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从海螺水泥集团500个油样的分析结果看企业设备润滑管理的误区

丁光健博士/上海润道润滑技术有限公司
设备换油是设备润滑维护和管理的重要内容和技术性决策。随着世界石油价格扶摇直上，润滑油价格也屡创新高。竞争导致的利润减少和润滑油成本的增加，迫使企业更加关注怎样才能在不使用高价格的润滑油的前提下，既能延长换油期又能延长设备使用寿命。鱼与熊掌，能否兼得？从传统的设备润滑理念看来，这个想法乍听似乎荒唐。然而，现代设备润滑却将之成为现实。本文根据海螺水泥在2005年送检的500个油样的分析结果，从理念，实践，技术和效益的各个层面对传统设备润滑与现代设备润滑的冲突进行深度解读，旨在让我国企业的设备管理层透过这一案例分析，了解传统设备润滑的弊端，领略现代设备润滑的独特魅力。

海螺水泥的设备换油策略

海螺水泥集团是我国超大型企业，世界第二大水泥生产企业。《世界水泥》杂志评论说“世界水泥看中国，中国水泥看海螺”，可见海螺水泥作为中国水泥龙头老大的影响力。

海螺水泥在几年前开始推行设备按质换油策略。 规定凡是润滑油容量在200升以上的设备，在接近或达到计划换油期时，应取润滑油样品，按照有关换油标准中的项目进行测试。只有油样分析结果达到或超出国家换油标准中规定的指标范围的设备才可换油，见图1。

图1 海螺水泥设备换油策略

按质换油策略依据的是国家或石化部门制定的换油标准。 例如，闭式齿轮油的换油标准（SH/T 0586-94）就是其中之一，见表1。

表1 CKC工业闭式齿轮油换油指标（SH/T 0586-94）

项目 换油指标 试验方法 项目 换油指标 试验方法
外观 异常 目测 机械杂质 /% ≥0.5 GB/T511
运动粘度变化率（40℃）/% ＞+15或-20 GB/T265 铜片腐蚀(100℃，3h） ≥2 b GB/T5096
水分/% ＞0.5 GB/T260 梯姆肯OK值 ≤133.4N GB/T11144

基于这种换油策略，海螺水泥集团在2005年共向上海润道公司合肥服务中心送检了500多个油样。所有油样均按换油标准规定的测试项目分析。根据换油标准，油样分析结果大致可分成三类状态：

可继续使用（正常样品）： 润滑油所有性能指标均在标准范围内，不需换油，继续使用；

应换油样品： 一项或多项指标接近或刚超出标准，及时换油；

早该换油样品： 一项或多项指标严重超标，现在换油已对设备造成损害，早就该换。例如，油样已严重乳化或肉眼已可观察到大量金属颗粒等均属此类。

500个油样的三类状态样品的统计结果示于图2。

图2 三类状态油样的统计结果
统计结果表明：

45%的设备不应换油。通过分析，这些按照时间或计划本应换油的设备可不必换油，节省了停机时间和润滑油成本；

31%的设备恰好到时该换油，避免了过早或过晚换油，提现了按质换油的价值；

24%的设备虽然该早换，但毕竟油液分析把这些问题拣出来了，避免了进一步的影响甚至失效。

显然，海螺实施的按质换油策略是有积极意义的。它超越了传统的设备润滑的定时换油和机械地照搬OEM规定的换油期，是在传统设备润滑基础上的重要改进。特别是，相比较那些不知油液分析为何物，从不做油液分析，认为油液分析没有用的企业，海螺水泥的做法高出一筹。即使在现在，我国能够实施这一润滑管理措施的企业亦不多见。

坊间相传海螺水泥素以管理水平先进著称，确非浪得虚名。

海螺水泥换油策略对设备寿命磨损和可靠性的影响

按质换油策略依据的是我国的有关换油标准。这些标准主要测试油品的变质和污染程度，以控制润滑油的理化性能和污染在一定范围内，从而起到保护设备，免于过度磨损甚至失效。这些标准基本不涉及对机器磨损状态的评价。那么，海螺水泥的这种做法，即换油前取个样，测试一下换油标准中规定的项目，到底对机器的保护效果如何？为此，我们从三类状态油样中各选择1-2个有代表性的齿轮油样品，进行了污染度和铁谱磨损颗粒分析。 表2是这些油样的换油检测结果，污染度以及磨损颗粒分析结果。典型的磨损颗粒图像列于图3-5。

