史俊杰，唐 磊，沈 涛，王 熠，周 峰，黄继斌

（红云红河烟草（集团）有限公司红河卷烟厂，云南红河 652399）

0 引言

烟草设备在行业固定资产中占有较大的比重，但基于油液分析的设备润滑管理技术仍为空白。润滑油在卷烟设备运行中起到润滑、调速、散热、清洗、防锈等作用。在近两年的设备维修和检修工作中发现，设备箱体内部摩擦副的磨损、润滑油的污染、设备箱体内部轴承的损坏现象时常发生，所造成的长时间维修严重制约了设备运行效率。润滑油的分析和监测在矿山、电网、航空航天等领域广泛应用[1-4]，通过图像分析法、光谱法、铁谱法等方法，采用多功能磨粒分析仪、黏度仪、水分仪等设备[5]，利用人工神经网络、线性判别分析、小波变换等算法对数据进行分析，可以实现润滑油品品质判断和故障预警[6-12]。随着烟草行业经济结构的调整和优化，烟草设备逐步朝着智能化、自动化、系统化的方向发展，作为设备状态维护手段，油液监测和润滑管理发挥着重要作用，因此对卷烟设备润滑油分析和监测是一个重要的研究方向。

1 卷烟设备润滑特点

1.1 按期换油

设备箱体内部的零部件之间发生相对运动时，润滑油（脂）在各零件之间形成了油膜，避免了零部件之间直接接触，极大降低了直接接触的摩擦副造成的零部件磨损。行业内卷烟设备普遍采用定期加注或更换润滑油的方式，润滑油的费用支出，不足设备维修费用的1%，但设备出厂后的使用寿命与设备润滑紧密相关，同时设备由于润滑不足导致的维修费用约占10%。

以ZJ17-GDX2 机型为例，设备润滑点为60 余个，换油周期为6 个月到3 年不等。随着设备的运行，润滑油的理化指标，主要包括黏度、酸值和氧化指数等将发生改变，同时润滑油可能会被水分、颗粒等污染，导致设备磨损和润滑油使用寿命降低。

1.2 润滑油指标对设备的影响

1.2.1 润滑油黏度指标

润滑油的黏度指标是确定油品符合某种型号的重要依据，也是检测新油质量、设备选用的重要指标和主要依据，确保润滑油黏度处于稳定范围，可以保证机械设备正常、可靠地运行。润滑油黏度主要影响：一是黏度增大会影响电机功率、降低则造成电机启动困难、降低油膜支撑能力；二是随着黏度增大，因循环速度变慢，通过滤清器次数减少，造成洗涤作用、冷却作用下降；三是黏度降低后，油膜易破裂，从而造成润滑不足而发生部件磨损；四是密封作用受到影响；五是加大润滑油的消耗量。

1.2.2 润滑油水分指标

润滑油中的水分对油品的理化性质产生不同程度的影响：一是会促使油品乳化，破坏润滑油油膜，使润滑效果变差，产生异常磨损；二是能促使油品氧化，增加油泥，加速有机酸对金属的腐蚀作用，锈蚀设备；三是能使油中添加剂发生水解反应而失效，产生沉渣发生堵塞，使油路不能正常循环供油。

1.2.3 润滑油污染度指标

润滑油中机械杂质（固体金属颗粒或非金属颗粒）是悬浮式沉淀在油品中的不溶物质，通常要求低于0.005%，随着污染度的增加，有3 个不利影响：一是容易破坏油膜，增加磨损；二是堵塞管路和过滤器，造成润滑故障；三是金属颗粒物在一定温度下易造成油品变质。

1.3 设备润滑管理方面存在问题

烟草行业卷烟设备润滑管理工作在不断探索的过程中存在以下3 个问题，制约着行业的整体提升。

（1）定期更换润滑油缺少科学性。定期更换润滑油，既不考虑润滑油的性能指标，也不关注设备运行情况，仅仅以时间为依据对润滑油进行更换，使得润滑油使用寿命提前结束或润滑不良导致设备异常磨损。

