1 前言     1964年底,H.P.Jost等15位專家受英國教育科研部的委托,組織一個工業組調查英國潤滑方面的教育與研究現狀及對工業的影響。調查結果于1966年初以“Jost報告”形式公開發表。同年,英國開始將摩擦、磨損和潤滑這三個相互關聯的技術歸類成一個新學科,稱為“摩擦、磨損、潤滑學”。牛津詞典委員會建議用一個新詞“Tribology”表示,我國翻譯為“摩擦學”,臺灣稱之為“摩潤學”,其含義均指摩擦、磨損和潤滑方面的科學技術。此后在英國和其他國家相繼成立了獨立的摩擦學會。     我國也是摩擦學研究起步較早的國家之一。1956年3月在全國向科學進軍的熱潮中,國務院科學規劃委員會制定的“1956~1967年科學技術遠景規劃綱要”中的57項重點科研任務中,在“研究延長機器和工具壽命”等重大科研任務中提出了有關“摩擦磨損與潤滑”方面的科研項目。在1962年中國科學院、中國機械工程學會在蘭州召開了第一屆全國摩擦磨損與潤滑研究工作報告會。從這次會議的論文中可以看出,我國當時在摩擦、潤滑和磨損領域已經取得一批高水平成果,而此時國際上還沒有出現摩擦學的概念。1979年3月在廣州召開的第二次全國摩擦磨損與潤滑學術討論會上,成立了中國機械工程學會摩擦學學會,討論制定了我國摩擦磨損潤滑學科的八年發展規劃、奮斗目標、主要措施及未來發展的建議等。     在40余年時間里,我國摩擦學的理論研究、生產實踐和工業應用發展極其迅速,與許多國家和國際組織的工作交流也很頻繁。在一些學校里設置了專門的學科,在中科院及產業部門、高校內逐步建立和發展了科研基地。     眾所周知,摩擦學的定義十分簡練:“它是研究相對運動中相互作用表面的理論與實踐的一門科學與技術”。就摩擦、磨損、潤滑三者的關系而言,摩擦是本質,磨損是摩擦的結果,潤滑是減少摩擦與磨損的有效措施。摩擦學的內涵十分豐富,它研究的主要內容概括起來可歸結為相互密切關聯的幾大分支:1、機理研究,2、材料研究,3、決定設備可靠性、維修性的現代設計,4、油液監測技術。本文重點闡述第四方面。
2 油液監測技術的發展歷程     油液監測是近年國內摩擦學研究與發展最快的熱點技術之一。它的突出特點在于應用性、實踐性、時效性極強。同時它對掌握這門技術人員的“臨床經驗”的依賴性也極強。因此,時至今日,國內油液監測技術的研究遠遠領先與它的工業應用。     自從1977年我國參加第二屆歐洲摩擦學國際會議的代表團首次將鐵譜分析技術帶回國內以來,已經有27年歷史了。我國在油液監測技術的研究和工業應用方面也取得了長足的發展和進步。鐵譜技術是20世紀70年代出現的一種設備工況監測和磨損分析的新技術。自80年代以來,它在我國引起了廣泛的興趣,鐵譜技術的研究和應用在我國取得了很大的進步。時至今日,中國無論是鐵譜儀器的占有率還是工業應用的成果,均居國際領先地位。1986年10月在廣州召開了第一屆全國鐵譜技術學術交流會。到1999年5月,在廣州召開了第五屆全國鐵譜技術會議。在那次會議上,討論了將鐵譜技術委員會更名為油液監測委員會事宜,以適應與國際接軌的需要。2002年11月在上海召開了第六屆全國油液監測技術會議。六屆會議均有論文集出版,顯示了我國在這一領域里取得的大量科研成果及該項技術工業應用的廣泛性。     我國油液監測技術的發展最初集中在鐵譜分析技術的應用研究上。從80年代初到90年代初是快速發展期。1979年世界各國擁有鐵譜儀69臺,美國占36臺,我國零臺;1983年世界各國擁有鐵譜儀169臺,美國占72臺,我國占12臺;而到1985年,我國鐵譜儀,包括國內產品,已近100臺,儀器總值為300~500萬元。我國鐵路、礦山、港口、冶金、石化、航運、電力、汽車制造等行業廣泛鐵譜分析技術,取得不少進展和成效。但當時也有不少單位在應用上碰到一些技術上的困難,儀器的使用率并不高,許多儀器處于閑置狀態。其中的主要問題還是對鐵譜分析的局限性認識不足,對它的適用工況、技術特點、應用范圍、發展方向缺乏明確的認識。