現(xiàn)代油液分析技術(shù)在煤礦設(shè)備管理中的運(yùn)用

現(xiàn)代油液分析技術(shù)在煤礦設(shè)備管理中的運(yùn)用

Summary：油液分析技術(shù)，是以油液分析為手段，通過對(duì)在用油液的磨粒檢測(cè)、污染度檢測(cè)、理化性能檢測(cè)、元素分析等，對(duì)煤礦設(shè)備進(jìn)行在用油使用狀況實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控、預(yù)測(cè)與診斷，并提出管理措施和維修決策的技術(shù)。Keys：煤礦設(shè)備;油液監(jiān)測(cè)系統(tǒng);開發(fā)與應(yīng)用1引言油液監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種主要通過油液理化性能檢測(cè)、污染度檢測(cè)和元素分析等油液分析手段，對(duì)機(jī)械設(shè)備的在用油使用狀況實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控、診斷與預(yù)測(cè)的技術(shù)，是設(shè)備潤滑狀態(tài)監(jiān)測(cè)和磨損故障診斷的重要技術(shù)手段。引進(jìn)油液監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，制定相應(yīng)的預(yù)防性檢修措施，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的事后維修、周期性維修到根據(jù)監(jiān)測(cè)信息主動(dòng)維修模式的轉(zhuǎn)變。油液分析技術(shù)主要用于對(duì)設(shè)備的潤滑狀態(tài)和磨損狀態(tài)進(jìn)行分析，其常用技術(shù)手段很多，針對(duì)煤礦設(shè)備的工況特點(diǎn)和在用油品種類。其中設(shè)備潤滑狀態(tài)的分析采用油液常規(guī)理化分析技術(shù)、顆粒污染度檢測(cè)和紅外光譜分析技術(shù)。油液常規(guī)理化分析技術(shù)檢測(cè)油液質(zhì)量的不同指標(biāo)，包括油液的黏度、水分、酸值和閃點(diǎn)等；顆粒污染度檢測(cè)油液中固體顆粒的含量，獲得污染顆粒的粒度分布；紅外光譜分析技術(shù)檢測(cè)油液中添加劑的變化，包括添加劑的氧化程度和硝化程度。設(shè)備磨損狀態(tài)的分析采用發(fā)射光譜光譜分析技術(shù)、鐵譜分析技術(shù)和磨粒定量分析技術(shù)。光譜分析技術(shù)檢測(cè)磨損顆粒的成分和含量；鐵譜分析通過對(duì)磨粒的識(shí)別判斷設(shè)備磨損的類型和原因；磨粒定量分析檢測(cè)出設(shè)備的磨損總量，得到PQ指數(shù)【1】。2油液分析技術(shù)分類2.1油液鐵譜分析開展油液監(jiān)測(cè)工作，要求充分利用鐵譜儀設(shè)備，需在制譜操作時(shí)進(jìn)行充分的油樣轉(zhuǎn)移，讓油液得以從定量移液管中向磁頭轉(zhuǎn)移，在此基礎(chǔ)上開展一系列監(jiān)測(cè)作業(yè)，高質(zhì)量完成清洗、制譜、甩干等一系列作業(yè)。需輕取集油筒裝置，充分的拉桿操作，使空氣全部進(jìn)入密封環(huán)中，同時(shí)，要求檢測(cè)人員依次取下并晾干譜片，在此基礎(chǔ)上使用顯微鏡進(jìn)行分析。最后，需結(jié)合磁場(chǎng)力的實(shí)際沉積情況確定相應(yīng)的油樣內(nèi)部磨粒狀態(tài)，確保磨粒的鐵磁性和順磁性情況，讓殘油得以從基片邊緣處充分甩出，在結(jié)束殘油采集作業(yè)后，要求充分利用導(dǎo)流管，將殘余的油液排到貯油杯中【2】。2.2黏度測(cè)定技術(shù)采取黏度測(cè)定技術(shù)檢測(cè)，則要求積極用運(yùn)動(dòng)黏度測(cè)定儀裝備，實(shí)現(xiàn)對(duì)于油樣狀態(tài)的充分監(jiān)測(cè)，確定油樣在40℃環(huán)境中的運(yùn)行狀態(tài)。一旦潤滑油表現(xiàn)出良好的黏度優(yōu)勢(shì)，則可能相應(yīng)增加機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力，使其難以移動(dòng)到潤滑間隙位置處【3】。如其中的黏度指標(biāo)較小，則可能直接影響潤滑膜的應(yīng)用效果，導(dǎo)致設(shè)備性能較差。