电力安全|润滑油铁谱和光谱分析在电厂设备故障诊断中的应用

安防之家讯：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TOTALproslia32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10μm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)0.61.32.00.40.50.50.40.10.60.21.40.11.10.30.2
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30～1250较多疲劳剥落颗粒锡基白合金30～1000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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