表2 抽检样品的分析数据

测试项目 从三类油样中选择的有代表性的样品的试验结果 换油指标
正常，继续使用 达到换油指标 严重超标，换油太晚
外观 正常 异常，轻度乳化，可见沉积物 异常，有异味，明显沉积物和乳化 异常
黏度，cSt@400C 增加5-10％ 增加5-10% 增加10-15% ＞+15或-20
水分,% 0.1－0.2% ＞0.2% 0.5－２% ＞0.5
机械杂质, % 0.2-0.35% 0.5% ＞0.5% ≥0.5
铜片腐蚀(100℃,3h)/级 <2b 3 b ＞3b 3 b级
梯姆肯OK值/N ＞133.4 ＞133.4 ＜133.4 ≤133.4N
ISO 污染度 ISO23/21/19-ISO24/22/20- 太脏，不能用自动颗粒计数仪 太脏，不能用自动颗粒计数仪 未列入
分析铁谱 不正常的黏着和切削磨损，尺寸达100-200mm, 浓度超过正常水平 严重黏着和疲劳磨损颗粒伴有明显的高温氧化。严重的颗粒污染导致齿轮接触表面的过度磨损和擦伤。 严重黏着和疲劳磨损颗粒，尺寸达200-500mm伴有严重的过热氧化和擦伤痕迹。齿轮呈早期失效症状。 未列入

图3 可继续使用样品中的磨损颗粒
磨损超过正常水平，导致齿轮箱寿命减短 图4 应予换油的样品中的磨损颗粒
磨损过高，严重降低齿轮寿命 图5 严重超标油样中的磨损颗粒
换油太晚造成齿轮过度磨损，并可能导致突发性失效

磨损分析的结果令人吃惊地表明，不论齿轮油处于何种状态范围，齿轮箱的磨损及表面损伤程度均已超出可以接受的水平：

45%的正常油样：这些样品所测指标均在换油标准范围内。按照换油标准，这些样品的理化性能和污染水平正常，可继续使用。然而，按照现代设备润滑的污染控制实践，当水分增加到0.1%时，滚动轴承的使用寿命已降低了65%；而当润滑油污染度从ISO18/16/13增加到ISO24/22/20时，齿轮箱寿命已降低了70%。显然，海螺水泥早就应该采取措施，不让水分和颗粒污染发展到这个地步，从而延长设备和润滑油的使用寿命。更为有害的是，根据换油策略，海螺水泥认为这些设备正常，并不对这些润滑油作任何维护措施，继续使用，直至发展到接近甚或超出换油标准。

31%的应换油样品： 更换这些润滑油确实避免了不少设备的失效，也一定程度上免于过度磨损。但此时润滑油的劣化和污染（水分0.5%，颗粒污染已太严重以至于超出自动颗粒计数仪的测量限度）已对设备造成更大损害。对这部分设备，海螺水泥的换油策略任凭水和杂质颗粒在润滑油中安营扎寨，养虎为患，放纵严重污染的润滑油肆虐设备。

24%的换得太晚样品：显然，这些样品对应的是高的失效，降低了的设备使用寿命。

海螺水泥换油策略与现代设备润滑的冲突

海螺水泥的按质换油策略是一种经过改良的传统润滑管理，本质上仍然是被动维修。图6给出的是现代设备润滑的主动维护策略。两者之间最大的区别在于怎么动，主动控制润滑状态还是被油牵着走？不同的“动”法就导致两种不同的结局：一个是等油“坏”了修（换油），一个是注重护，像爱护心脏与血液一样关注机器和润滑油。稍有感冒不适，就找出原因，及早排除，以永保健康。“修”与“护”仅一字之差，在理念，实践和效益上却天壤之别！

海螺水泥的换油策略错误地理解和使用换油标准所设定的尺度或范围作为润滑管理的指导。殊不知，这些换油标准的主要功能在于防止润滑油过度使用而导致设备失效。因此，这些换油标准规定的界限是润滑油不可使用的极端状态。 它既不能用来对设备润滑进行状态监测和控制，也不能帮助企业实现设备寿命周期内的维修成本最小化和生产效益最大化。

表3 列出了海螺水泥换油策略和主动性润滑维护策略的十大差别。其关键区别在于：主动性润滑维护基于效益最大化设立严格的控制指标，例如设定污染度为ISO17/15/12。这样，早期的，处在萌芽阶段的“小”问题，例如过滤器失效或堵塞等，就可能导致污染度升至ISO20/18/15。这个ISO20/18/15 低于换油标准中对应的机械杂质的0.5%，甚至小于0.1%。然而，它超出了设定的目标污染度ISO17/15/12。这个超标导致了过滤器故障的及时发现。工厂根据监测结果更换滤器。润滑油恢复至目标范围内，污染超标造成的轻度磨损刚露头就被发祥和控制。如果采用换油标准中的机械杂质0.5%作为限度（注意：机械杂质0.5%意味着又太脏，已超过了自动颗粒计数仪的测量限度），这个故障就不能被发现，也就错过了最佳的维护时刻。于是乎，颗粒污染导致磨损增加，磨损增加导致油温增加，作为催化剂的金属颗粒浓度增加，润滑油氧化增加，。。。。。，由此形成恶性循环。等到颗粒浓度超过0.5%（机械杂质），润滑油和设备已过了可逆故障阶段，回天乏术，只有换油。