此外，要求充分關(guān)注實(shí)際檢測(cè)溫度，選用有良好性能的黏度計(jì)裝置進(jìn)行油樣檢測(cè)，需在正式開展試樣黏度檢測(cè)前展開全面清理毛細(xì)管，同時(shí)，利用溶劑油進(jìn)行洗滌，并烘干玻璃氣流烘干器裝置中的毛細(xì)管。最后，需要保持恒溫的水浴環(huán)境，將毛細(xì)管放置在此類環(huán)境中15min左右。2.3泡沫特性技術(shù)實(shí)施油液監(jiān)測(cè)，要求相關(guān)檢測(cè)人員積極關(guān)注油樣的泡沫性能，充分利用抗泡劑材料，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的煤礦設(shè)備管理，全面消除其中的泡沫【4】。一般而言，泡沫特性的產(chǎn)生條件較特殊，其中可能涉及空氣釋放值指標(biāo)，要求相關(guān)檢測(cè)人員在全面分析空氣能力條件值的基礎(chǔ)上，明確油樣的變化情況，充分關(guān)注抗燃油的表面活性性能。而抗燃油的活性狀態(tài)可能受到材料污染水平及劣化水平的影響，要求相關(guān)檢測(cè)技術(shù)人員及時(shí)清除其中的污染源隱患問題，選用具有更佳性能的吸附過濾器芯。2.4水分測(cè)定技術(shù)采取水分測(cè)定技術(shù)進(jìn)行處理，需充分利用水分測(cè)定器裝置實(shí)施含水率檢測(cè)，在其中混合一定量的混合溶劑油，并在此基礎(chǔ)上實(shí)施蒸餾測(cè)定，明確其中的水分含量情況。如果潤滑油中的水分含量過多，可能直接影響油膜的形成過程，導(dǎo)致潤滑效率相對(duì)較低。同時(shí)，潤滑油中的水分含量過多，也可能直接增加潤滑油內(nèi)部腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重銹蝕，造成嚴(yán)重的油路堵塞。一旦潤滑油中的添加劑數(shù)量過多，其中含有過多的水分，也可能引發(fā)嚴(yán)重的潤滑油故障。2.5酸值測(cè)定技術(shù)充分利用油品酸值測(cè)定儀器，采取化學(xué)分析法展開對(duì)于油樣酸值的檢測(cè)，需相關(guān)技術(shù)人員積極使用沸騰乙醇材料，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于試樣成分的充分分離，抽離出其中的酸性成分，同時(shí)，使用氫氧化鉀乙醇溶液實(shí)施滴定處理【5】。在結(jié)束檢測(cè)作業(yè)后，可得到相應(yīng)的潤滑油酸值情況，需據(jù)此判定油品質(zhì)量狀態(tài)。如長期使用油品，則可能相應(yīng)增加所測(cè)指標(biāo)的酸值狀態(tài)，需充分關(guān)注潤滑油的酸值指標(biāo)，并定期更換油品。2.6閃點(diǎn)測(cè)定技術(shù)需積極采取閃點(diǎn)測(cè)定技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于油樣的加熱處理，讓油樣蒸汽得以與空氣充分混合，發(fā)現(xiàn)其中存在的火焰閃火問題，同時(shí)，將閃火最低溫度視作閃點(diǎn)。需持續(xù)加熱溶液，使其被火焰點(diǎn)燃，并將溶液燃燒時(shí)間保持在5s以上，其中的最低溫度定義為燃點(diǎn)。3油液分析技術(shù)在煤礦設(shè)備管理方案3.1油液監(jiān)測(cè)架構(gòu)針對(duì)機(jī)械設(shè)備中的潤滑油液實(shí)施監(jiān)測(cè)，需要充分關(guān)注實(shí)驗(yàn)室要求，結(jié)合相應(yīng)的水電條件和施工規(guī)范開展監(jiān)測(cè)，以保持良好的換氣條件，提升環(huán)境的通風(fēng)質(zhì)量，充分保障監(jiān)測(cè)人員的人身安全。此外，需由專門的管理監(jiān)測(cè)人員開展專業(yè)性的設(shè)備油液監(jiān)測(cè)，使煤礦設(shè)備維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3.2油液監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)操作流程首先，需充分管理各類煤礦井下機(jī)械設(shè)備，高效完成油液樣品采集作業(yè)，并由專業(yè)檢測(cè)技術(shù)人員理化監(jiān)測(cè)。