從海螺水泥集團500個油樣的分析結果看企業設備潤滑管理的誤區 丁光健博士/上海潤道潤滑技術有限公司 設備換油是設備潤滑維護和管理的重要內容和技術性決策。隨著世界石油價格扶搖直上，潤滑油價格也屢創新高。競爭導致的利潤減少和潤滑油成本的增加，迫使企業更加關注怎樣才能在不使用高價格的潤滑油的前提下，既能延長換油期又能延長設備使用壽命。魚與熊掌，能否兼得？從傳統的設備潤滑理念看來，這個想法乍聽似乎荒唐。然而，現代設備潤滑卻將之成為現實。本文根據海螺水泥在2005年送檢的500個油樣的分析結果，從理念，實踐，技術和效益的各個層面對傳統設備潤滑與現代設備潤滑的沖突進行深度解讀，旨在讓我國企業的設備管理層透過這一案例分析，了解傳統設備潤滑的弊端，領略現代設備潤滑的獨特魅力。 海螺水泥的設備換油策略 海螺水泥集團是我國超大型企業，世界第二大水泥生產企業。世界水泥雜志評論說“世界水泥看中國，中國水泥看海螺”，可見海螺水泥作為中國水泥龍頭老大的影響力。 海螺水泥在幾年前開始推行設備按質換油策略。 規定凡是潤滑油容量在200升以上的設備，在接近或達到計劃換油期時，應取潤滑油樣品，按照有關換油標準中的項目進行測試。只有油樣分析結果達到或超出國家換油標準中規定的指標范圍的設備才可換油，見圖1。 圖1 海螺水泥設備換油策略 按質換油策略依據的是國家或石化部門制定的換油標準。 例如，閉式齒輪油的換油標準（SH/T 0586-94）就是其中之一，見表1。 表1 CKC工業閉式齒輪油換油指標（SH/T 0586-94） 項目 換油指標 試驗方法 項目 換油指標 試驗方法 外觀 異常 目測 機械雜質 /% 0.5 GB/T511 運動粘度變化率（40）/% +15或-20 GB/T265 銅片腐蝕(100，3h） 2 b GB/T5096 水分/% 0.5 GB/T260 梯姆肯OK值 133.4N GB/T11144 基于這種換油策略，海螺水泥集團在2005年共向上海潤道公司合肥服務中心送檢了500多個油樣。所有油樣均按換油標準規定的測試項目分析。根據換油標準，油樣分析結果大致可分成三類狀態： 可繼續使用（正常樣品）： 潤滑油所有性能指標均在標準范圍內，不需換油，繼續使用； 應換油樣品： 一項或多項指標接近或剛超出標準，及時換油； 早該換油樣品： 一項或多項指標嚴重超標，現在換油已對設備造成損害，早就該換。例如，油樣已嚴重乳化或肉眼已可觀察到大量金屬顆粒等均屬此類。 500個油樣的三類狀態樣品的統計結果示于圖2。 圖2 三類狀態油樣的統計結果 統計結果表明： 45%的設備不應換油。通過分析，這些按照時間或計劃本應換油的設備可不必換油，節省了停機時間和潤滑油成本； 31%的設備恰好到時該換油，避免了過早或過晚換油，提現了按質換油的價值； 24%的設備雖然該早換，但畢竟油液分析把這些問題揀出來了，避免了進一步的影響甚至失效。 顯然，海螺實施的按質換油策略是有積極意義的。它超越了傳統的設備潤滑的定時換油和機械地照搬OEM規定的換油期，是在傳統設備潤滑基礎上的重要改進。特別是，相比較那些不知油液分析為何物，從不做油液分析，認為油液分析沒有用的企業，海螺水泥的做法高出一籌。即使在現在，我國能夠實施這一潤滑管理措施的企業亦不多見。 坊間相傳海螺水泥素以管理水平先進著稱，確非浪得虛名。 海螺水泥換油策略對設備壽命磨損和可靠性的影響 按質換油策略依據的是我國的有關換油標準。這些標準主要測試油品的變質和污染程度，以控制潤滑油的理化性能和污染在一定范圍內，從而起到保護設備，免于過度磨損甚至失效。這些標準基本不涉及對機器磨損狀態的評價。那么，海螺水泥的這種做法，即換油前取個樣，測試一下換油標準中規定的項目，到底對機器的保護效果如何？為此，我們從三類狀態油樣中各選擇1-2個有代表性的齒輪油樣品，進行了污染度和鐵譜磨損顆粒分析。 表2是這些油樣的換油檢測結果，污染度以及磨損顆粒分析結果。典型的磨損顆粒圖像列于圖3-5。 