鐵譜分析的最大特點在于它對大尺寸顆粒分析的突出貢獻上,這就決定了它最有效的應用是在異常磨損出現時,而相對于其它診斷手段而言,比較滯后。這也是國外鐵譜技術十年里發展相對緩慢的主要原因。      油液監測技術的發展與設備的管理與維修體制的演變是緊密相關的。美國最早提出的預防性維修(Preventive Maintenance),簡稱PM,就建立在摩擦學基礎上。20世紀50年代它又提出生產維修體制(Productive Maintenance),也簡稱為PM,則由四種具體維修方式構成,即,   維修預防(Maintenance Prevention),簡稱為MP   事后維修(Breakdown Maintenance),簡稱為BM   改善維修(Corrective Maintenance),簡稱為CM   預防維修(Preventive Maintenance),簡稱為PM     維修方式變革涉及了設備可靠性與維修性設計的理念。     20世紀60年代,日本開始重視設備的可靠性、可維修性設計,追求的最高目標是無維修設計。到70年代提出了全員生產維修制(Total Productive Maintenance),簡稱TPM,在世界范圍內得到承認,并在許多國家的企業中得到推行,取得了可觀的經濟效益。TPM的最大特點是全效率、全系統和全員參加,它提出的高水平設備管理應追求的目標為:   質量零缺陷  材料零庫存   安全零事故   工作零差錯   設備零故障     隨著設備向大型、微型、高速、重載、自動化、成套化、多功能化、環境節能性方向發展,20世紀70年代英國提出了“設備綜合工程學”的概念。它突出的特點是:   以追求設備壽命周期費用最經濟、設備綜合效率最高為目的;   設備綜合工程涉及工程技術、財務經濟和組織管理三方面,技術是基礎,管理是手段,經濟是目的;   強調研究的重點是可靠性與可維修性的設計上;  用系統論觀點對設備進行全壽命管理,設備管理立足于最根本的預防;  設備的設計、制造、使用費用的信息反饋。     設備綜合工程學對傳統的設備管理觀念沖擊很大,引起全世界的關注。     無論是美國、日本、英國,其設備管理和維修制度的變革無不與摩擦學密切相關,油液監測手段的應用起著重要的作用。     1987年我國制定的《設備管理條理》充分體現了設備綜合管理的思想與我國企業實踐的結合。該條例在全國范圍各行各業的廣泛推行反過來又推進了我國油液監測技術工業應用的發展。 由此可見,油液監測技術發展始終與設備的可靠性與維修性緊密相關,而它的研究又始終是建立在摩擦、磨損、潤滑基礎上。反之可見油液監測的多學科性、豐富性、實踐性也是十分突出的。
3 我國油液監測現狀 3.1 多種監測技術的聯合使用     如前所述,從80年代初至90年代初,國內的油液監測技術始終集中在鐵譜分析或鐵譜、光譜聯合分析上,手段單一,過于強調磨損元素趨勢變化分析和磨粒分析。近年來,大多數人的興趣仍集中在研究和發現設備異常磨損的現象。許多研究的課題仍集中在發動機磨合規范、磨粒圖象自動識別、基于油液監測的智能專家系統、及在線油液監測儀器的開發等。在這些領域里,研究課題重疊,熱點集中。自1986年10月至2002年11月,全國先后召開了5屆鐵譜技術會議,其中1994年第四屆會議與會人數最多,也是論文數量最多、水平最高的一次。也是從那時起,綜合診斷的提法漸漸多起來。自1999年第五屆會議之后,短短幾年里,在相關的期刊雜志上發表的涉及基于油液監測的摩擦學系統診斷技術的論文開始增多。這時,提起油液監測,多數人已能夠說出它的主要內容,包括理化分析、污染度測試、紅外光譜分析、發射光譜分析、鐵譜分析五個方面。詳細讀完這方面的論文后,給人的感覺是大多數論文的內容雷同,把五個方面按順序羅列、描述,而對這五方面分析技術的正確理解和深入探討及在監測實踐中如何靈活巧妙的組合卻顯得十分缺乏,甚至有些論點是錯誤的。     隨著設備向大型、微型、高速、重載、自動化、成套化、多功能化、環境節能性方向發展,設備的維修成本和停機損失也隨之急劇增加,因此對設備運行的可靠性和經濟性必然提出更高的要求,促使工業界將以實施狀態監測為舉措的視情維修提到了更為迫切的地位上。狀態監測與視情維修可有效地大幅度降低企業的生產成本,提高企業的經濟效益。傳統的設備維修方式是失效后修理和定期維修制,而先進的設備維修方式是對設備基于狀態監測的預知性保養維修。