通過鐵譜磨粒分析的方式，獲取所需的油液品質(zhì)信息，同時(shí)，明確設(shè)備的磨損顆粒特征;其次，在獲取具體的油液監(jiān)測(cè)參數(shù)后，要求結(jié)合具體的故障診斷判斷依據(jù)和油液監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)實(shí)施全面比對(duì)，確定相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)信息。3.3油液監(jiān)測(cè)內(nèi)容第一，要求充分利用“油－磨屑”材料，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的油液監(jiān)測(cè)。開展油液監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，要求積極做好實(shí)驗(yàn)室設(shè)備處理，明確室內(nèi)的水路、電路運(yùn)行狀態(tài)，并據(jù)此實(shí)施深入的潤滑油理化性能檢查，以明確設(shè)備的磨粒性能【6】。第二，需積極關(guān)注油液監(jiān)測(cè)規(guī)范要求，結(jié)合具體的理化指標(biāo)信息，依據(jù)實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)范要求展開對(duì)于實(shí)驗(yàn)室機(jī)械設(shè)備種類、油液類型及操作環(huán)境的全面管理，確定最具針對(duì)性的油液監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)油品質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)定，同時(shí)，開展高質(zhì)量的潤滑油質(zhì)量分析，以便精準(zhǔn)判定相應(yīng)的油品質(zhì)量信息。最后，應(yīng)盡量避免使用劣質(zhì)油品，保持良好的機(jī)械設(shè)備潤滑狀態(tài)，降低設(shè)備磨損風(fēng)險(xiǎn)。第三，要求積極關(guān)注實(shí)際的油液監(jiān)測(cè)流程，按照實(shí)驗(yàn)室操作標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)潤滑油取樣、油液理化指標(biāo)檢測(cè)、機(jī)械設(shè)備規(guī)范等系列操作流程。第四，用合理的機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)，監(jiān)測(cè)管理關(guān)鍵設(shè)備，要求充分用失效判據(jù)研究和鐵譜診斷的研究技術(shù)手段，充分確保設(shè)備管理和施工質(zhì)量。應(yīng)用油液鐵譜分析技術(shù)手段，可進(jìn)行精準(zhǔn)的設(shè)備工況監(jiān)測(cè)，并將重型設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備采掘當(dāng)作主要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，以便及時(shí)排除設(shè)備安全隱患問題。同時(shí)，需充分利用各類減速箱設(shè)備，并將其作為主要的油液時(shí)效判定依據(jù)，明確設(shè)備的實(shí)際磨損情況。第五，采取“油－磨屑”分析技術(shù)進(jìn)行管理，需積極利用計(jì)算機(jī)軟件展開對(duì)于鐵譜圖像和油樣數(shù)據(jù)信息的充分分析，同時(shí)，需借助在線分析系統(tǒng)開展高質(zhì)量的分析作業(yè)，明確實(shí)際的鐵譜信息。4提高油液分析技術(shù)在煤礦設(shè)備管理運(yùn)用的措施4.1配備品質(zhì)精良、功能齊全的各類油品檢查儀器設(shè)備，具備檢測(cè)項(xiàng)目多、數(shù)量大、速度快等特點(diǎn)，為快速判斷故障提供準(zhǔn)確及時(shí)的數(shù)據(jù)。硬件設(shè)施除需配備發(fā)射光譜、紅外光譜、鐵譜、顆粒計(jì)數(shù)等磨損污染顆粒監(jiān)測(cè)儀器外，還需配備黏度、閃點(diǎn)、水分、總酸值、總堿值、傾點(diǎn)、泡沫、不溶物、機(jī)械雜質(zhì)等常規(guī)油品檢測(cè)手段。