表2 抽檢樣品的分析數據 測試項目 從三類油樣中選擇的有代表性的樣品的試驗結果 換油指標 正常，繼續使用 達到換油指標 嚴重超標，換油太晚 外觀 正常 異常，輕度乳化，可見沉積物 異常，有異味，明顯沉積物和乳化 異常 黏度，cSt400C 增加5-10 增加5-10% 增加10-15% +15或-20 水分,% 0.10.2% 0.2% 0.5% 0.5 機械雜質, % 0.2-0.35% 0.5% 0.5% 0.5 銅片腐蝕(100,3h)/級 2b 3 b 3b 3 b級 梯姆肯OK值/N 133.4 133.4 133.4 133.4N ISO 污染度 ISO23/21/19-ISO24/22/20- 太臟，不能用自動顆粒計數儀 太臟，不能用自動顆粒計數儀 未列入 分析鐵譜 不正常的黏著和切削磨損，尺寸達100-200mm, 濃度超過正常水平 嚴重黏著和疲勞磨損顆粒伴有明顯的高溫氧化。嚴重的顆粒污染導致齒輪接觸表面的過度磨損和擦傷。 嚴重黏著和疲勞磨損顆粒，尺寸達200-500mm伴有嚴重的過熱氧化和擦傷痕跡。齒輪呈早期失效癥狀。 未列入 圖3 可繼續使用樣品中的磨損顆粒 磨損超過正常水平，導致齒輪箱壽命減短 圖4 應予換油的樣品中的磨損顆粒 磨損過高，嚴重降低齒輪壽命 圖5 嚴重超標油樣中的磨損顆粒 換油太晚造成齒輪過度磨損，并可能導致突發性失效 磨損分析的結果令人吃驚地表明，不論齒輪油處于何種狀態范圍，齒輪箱的磨損及表面損傷程度均已超出可以接受的水平： 45%的正常油樣：這些樣品所測指標均在換油標準范圍內。按照換油標準，這些樣品的理化性能和污染水平正常，可繼續使用。然而，按照現代設備潤滑的污染控制實踐，當水分增加到0.1%時，滾動軸承的使用壽命已降低了65%；而當潤滑油污染度從ISO18/16/13增加到ISO24/22/20時，齒輪箱壽命已降低了70%。顯然，海螺水泥早就應該采取措施，不讓水分和顆粒污染發展到這個地步，從而延長設備和潤滑油的使用壽命。更為有害的是，根據換油策略，海螺水泥認為這些設備正常，并不對這些潤滑油作任何維護措施，繼續使用，直至發展到接近甚或超出換油標準。 31%的應換油樣品： 更換這些潤滑油確實避免了不少設備的失效，也一定程度上免于過度磨損。但此時潤滑油的劣化和污染（水分0.5%，顆粒污染已太嚴重以至于超出自動顆粒計數儀的測量限度）已對設備造成更大損害。對這部分設備，海螺水泥的換油策略任憑水和雜質顆粒在潤滑油中安營扎寨，養虎為患，放縱嚴重污染的潤滑油肆虐設備。 24%的換得太晚樣品：顯然，這些樣品對應的是高的失效，降低了的設備使用壽命。 海螺水泥換油策略與現代設備潤滑的沖突 海螺水泥的按質換油策略是一種經過改良的傳統潤滑管理，本質上仍然是被動維修。圖6給出的是現代設備潤滑的主動維護策略。兩者之間最大的區別在于怎么動，主動控制潤滑狀態還是被油牽著走？不同的“動”法就導致兩種不同的結局：一個是等油“壞”了修（換油），一個是注重護，像愛護心臟與血液一樣關注機器和潤滑油。稍有感冒不適，就找出原因，及早排除，以永保健康。“修”與“護”僅一字之差，在理念，實踐和效益上卻天壤之別！ 海螺水泥的換油策略錯誤地理解和使用換油標準所設定的尺度或范圍作為潤滑管理的指導。殊不知，這些換油標準的主要功能在于防止潤滑油過度使用而導致設備失效。因此，這些換油標準規定的界限是潤滑油不可使用的極端狀態。 它既不能用來對設備潤滑進行狀態監測和控制，也不能幫助企業實現設備壽命周期內的維修成本最小化和生產效益最大化。 表3 列出了海螺水泥換油策略和主動性潤滑維護策略的十大差別。其關鍵區別在于：主動性潤滑維護基于效益最大化設立嚴格的控制指標，例如設定污染度為ISO17/15/12。這樣，早期的，處在萌芽階段的“小”問題，例如過濾器失效或堵塞等，就可能導致污染度升至ISO20/18/15。這個ISO20/18/15 低于換油標準中對應的機械雜質的0.5%，甚至小于0.1%。