运行中出现振动值异常。4号燃机为法国EGT-ALSTHOM公司生产的PG6541-B型机组，轴承采用锡基白合金滑动轴承，润滑油为TOTAL proslia 32型。为了查明故障原因和监督设备运行状况，对润滑油进行了一系列的铁谱和光谱跟踪分析，判断出燃机轴瓦出现异常磨损。由于及时采取措施，避免了烧瓦和轴颈损伤等故障发生。
1 润滑油光谱分析
发射光谱仪能最有效地检测悬浮于润滑油中的小于10 μm的金属颗粒，所以通过发射光谱测出的金属元素的质量浓度变化范围，可反映零件的腐蚀和摩擦副表面正常磨损的变化趋势。如果有异常磨损现象，则测出的元素质量浓度会突然变化。
1998年8月，深圳市月亮湾电厂4号燃机由于振动值偏高，对油箱底部滑油进行了光谱分析，具体数据如表1。
表1 4号燃机润滑油金属元素质量浓度 mg/L
磨损金属元素
污染金属元素
添加剂金属元素
w(Fe)
w(Sn)
w(Cu)
w(Pb)
w(Cr)
w(Si)
w(V)
w(Na)
w(B)
w(Al)
w(P)
w(Ba)
w(Ca)
w(Zn)
w(Mg)
0.6
1.3
2.0
0.4
0.5
0.5
0.4
0.1
0.6
0.2
1.4
0.1
1.1
0.3
0.2
表1数据表明：磨损金属元素Sn、Cu的质量浓度较高，与以前数据相比变化范围较大，可判断设备存在着异常磨损；污染金属元素的质量浓度比正常值稍高，并且在油中发现有微量机械杂质；添加剂金属元素的质量浓度基本正常。由于油品的常规理化性能除机械杂质外其余全部正常，因此只需进行滤油处理就可保证油品品质。
2 润滑油铁谱分析
通过铁谱分析可以掌握润滑部件的异常磨损状况，如擦伤、刮伤、磨粒磨损、粘着磨损以及疲劳磨损等，从而对机械设备的运转工况、关键零件的磨损状况进行分析、判断，有助于准确、及时地确定检修周期，达到预知性检修的目的。为了准确判断4号燃机异常磨损部件的位置和磨损状况，对润滑油进行了铁谱分析，分析结果如表2。
表2 油箱底部润滑油磨损颗粒和污染杂质特性
异常磨损颗粒
及污染颗粒
主要成分
尺寸范围／μm
颗粒浓度相
对数量等级
粘着擦伤颗粒
锡基白合金
5～15
个别
有色金属颗粒
—
—
个别
外界污染颗粒
粉尘
5～15
个别
油品变质颗料粒
油泥
5～20
个别
表2数据表明，经滤清器过滤后的润滑油油品中磨损颗粒和污染、变质杂质的尺寸较小，属正常范围。为了取得反映设备实际磨损的油样，检查了滤清器，发现滤芯上有较多的金属亮片等沉积物。为此，对沉积物进行了铁谱分析，结果如表3。
表3 滤芯润滑油磨损和污染颗粒特性(1998-08-20)
异常磨损颗粒
及污染颗粒
主要成分
尺寸范围／μm
颗粒浓度相
对数量等级
粘着擦伤颗粒
锡基白合金
30～1 250
较多
疲劳剥落颗粒
锡基白合金
30～1 000
较多
有色金属颗粒
锡基白合金
—
较多
外界污染颗粒
粉尘
5～35
少量
油品变质颗料粒
油泥
5～40
少量
由表3数据可知，滤清器上的金属亮片为锡基白合金磨粒，且颗粒尺寸较大，属非正常粘着擦伤颗粒和疲劳剥落颗粒。结合润滑油润滑部件的材料分析，可判断4号燃机滑动轴承的轴瓦已发生粘着擦伤和疲劳剥落，这可能是由于机组振动大造成的。
由于当时全年发电任务尚未完成，电厂决定一方面让4号机继续运行，另一方面严密监视振动值和油品情况。至8月31日，4号机油滤上沉积物铁谱分析数据发生了变化，具体数据见表4。
表4 滤芯润滑油磨损和污染颗粒特性(1998-08-31)
异常磨损颗粒
及污染颗粒
主要成分
尺寸范围／μm
颗粒浓度相
对数量等级
粘着擦伤颗粒
锡基白合金
30～850
较多
疲劳剥落颗粒
锡基白合金
30～650
少量
高温氧化颗粒
锡基白合金
30～600
个别
有色金属颗粒
锡基白合金
30～850
较多
外界污染颗粒
粉尘
5～25
少量
油品变质颗料粒
油泥
5～45
少量
表4数据表明，滤芯上金属亮片污沉积物仍是锡基合金，磨粒尺寸较表3的小，但出现高温氧化磨粒，说明轴瓦发生氧化磨损，它一般是伴随着润滑不良以及启动、停机时建立动压油膜困难而产生的。如果不及时停机，可能造成轴瓦进一步高温氧化，严重时会使轴颈发生非正常磨损，危及轴颈安全，给电厂带来严重的设备事故。因此电厂决定立即停机检修，避免了进一步的经济损失和设备事故。
3 结束语
实践证明，滑油的铁谱和光谱分析对设备故障诊断有着直接的指导作用，是电厂设备日常管理工作的一部分。建立一个以预防性维修为主的管理体系，不仅能预报设备可能发生的故障，提高设备的工作效率和安全性，减少停机时间，延长设备寿命，而且能大大地减少维修费用，提高电厂的经济效益和安全指标。
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