眭瑞燕，李翊，劉春濤

(中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司，北京 100028)

0 引言

潤(rùn)滑管理是設(shè)備管理的重要組成部分，設(shè)備安全與潤(rùn)滑安全息息相關(guān)。潤(rùn)滑油在機(jī)械的傳動(dòng)和設(shè)備保護(hù)中均起到重要作用，主要起潤(rùn)滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用[1]，潤(rùn)滑油狀況反映了設(shè)備狀況，以維修計(jì)劃來(lái)避免潛在的重大隱患，從而減低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率，在保證機(jī)械設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，找到檢修成本控制的平衡點(diǎn)，同時(shí)達(dá)到最佳的設(shè)備綜合效率與最小的檢修成本[2-3]。國(guó)內(nèi)外大量的設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)資料表明，80%的設(shè)備失效是因?yàn)闈?rùn)滑故障導(dǎo)致異常磨損所引起的，而摩擦消耗的能源占總能源消耗的1/3-2/3[4]。

2017年3月5日, 在《2017年政府工作報(bào)告》里, 李克強(qiáng)總理指出, 要大力改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè), 深入實(shí)施“中國(guó)制造2025”,加快大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用, 以新技術(shù)新業(yè)態(tài)新模式,推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)管理和營(yíng)銷轉(zhuǎn)型[5]。隨著先進(jìn)制造業(yè)的深入發(fā)展，精密、自動(dòng)化設(shè)備對(duì)高端潤(rùn)滑油的需求量會(huì)急劇增加[6]。設(shè)備潤(rùn)滑安全是防止和延緩設(shè)備磨損的重要手段。設(shè)備油液在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為當(dāng)前設(shè)備潤(rùn)滑磨損失效診斷技術(shù)重要發(fā)展熱點(diǎn)和趨勢(shì)之一[7-8]。

物聯(lián)網(wǎng)被視為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通訊后的又一次信息產(chǎn)業(yè)革命性發(fā)展[9]。在設(shè)備制造和潤(rùn)滑行業(yè)，利用現(xiàn)代最新物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，遠(yuǎn)程采集到設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和關(guān)鍵潤(rùn)滑參數(shù)，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)源到服務(wù)端的無(wú)縫連接，通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)處理算法邏輯，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種組合處理分析，判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，建立設(shè)備潤(rùn)滑物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和管理體系，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和診斷，實(shí)現(xiàn)按質(zhì)換油，為設(shè)備提供全生命周期潤(rùn)滑服務(wù)和技術(shù)支持，最終實(shí)現(xiàn)服務(wù)模式轉(zhuǎn)型。

1 潤(rùn)滑油液檢測(cè)現(xiàn)狀

潤(rùn)滑油液檢測(cè)最早是采用離線取樣，送至實(shí)驗(yàn)室分析的方式。這種方式準(zhǔn)確性高，但也存在諸多不便。實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)設(shè)備造價(jià)高，需要專業(yè)人員操作，只能在固定的地方檢測(cè)，時(shí)效性差。后來(lái)催生出便攜式檢測(cè)設(shè)備，取樣后可及時(shí)出結(jié)果解決了時(shí)效性差的問(wèn)題。但這兩種方式均是離線監(jiān)測(cè)，需要取樣才可以檢測(cè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，離線監(jiān)測(cè)分析的結(jié)果有50%沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，45%顯示失效即將發(fā)生，僅5%檢測(cè)出嚴(yán)重問(wèn)題[10]。油液離線檢測(cè)方式越來(lái)越不能滿足對(duì)現(xiàn)代設(shè)備長(zhǎng)周期連續(xù)不間斷的檢測(cè)需求。

2011年6月，在武漢理工大學(xué)召開(kāi)的在線油液監(jiān)測(cè)技術(shù)專題研討會(huì)上，與會(huì)專家學(xué)者一致認(rèn)為在線監(jiān)測(cè)將成為油液監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要發(fā)展方向與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)不可或缺的組成部分[11]。油液在線監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備不停機(jī)、不解體的情況下，通過(guò)在線傳感器監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油液的理化指標(biāo)、污染情況和顆粒信息，判斷油液的使用性能[12]。對(duì)在用油的理化性能參數(shù)進(jìn)行連續(xù)不間斷的原位監(jiān)測(cè)，根據(jù)所監(jiān)測(cè)的潤(rùn)滑油的參數(shù)趨勢(shì)變化來(lái)判定或預(yù)測(cè)系統(tǒng)或設(shè)備的運(yùn)行工況和狀態(tài)，診斷系統(tǒng)或設(shè)備的異常運(yùn)行部件，從而有效及時(shí)避免故障或生產(chǎn)事故發(fā)生。油液在線監(jiān)測(cè)消除了人為不確定性因素，取樣和檢測(cè)幾乎同時(shí)進(jìn)行[13]，降低人工成本，特別是有些特殊環(huán)境下運(yùn)作的設(shè)備取樣困難大；樣品避免了二次污染風(fēng)險(xiǎn)；實(shí)時(shí)讀取，時(shí)效性強(qiáng)。