軟件方面：第一，建立實(shí)驗(yàn)室及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)局域網(wǎng)，將主要設(shè)備如采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、主通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及油品檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)電科及主要礦領(lǐng)導(dǎo)，以便相應(yīng)采取措施；第二，建立功能齊全的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和報(bào)告生成系統(tǒng)，生成各種格式的油液監(jiān)測(cè)報(bào)告；第三，建立基于專家知識(shí)的計(jì)算機(jī)智能診斷系統(tǒng)，提高判斷問題的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。4.2應(yīng)當(dāng)具有符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，保證測(cè)試結(jié)果足夠準(zhǔn)確的檢測(cè)能力，考慮到經(jīng)濟(jì)性，以最少的檢測(cè)項(xiàng)目達(dá)到最佳監(jiān)測(cè)效果；對(duì)于具有國家標(biāo)準(zhǔn)以及ISO和ASTM等國際標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行檢測(cè)，以保證監(jiān)測(cè)診斷結(jié)論的科學(xué)性和合理性。4.3應(yīng)當(dāng)建立具有豐富經(jīng)驗(yàn)積累的高素質(zhì)、高水平的專家型油品監(jiān)測(cè)技術(shù)隊(duì)伍。通過與高等院校和科研院所合作，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)，同時(shí)具有在油液監(jiān)測(cè)和診斷實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)人員，并在解決實(shí)際問題的過程中不斷發(fā)揮專業(yè)人員的技術(shù)價(jià)值。5油液分析技術(shù)在煤礦設(shè)備管理中的運(yùn)用案例5.1所使用的是CAAM——2001型多功能原子吸收光譜儀本儀器主要用來分析金屬元素、半金屬元素和堿土元素，部分非金屬元素和有機(jī)物質(zhì)則可用分子吸收法來做。5.2主要儀器及試劑PERKIN—ELMER3100型原子吸收分光光度計(jì)，HGA—600型石墨爐，AS一60型自動(dòng)進(jìn)樣器，L'vov平臺(tái)石墨管，鉛、錦空心陰極燈。鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：由國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供。1.00ml溶液含1.00mg鉛。使用時(shí)以0.2%硝酸溶液逐級(jí)稀釋成1.00mL含O，050y8鉛的標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液：由國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供。1.00mL溶液含1.00mg鎬。使用時(shí)以0.2%硝酸溶液逐級(jí)稀釋成1.00mL含0.020yg鎬的標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。實(shí)驗(yàn)中所用稀釋溶解劑，為純水為Milli—Q超純水。5.3實(shí)驗(yàn)方法稱取液壓油樣品2.0g于100ml燒杯中，溶劑水20mL，稀釋后轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中（若有不溶物應(yīng)過濾除去），定容，搖勻。此溶液供側(cè)鎬用；再取該溶液10.00ml定容至100mL，此溶液供測(cè)鉛用。5.4樣品測(cè)定分別取樣品、基體改進(jìn)劑磷酸二氫銨溶液于自動(dòng)進(jìn)樣器的樣品杯電由自動(dòng)進(jìn)樣器吸取20ul樣品、5ul改進(jìn)劑于石墨爐中進(jìn)行測(cè)定，由工作曲線計(jì)算樣品中鉛和銅的含量。