图6 主动性润滑维护策略

表3 两种润滑维护策略的全面比较

海螺水泥换油策略 主动性维护策略
1 为什么取样分析？ 要不要换油 监测润滑油和机器状态，进而控制润滑油状态
2 什么时候取样？ 设备临近或已到计划换油期 连续定期取样
3 取几次油样？- 通常只取1个；为了看看该不该换油。 取决于设备和润滑油寿命，通常连续取样建立状态变化趋势
4 分析什么项目？ 严格按照有关换油标准中规定的项目测试。一般不做换油标准中未列入的分析项目。 润滑油理化性能，固体和液体污染，以及机器磨损状态监测等
5 怎么设立控制 指标？ 润滑油“坏”到不能再用，基于润滑事故和失效预防，仅对基本的理化性能和水分，杂质有要求。非常宽松 基于油和机器的寿命延长，强调早期发现早期根除。对油和机器全面严格设限，推动企业上台阶。
6 有无故障诊断和机器磨损状态评价？ 仅仅测试数据。给出润滑油是否超标，是否应该换油的结论。基本不涉及机器磨损状态的评价。 测试数据和故障诊断。对油品性能，污染水平和来源，机器磨损严重度与磨损形式等进行评价并提供建议
7 能否进行趋势分析？ 通常不可以。因为一次换油期只做1个油洋。对设备管理的指导价值有限 可进行油品的理化性变质趋势分析，润滑油污染能趋势分析，以及机器磨损状态的趋势分析。基于趋势分析可预测失效和指导维修等
8 分析技术的精度和先进性如何？ 基本的理化分析手段。大多使用手动测试，误差较大。如水分和机械杂质的测量精度达不到状态控制的目的。机械杂质的测量方法国外很少用。 主要采用K—F法精密测量水分，激光自动颗粒计数仪测量固体颗粒污染度，各种磨损颗粒监测仪器，如等离子体发射光谱，铁谱，PQ仪等现代化技术监测机器磨损，等等
9 工厂怎么看待分析结果？- 主要关注润滑油是否超标。如果接近或超出标准则换油；如果没有超出则继续使用。 全面关注油和机器状态，基于状态指导维护，实现主动性状态控制，将故障消除在早期的可逆阶段，着眼于消除导致润滑油更换设备失效的根源，实现现代设备润滑管理
10 效果有什么不同？ 节省不必要的换油，避免润滑油过度使用对设备的损害。对延长设备和润滑油寿命，提高设备利用率的价值有限 可数倍延长润滑油和机器使用寿命，达到设备全使用周期内的维修成本最小化和效益最大化

表面看来，海螺水泥换油策略所导致的种种弊端与理解和执行换油标准的偏差有关，但实质上反映的却是我国企业设备管理层缺乏对现代设备润滑的全面了解。很难设想，像海螺水泥这样的注重管理，目光敏锐，敢为天下先的超大型企业，一旦了解了现代设备润滑的全貌和价值后，能不全力推行吗？

上海润道润滑技术有限公司董事长丁光健博士简介：

丁光健博士现为上海润道润滑技术有限公司董事长，澳大利亚lubrosoft润滑-咨询公司主管。他曾在广州机械研究院从事磨损和润滑监测达10年之久，后去澳大利亚MONASH大学获机械工程博士学位并任该校维修技术学院教授级研究工程师。曾任澳大利亚BHP（必和比托）公司在全球100多个厂矿企业的润滑技术首席咨询师。

丁博士从事磨损颗粒分析的研究和现场应用已有27年之久，是国际公认的磨损颗粒分析权威，也是应邀参加起草ASTM（美国材料试验学会）有关磨损颗粒识别的名词术语标准工作的２６位国际专家中唯一的华人学者。他在1998年开发的《磨损颗粒图谱》已成为全球700多个油液分析和状态监测实验室，包括波音、埃克森－美孚、卡特皮勒、ＳＫＦ和美国军方等的磨损颗粒分析指南。

丁光健博士在1999-2005期间为世界最大的矿业资源公司——必和比托公司开发了系统的公司内部教材，培训了近2000人，并成功地配合国际设备润滑协会（ICML）在新加坡和马来西亚举办了十多届设备润滑分析师（ MLA）培训课程。“设备润滑与故障诊断”系列课程自2005年推出以来，已在国内成功举办了9届公共课程和10场现场培训，超过700人接受了培训，获得了企业和同行的高度评价和广泛认可。