根據(jù)設(shè)備的實(shí)際工況，確定了潤(rùn)滑油在線監(jiān)測(cè)三維六個(gè)指標(biāo)體系，即理化指標(biāo)、磨損指標(biāo)、綜合品質(zhì)指標(biāo)，三種指標(biāo)互相補(bǔ)償，能夠科學(xué)合理地判定潤(rùn)滑油工作狀態(tài)和設(shè)備磨損狀態(tài)[14-15]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的落地，油液在線監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為可能，也逐步應(yīng)用到設(shè)備管理中。

2 設(shè)備潤(rùn)滑物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)方案

設(shè)備潤(rùn)滑物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱平臺(tái))主要包括采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析、展示五大核心組件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整合、安全評(píng)估、應(yīng)急指揮六大核心功能，見(jiàn)圖1。

圖1 設(shè)備潤(rùn)滑物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

2.1 采集系統(tǒng)

(1)油液指標(biāo)采集傳感器。是指在設(shè)備不停止工作的情況下，在潤(rùn)滑油箱或者管路上，安裝在線傳感器對(duì)油品的理化指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)的采集，根據(jù)油品指標(biāo)變化對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行判斷或預(yù)測(cè)。這是平臺(tái)的技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)難點(diǎn)。目前較成熟的傳感器包括溫度、黏度、污染顆粒、介電常數(shù)等。

(2)平臺(tái)與傳感器數(shù)據(jù)對(duì)接。平臺(tái)通過(guò)多種通信采集規(guī)約庫(kù)接收油品傳感器數(shù)據(jù)，平臺(tái)支持RS232/485、撥號(hào)、電臺(tái)、GSM、GPRS、TCP/IP、UDP/IP等多種數(shù)據(jù)方式?？梢酝瑫r(shí)采集多個(gè)不同設(shè)備的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)集中匯總、分類和預(yù)處理，并提供對(duì)外開(kāi)放數(shù)據(jù)接口，為第三方系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

2.2 傳輸系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸中間件，支持分布式多節(jié)點(diǎn)集群架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸、訂閱、分發(fā)，消息推送、實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)在線。傳輸方式靈活多樣，根據(jù)需要進(jìn)行不同的方式。有線傳輸方式主要有電線載波或載頻、同軸線、開(kāi)關(guān)量信號(hào)線、RS232串口、RS485、USB等；近端無(wú)線傳輸方式主要有RF433/315M、藍(lán)牙、Zigbee、Z-ware、IPv6/6Lowpan等，遠(yuǎn)端移動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，采用5G可以很方便直接與互聯(lián)網(wǎng)通信，越來(lái)越多的設(shè)備采用移動(dòng)網(wǎng)技術(shù)。

2.3 存儲(chǔ)系統(tǒng)

存儲(chǔ)設(shè)備可處理超量數(shù)據(jù)，高性能、易擴(kuò)展，高可用，可以隨時(shí)存儲(chǔ)自定義字段?？缙脚_(tái)的全量數(shù)據(jù)采集，快速響應(yīng)的查詢功能。

2.4 分析系統(tǒng)

提供可視化的界面和模塊拖拽與組合，構(gòu)建出用于處理或分析流數(shù)據(jù)的自定義應(yīng)用程序、過(guò)濾模塊和邏輯流程，以滿足特定應(yīng)用場(chǎng)景需求和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求。支持將來(lái)自數(shù)萬(wàn)個(gè)設(shè)備源、事件源的狀態(tài)流、事件流、數(shù)據(jù)流等數(shù)據(jù)持續(xù)添加到自建的數(shù)據(jù)流中，并進(jìn)行后臺(tái)處理數(shù)據(jù)服務(wù)，完成對(duì)數(shù)據(jù)的記錄、事件處理、統(tǒng)計(jì)分析、跟蹤分析等靈活處理。

2.5 展示系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)控分析，根據(jù)自身業(yè)務(wù)自由配置監(jiān)控指標(biāo)和展現(xiàn)形式，無(wú)論身在何處，通過(guò)大屏、電腦、手機(jī)隨時(shí)監(jiān)控。支持包括柱狀圖、折線圖、餅圖、散點(diǎn)圖等常規(guī)圖表，支持自定義背景塊、邊框、單張圖片等圖元，跨平臺(tái)支持Windows、Andriod、Ios等主流操作系統(tǒng)，支持PC、手機(jī)、平板等多種終端設(shè)備的靈活配置及數(shù)據(jù)可視化。

3 利用設(shè)備潤(rùn)滑物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油企業(yè)服務(wù)模式轉(zhuǎn)型

傳統(tǒng)的潤(rùn)滑油企業(yè)是僅僅將潤(rùn)滑油作為商品賣(mài)到客戶，而轉(zhuǎn)型后的潤(rùn)滑油企業(yè)對(duì)客戶提供的不僅是潤(rùn)滑產(chǎn)品，更是對(duì)設(shè)備的整體服務(wù)和解決方案。