然而，它超出了設定的目標污染度ISO17/15/12。這個超標導致了過濾器故障的及時發現。工廠根據監測結果更換濾器。潤滑油恢復至目標范圍內，污染超標造成的輕度磨損剛露頭就被發祥和控制。如果采用換油標準中的機械雜質0.5%作為限度（注意：機械雜質0.5%意味著又太臟，已超過了自動顆粒計數儀的測量限度），這個故障就不能被發現，也就錯過了最佳的維護時刻。于是乎，顆粒污染導致磨損增加，磨損增加導致油溫增加，作為催化劑的金屬顆粒濃度增加，潤滑油氧化增加，。，由此形成惡性循環。等到顆粒濃度超過0.5%（機械雜質），潤滑油和設備已過了可逆故障階段，回天乏術，只有換油。 圖6 主動性潤滑維護策略 表3 兩種潤滑維護策略的全面比較 海螺水泥換油策略 主動性維護策略 1 為什么取樣分析？ 要不要換油 監測潤滑油和機器狀態，進而控制潤滑油狀態 2 什么時候取樣？ 設備臨近或已到計劃換油期 連續定期取樣 3 取幾次油樣？- 通常只取1個；為了看看該不該換油。 取決于設備和潤滑油壽命，通常連續取樣建立狀態變化趨勢 4 分析什么項目？ 嚴格按照有關換油標準中規定的項目測試。一般不做換油標準中未列入的分析項目。 潤滑油理化性能，固體和液體污染，以及機器磨損狀態監測等 5 怎么設立控制 指標？ 潤滑油“壞”到不能再用，基于潤滑事故和失效預防，僅對基本的理化性能和水分，雜質有要求。非常寬松 基于油和機器的壽命延長，強調早期發現早期根除。對油和機器全面嚴格設限，推動企業上臺階。 6 有無故障診斷和機器磨損狀態評價？ 僅僅測試數據。給出潤滑油是否超標，是否應該換油的結論。基本不涉及機器磨損狀態的評價。 測試數據和故障診斷。對油品性能，污染水平和來源，機器磨損嚴重度與磨損形式等進行評價并提供建議 7 能否進行趨勢分析？ 通常不可以。因為一次換油期只做1個油洋。對設備管理的指導價值有限 可進行油品的理化性變質趨勢分析，潤滑油污染能趨勢分析，以及機器磨損狀態的趨勢分析。基于趨勢分析可預測失效和指導維修等 8 分析技術的精度和先進性如何？ 基本的理化分析手段。大多使用手動測試，誤差較大。如水分和機械雜質的測量精度達不到狀態控制的目的。機械雜質的測量方法國外很少用。 主要采用KF法精密測量水分，激光自動顆粒計數儀測量固體顆粒污染度，各種磨損顆粒監測儀器，如等離子體發射光譜，鐵譜，PQ儀等現代化技術監測機器磨損，等等 9 工廠怎么看待分析結果？- 主要關注潤滑油是否超標。如果接近或超出標準則換油；如果沒有超出則繼續使用。 全面關注油和機器狀態，基于狀態指導維護，實現主動性狀態控制，將故障消除在早期的可逆階段，著眼于消除導致潤滑油更換設備失效的根源，實現現代設備潤滑管理 10 效果有什么不同？ 節省不必要的換油，避免潤滑油過度使用對設備的損害。對延長設備和潤滑油壽命，提高設備利用率的價值有限 可數倍延長潤滑油和機器使用壽命，達到設備全使用周期內的維修成本最小化和效益最大化 表面看來，海螺水泥換油策略所導致的種種弊端與理解和執行換油標準的偏差有關，但實質上反映的卻是我國企業設備管理層缺乏對現代設備潤滑的全面了解。很難設想，像海螺水泥這樣的注重管理，目光敏銳，敢為天下先的超大型企業，一旦了解了現代設備潤滑的全貌和價值后，能不全力推行嗎？ 上海潤道潤滑技術有限公司董事長丁光健博士簡介： 丁光健博士現為上海潤道潤滑技術有限公司董事長，澳大利亞lubrosoft潤滑-咨詢公司主管。他曾在廣州機械研究院從事磨損和潤滑監測達10年之久，后去澳大利亞MONASH大學獲機械工程博士學位并任該校維修技術學院教授級研究工程師。曾任澳大利亞BHP（必和比托）公司在全球100多個廠礦企業的潤滑技術首席咨詢師。 丁博士從事磨損顆粒分析的研究和現場應用已有27年之久，是國際公認的磨損顆粒分析權威，也是應邀參加起草ASTM（美國材料試驗學會）有關磨損顆粒識別的名詞術語標準工作的位國際專家中唯一的華人學者。他在1