3.2 油液監測的作用      設備的良好潤滑狀態可大大降低磨損失效,有效地延長設備使用壽命,減少停機損失。潤滑油好比是設備的血液,定期抽檢有代表性的在用油進行化驗如同醫生通過驗血進行病情診斷,準確找出生病部位,查明病因,對癥下藥,使病人及早恢復健康。油液監測通過油品分析檢驗手段,最終目的是保證設備長期穩定處于最佳運行狀態,預防和避免產生事故,特別是機損人亡的重大事故。
3.3 典型案例     案例1 南方某大型柴油機發電廠引進中速大功率柴油機數十臺,設備總值高達10多億美元。由于其惡劣的工作條件,在設備投入使用后不久即多次發生燒瓦、拉缸、曲軸斷裂的事故。這些事故造成的損失統計如下:一次燒瓦事故,僅換瓦費最低要5500馬克,一次拉缸損失最低要7~8萬人民幣。而最大的一次斷軸事故損失更高達330萬人民幣之多!這其中還未包括停機損失(以1萬馬力的單機機組為例。每停機1小時即損失人民幣1萬元。該廠裝機總容量為32.8萬千瓦)。這些事故及產生的后果,終于使該廠設備管理人員認識到油液監測的不可或缺的作用。自選擇了油液監測服務后,十余年來,科學的監測數據使該廠主要設備的各類故障得到了早期預報與預防,再未發生過重大設備事故。時至今日,這些設備已到事故多發期,更需堅持做好監測工作。該廠每年平均為每臺設備支付的監測費用不到1萬元,僅據96~98年3年統計,累計節約的備件維修費已超過1000余萬元。油品使用壽命延長了三倍多,節油費達240萬元。     案例2 某水電站一臺進口機組用的透平油,在設備安裝投入使用后不久即發現油品顏色迅速變深,Fe含量較高,雖經多次換油處理,仍未有改善,產生該現象的原因是什么?Fe是磨損引起的嗎?設備繼續運行可靠性有保障嗎?需做停機檢查嗎?通過油液監測,為這些問題找到了答案,設備安全運行有了保障。     案例3 某合資企業以550萬美元引進的自動生產線,是全廠的關鍵設備。使用的潤滑油主要為齒輪油和液壓油。油箱體積不大,一直執行定期換油制,每次換油費用并不高,而如果一旦發生意外停機和事故,將對全廠正常生產帶來嚴重后果,停機損失巨大。在第一次大修過后僅2個月時間即發現運行參數出現異常,面臨停機危險。該生產線停機1小時即損失人民幣3.2萬元。此時,設備管理人員求助于油液監測技術服務,在48小時內診斷結論出來了。問題得到了及時解決。而這樣的生產線在該廠共有5條,設備總值近3000萬美元。這次故障診斷為其它生產線的正常運行提供了寶貴的借鑒經驗。此次支付的監測費用僅1000多元。
    案例4某有色金屬礦以數十萬美元引進的地下采掘設備的齒輪傳動系統工作發生故障,并造成停機損失。通過油液監測,外商居然發現是由于設計上的疏忽造成的。供應商不僅為用戶重新更換了有關的部件,并賠償了停機損失。用戶對及時提供的油液監測服務十分滿意,并認識到它對企業效益的直接作用,從此對所有重要設備都采用狀態監測并以此建立了設備管理檔案,使設備常年處于良好運轉狀態。