（2）油液监测技术不完善，对设备润滑系统运行可靠性的监测不足。目前行业内的卷包设备虽然搭载了部分润滑系统在线检测传感器，但是:检测手段单一，一旦传感器故障对设备润滑系统的监测就处于失效状态；对卷包设备的某些关键位置润滑情况，缺少监测，即目前对于设备润滑系统的可靠性缺少监控，智能化程度不高；没有离线油液检测条件，使得对更换的油液缺少关注，造成对设备箱体内部零部件的磨损情况判断缺失。

（3）油品使用过程中缺乏过滤措施。现有的设备润滑箱体内含有内部过滤装置，可以对大颗粒物质进行简单过滤，但过滤效果有待验证。对于3 年更换油品的设备，油品内颗粒物、污染物等随着时间推移而增多，缺乏有效的过滤措施，油品质量必然下降[13]。

2 卷烟设备润滑油分析和监测方法研究

通过搭建润滑油分析和监测平台，对润滑油指标进行监测，将相关数据存入润滑油品全寿命周期管理平台，实现润滑数据全过程可查询、可追踪；同时通过润滑油品故障预警模型，对采集到的润滑油指标进行算法处理，预判设备故障（图1）。

图1 润滑油监测指标

2.1 润滑油品分析和监测平台

设备润滑状态的信息来自油液监测平台，为润滑管理提供设备润滑油各理化指标信息及润滑油使用信息，是设备润滑管理的基础和核心。监测数据来源于离线与在线监测二者结合的监测平台。

2.1.1 离线平台

通过搭建润滑油检测试验平台，实现对润滑油的试验分析，得到润滑油关键指标。离线平台由油泵、油池、黏度仪、水分仪、多功能磨粒仪等构成，对不同设备、不同使用周期的油品进行检测。运用润滑油中金属颗粒的检测技术，实现不同粒度金属颗粒含量及比例检测；运用润滑油理化指标数据检测技术，实现润滑油黏度、含水率、酸碱度检测；运用润滑油杂质检测技术，对润滑油中非金属杂质进行检测。

2.1.2 在线平台

对设备润滑需求和润滑监控水平进行深入研究后，结合新型传感器技术，在设备关键部位加装润滑监控传感器，如油温检测器、油液位检测器、油压检测器等，并修改相应控制程序，实现对设备关键部位的润滑监控，保证卷烟设备润滑系统运行可靠，减少因润滑不良或缺乏造成的设备故障及磨损。

2.2 构建润滑油品全寿命周期管理平台

构建润滑油品全寿命周期管理平台，统一管理试验平台检测到的润滑油的黏度、含水率、酸碱度等指标，同时结合设备运行车速、运行时间、换油记录等参数，建立数据库，便于各机组润滑油信息查询（图2）。通过对数据进行分析，得到设备运行状况、时间等因素对于润滑油性能损耗的相关性。通过数据的积累和对分析结果的验证，得到对应与各个机型的合理的润滑油更换数据库，进而形成基于设备运行状况的润滑管理系统。实现油品润滑性能动态监测和使用寿命预测，实现科学适宜的更换润滑油。

图2 润滑油品全寿命周期管理平台

2.3 润滑油品故障预警模型

目前卷包设备润滑系统一旦传感器发生故障，则设备润滑控制系统处于失控状态，设备和操作人员无法判断润滑系统是否处于正常工作状态的问题。通过数据采集系统，采集设备运行参数，以及传感器实时参数，建立相关数学模型，对设备各个运行状态的数据与传感器检测数据之间的逻辑关系进行判断（图3）。系统通过数学模型输出结果，判定是否发出报警信息。

图3 润滑油品故障预警模型

3 结论

通过卷烟设备润滑油分析和监测方法研究，对设备润滑油品进行分析和监控，能够促进润滑管理工作向科学性和智能性发展，充分发挥润滑油的使用寿命，将“按期换油”改为“按质换油”，保持和恢复设备良好润滑；同时能够对设备润滑故障进行预警与诊断，能在一定程度上提升设备预防维修管理水平，预防设备箱体内部因异常磨损造成的设备长时间维修；大幅减少因润滑不良造成的设备失效，是烟草行业在润滑管理方面的首创之举，意义重大。