5.5工作曲線的繪制分別取1.00mL含0.050ug鉛、0.020ug銅的鉛、錦標(biāo)準(zhǔn)使用溶液于自動(dòng)進(jìn)樣器的樣品杯中，由進(jìn)樣器分取4、8、12、16、204使用液，16、12、8、4、0.1、0.2%硝酸溶液，各加入54基體改進(jìn)劑，按以下的工作條件進(jìn)行測(cè)定，繪制鉛和銅的工作曲線。必須對(duì)設(shè)備的在用油狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高潤滑油的質(zhì)量，減少換油的周期，節(jié)省維修的費(fèi)用，提高設(shè)備的使用壽命。所以對(duì)于潤滑油的使用狀況要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，提早采取有效的措施預(yù)防和處理。通過分析潤滑油性能參數(shù)的變化可以間接了解機(jī)械主要部位的工作狀態(tài)，及時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作情況。通過對(duì)油品自身劣化和污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有利于及時(shí)消除設(shè)備的故障隱患，延長設(shè)備的大修周期。其次，早期油液監(jiān)測(cè)以監(jiān)測(cè)診斷設(shè)備的磨損故障為目的，其技術(shù)方法以鐵譜技術(shù)為代表。目前油液分析技術(shù)已從早期的油樣分析和磨屑逐步過渡到現(xiàn)代在線油液監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)代在油液監(jiān)測(cè)技術(shù)將潤滑油和機(jī)械設(shè)備視作統(tǒng)一的整體，強(qiáng)調(diào)從摩擦學(xué)角度出發(fā)考察潤滑失效和設(shè)備故障。而通過分析潤滑油的理化指標(biāo)和摩擦學(xué)性能指標(biāo)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)設(shè)備發(fā)生磨損故障的發(fā)展趨勢(shì)。6煤礦設(shè)備管理油液分析技術(shù)的發(fā)展方向隨著煤礦設(shè)備的持續(xù)優(yōu)化，也相應(yīng)推動(dòng)油液分析技術(shù)的發(fā)展，使其得到充分優(yōu)化變革。需以傳統(tǒng)的油液分析技術(shù)為前提，確定現(xiàn)代油液分析技術(shù)的未來發(fā)展方向，以推動(dòng)油液分析技術(shù)的發(fā)展。需要以原有的油液分析技術(shù)為前提，充分彰顯技術(shù)的實(shí)時(shí)性特征，以相應(yīng)提高對(duì)于設(shè)備狀態(tài)及維護(hù)保養(yǎng)工作的要求。除此之外，要求以延長設(shè)備使用周期為基礎(chǔ)，積極探索更為先進(jìn)的油液分析技術(shù)，以更好應(yīng)對(duì)惡劣的環(huán)境特點(diǎn)，充分節(jié)約資源，同時(shí)，降低油液損耗量，充分簡化作業(yè)流程，進(jìn)而促進(jìn)油液分析技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的整合，以精準(zhǔn)把握煤礦設(shè)備管理的全過程【7】。7結(jié)束語現(xiàn)階段油液監(jiān)測(cè)體系在煤礦綜采設(shè)備的運(yùn)行中廣泛的應(yīng)用，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題，提早制定出預(yù)防對(duì)策。在油液監(jiān)測(cè)體系中，應(yīng)該掌握科學(xué)的監(jiān)測(cè)方法，利用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。Reference:［1］黃江瑞．現(xiàn)代油液分析技術(shù)在煤礦設(shè)備管理中的運(yùn)用［J］．中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2021，41(20):186－188．［2］劉昶乾．基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的煤礦機(jī)電設(shè)備預(yù)知維修管理淺探［J］．產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究，2019(07):122－124[3]張新城.采煤機(jī)潤滑磨損監(jiān)測(cè)及故障診斷［