4 目前存在的誤區 值得指出的是,目前國內在油液監測方面存在一些認識及實踐的誤區: (1) 將油液監測簡單地等同于油品質量常規檢測; (2) 以鐵譜或光、鐵譜聯用等較單一的手段取代油液狀態監測系統的豐富內涵; (3) 僅限于對用油量大的設備采用油液監測手段; (4) 是對監測數據的完整性和準確性重視不夠,片面強調趨勢分析和異常磨損分析,忽略常規分析和油質分析。     實際上,油液監測并不是多種檢測方法的簡單組合。它是一門涉及到摩擦學領域內多學科的綜合應用技術,是包括設備當前潤滑與磨損狀態二方面所構成的一個完整的監測系統。其核心在于:根據監測對象的結構特征與監測目標,恰當的選用不同的監測方法,以最經濟的方式(讓用戶化最少的檢測費用)達到最佳的監測效果(用戶獲取到最大的經濟效益)。油液監測也十分強調生產實踐和經驗的積累,豐富多彩的“臨床”實踐是積累經驗、提高診斷準確性的唯一途徑,也是保障油液監測取得最佳效果的重要基礎。
5 油液監測在中國實行產業化的必要性     在計劃經濟體制下,我國質檢機構由政府投資建設,隸屬于各條戰線的職能部門,如今隨著社會主義市場經濟體制的逐步建立,政府職能有了很大轉變,政企、政事分開已成必然。自1993年起國家有關部門就提出了質檢機構改革調整的思路與原則。加入WTO后,我國質檢機構的性質、作用和社會定位都必須與國際通行原則接軌。 這些原則主要有: (1) 在市場經濟條件下,質檢機構的社會定位是獨立的市場中介組織;質檢機構應具有獨立法人資格;必須真正和政府脫鉤,獨立承擔民事法律責任。 (2) 質檢機構在組織形式上按《公司法》的要求向合伙制和有限責任公司過渡,使這種鑒證類的中介機構最終走向民營化。 (3) 今后質檢機構的工作重心是以市場為導向,主要是接受社會委托檢驗。凡是取得資質認證的質檢機構均可承接產品質量認證,參與質量投訴和質量仲裁檢驗,為企業承擔產品售后、質量跟蹤服務等。這樣的質檢機構即通常所稱的商業化實驗室。有了這樣的機構,企業就不必再自己去建化驗檢測機構,完全可以委托商業化實驗室全方位提供整套的潤滑技術服務,達到減員、節能、環保和增效等目的。符合市場經濟條件下的社會化、專業化分工的原則。 建立一個高水平的油液監測實驗室必須具備以下四個條件: (1) 配備品質精良、功能齊全的各類油品檢驗儀器設備。 (2) 具有符合規范標準要求的,保證測試結果足夠準確的檢測能力。 (3) 具有一支經驗豐富的高素質、高水平的專家型油品監測技術隊伍。 (4) 具有獨立的法人資格、法律地位和必要的資質認證。 2000年6月在上海浦東新區正式注冊成立的上海潤凱油液監測有限公司,是中國首家從事設備潤滑與磨損狀態監測的商業實驗室,是為適應中國即將入世的現實需求而成立的,能與國際接軌并為國內外用戶提供高水平油液狀態監測技術服務的專業公司。該公司在成立不到兩年的時間里,已為船舶、港機、電廠、制造業、石化、外企等許多部門提供了急需的油液監測服務,預防了多起重大事故的發生,也為多起設備失效分析提供了寶貴的科學數據,并參與了涉外仲裁的工作,深受企業的歡迎。     目前,世界上的工業發達國家主要由商業化實驗室為企業提供油液監測服務,有著十分方便快捷的服務體系和較強的解決實際問題的能力,為社會和企業帶來了極大的效益。隨著我國市場經濟體制的不斷完善和發展,相信今后商業化油液監測實驗室在我國必然會呈現出快速發展的勢頭。
6 油液監測技術工業應用的展望 (1) 商業化油液監測作為油液監測技術的工業應用的主要模式獲得更廣泛的認同。 (2) 油液監測與振動監測、溫度監測和腐蝕監測等聯合應用,形成面向設備的綜合性設備狀態監測系統;在線油液監測、現場油液監測和非現場油液監測緊密配合,以獲取最大價值。 (3) 從大量的油液監測數據中提取設備或油品在真實使用條件下其結構、性能變化、衰退的知識,用于同類產品和下一代新產品的設計,推動“現代設計”思想的應用。 (4) 油液監測、潤滑和設備維修等方面的專家利用互聯網協同工作為客戶提供實時、多方位、持續的服務。 (5) 更多的油液監測方法進入國際、國內標準化機構的標準目錄。 (6) 更多的油液監測實驗室遵循“檢測和校準實驗室能力要求” (ISO/IEC 17025),以提升自身的能力。 (7) 油液監測在全面潤滑管理和設備狀態監測中的地位逐步提高。
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