設(shè)備潤(rùn)滑物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以設(shè)備運(yùn)行和潤(rùn)滑安全為關(guān)注點(diǎn)，為設(shè)備使用者主動(dòng)提供及時(shí)、科學(xué)、有效的設(shè)備維護(hù)和潤(rùn)滑油更換建議，構(gòu)建在線監(jiān)控預(yù)警、線下業(yè)務(wù)處理相融合的服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)智慧潤(rùn)滑、按質(zhì)換油，為客戶設(shè)備提供全生命周期潤(rùn)滑服務(wù)和技術(shù)支持，見(jiàn)圖2。

圖2 設(shè)備潤(rùn)滑物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)服務(wù)模式架構(gòu)

4 應(yīng)用案例

2019年1月，設(shè)備潤(rùn)滑物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)項(xiàng)目在大慶油田油氣田注水站兩臺(tái)離心式注水泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)首次應(yīng)用。兩臺(tái)離心式注水泵機(jī)組使用TSA32潤(rùn)滑油，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、黏度、含水量、污染度等理化指標(biāo)24 h自動(dòng)監(jiān)控、分析并預(yù)警?，F(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程技術(shù)人員可通過(guò)電腦PC端觀測(cè)油液狀態(tài)變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備潤(rùn)滑狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2019年1月24日，遠(yuǎn)程潤(rùn)滑技術(shù)服務(wù)人員通過(guò)遠(yuǎn)端監(jiān)控發(fā)現(xiàn)水分含量高達(dá)150 μg/g，越限警戒值報(bào)警(水分正常值為60 μg/g左右，設(shè)置警戒值為80 μg/g)。當(dāng)即通知設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，安排巡檢注水泵機(jī)組，發(fā)現(xiàn)其中一臺(tái)注水泵傳動(dòng)軸部位出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。操作人員立即進(jìn)行停機(jī)維護(hù)，阻止了潤(rùn)滑系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)水情況發(fā)生，并通過(guò)離心式濾油脫水機(jī)對(duì)在用油品進(jìn)行持續(xù)過(guò)濾脫水。

現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)關(guān)注監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水分?jǐn)?shù)據(jù)變化，注水泵機(jī)組在用油品經(jīng)過(guò)兩周的持續(xù)脫水處理后，水分?jǐn)?shù)據(jù)逐步恢復(fù)正常狀態(tài)，注水泵經(jīng)維修后正常運(yùn)轉(zhuǎn)，見(jiàn)圖3。

圖3 大慶油田注水站離心式注水泵機(jī)組潤(rùn)滑油箱水分含量走勢(shì)

5 總結(jié)與展望

根據(jù)上文講述，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備潤(rùn)滑遠(yuǎn)程服務(wù)，實(shí)現(xiàn)共享設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和潤(rùn)滑參數(shù)，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，有效連接設(shè)備管理者和潤(rùn)滑服務(wù)提供者，為設(shè)備管理者和潤(rùn)滑服務(wù)提供者帶來(lái)雙贏的局面。

5.1 設(shè)備管理者

(1)建立線上精準(zhǔn)設(shè)備檔案管理，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)設(shè)備管理。可準(zhǔn)確制定大中修計(jì)劃，合理采購(gòu)配件和安排維修人員，減少庫(kù)存成本和維修人工成本。

(2)建立線上精準(zhǔn)油品檔案管理，實(shí)現(xiàn)一站式潤(rùn)滑服務(wù)?？衫么髷?shù)據(jù)分析診斷算法，優(yōu)化設(shè)備換油周期，降低能耗、油品消耗。

(3)設(shè)備全部聯(lián)網(wǎng)，建立全國(guó)設(shè)備和油品服務(wù)體系，優(yōu)化生產(chǎn)布局。

5.2 潤(rùn)滑服務(wù)提供者

(1)在線監(jiān)控診斷潤(rùn)滑油運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，為客戶主動(dòng)提供及時(shí)、科學(xué)、有效的潤(rùn)滑油更換建議，構(gòu)建更緊密的客戶關(guān)系，促進(jìn)公司業(yè)務(wù)提升。

(2)實(shí)現(xiàn)客戶拜訪、潤(rùn)滑油更換等環(huán)節(jié)的無(wú)紙化，在線申報(bào)審批，歷史記錄快速查閱，語(yǔ)音輸入、掃碼/圖像識(shí)別、音視頻快速取證，提高工作效率。

(3)工作過(guò)程可追溯，客戶評(píng)價(jià)直接反饋，督促員工認(rèn)真履行工作職責(zé)，為績(jī)效量化考核提供準(zhǔn)確科學(xué)的數(shù)據(jù)。

(4)積累潤(rùn)滑油運(yùn)轉(zhuǎn)和問(wèn)題處理大數(shù)據(jù)，為更優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑油研發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。