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煤化工企業(yè)油品選型優(yōu)化研究與應用
鐘龍風(fēng)  廣州機械科學(xué)研究院有限公司


摘要:對煤化工企業(yè)用油現狀進(jìn)行分析,指出其潤滑油使用普遍存在的問(wèn)題,如采用的油品種類(lèi)多、油品性能等級偏高、油品使用經(jīng)濟性偏低。提出總體上按照“油品種類(lèi)最少化、設備潤滑更優(yōu)化、用油成本更低化”開(kāi)展油品選型優(yōu)化的思路,并介紹油品選型優(yōu)化結果及產(chǎn)生的效益。開(kāi)展油品選型優(yōu)化,可使煤化工企業(yè)油品年使用成本下降,另外還能減少現場(chǎng)加錯油的情況,提高設備潤滑可靠性。
關(guān)鍵詞:潤滑油;選型優(yōu)化;潤滑管理;煤化工
 
煤化工是我國化學(xué)工業(yè)的重要組成部分,未來(lái)隨著(zhù)世界石油資源不斷減少,煤化工的重要性將更加凸顯。加上我國富煤少油的資源現狀,近年來(lái)煤化工發(fā)展更加迅速。當前制約煤化工行業(yè)發(fā)展的一大因素是煤化工生產(chǎn)污染較大、排放高,這與國家當前低碳、綠色的發(fā)展戰略吻合度不高,因而減少污染和排放是煤化工企業(yè)當務(wù)之急。煤化工企業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)工藝流程中涉及大量轉動(dòng)設備,如離心壓縮機組、空分裝置、汽輪發(fā)電機組、各類(lèi)泵等,這些轉動(dòng)設備潤滑的好壞與企業(yè)的節能減排密切相關(guān)。據統計,全世界有1/3~1/2的能源以各種形式消耗在摩擦上,而摩擦導致的磨損是機械設備失效的主要原因,大約有80%的損壞零件是由于各種形式的磨損引起的,而在工業(yè)企業(yè)中潤滑是減少設備摩擦、磨損的重要手段[1-5]。因而做好設備的潤滑管理對于煤化工企業(yè)實(shí)現低碳、綠色生產(chǎn)意義重大,而潤滑油品的管理是潤滑管理的重要環(huán)節,也是煤化工企業(yè)潤滑管理中普遍存在的薄弱環(huán)節,因而開(kāi)展潤滑油品的管理是煤化工企業(yè)實(shí)現設備管理精細化和綠色低碳生產(chǎn)的重要一步[6-8]。
煤化工相比石油化工起步晚、工藝流程更復雜,涉及到的設備種類(lèi)和數量更多,因而設備的管理工作更繁重,但同時(shí)可挖掘的潛力也更大。潤滑管理作為設備日常管理中的一個(gè)重要環(huán)節,對于眾多煤化工企業(yè)而言就是一個(gè)待挖掘的“金礦”。本文作者分析煤化工企業(yè)潤滑油使用普遍存在的問(wèn)題,提出開(kāi)展油品選型優(yōu)化的思路,為煤化工企業(yè)提升潤滑管理工作提供了參考。
1 煤化工企業(yè)用油現狀
(1)油品種類(lèi)繁多
油品種類(lèi)多幾乎是煤化工企業(yè)的一個(gè)“通病”。以?xún)杉掖笮兔夯て髽I(yè)為例,一家設備用油種類(lèi)達到138種,另一家達到163種。這還只是設備上使用的油品,如果再加上倉庫中因各種原因而“閑置”的油品,總的油品種類(lèi)接近200種(見(jiàn)表1)。油品種類(lèi)繁多一是體現在油品品牌多,以上述企業(yè)為例,其接近200種的油品品牌不僅襄括了國外和國內幾大主流品牌,還有大量非主流品牌,全部油品品牌數量達29個(gè),且油品種類(lèi)多的幾大品牌在油品年使用量上沒(méi)有顯著(zhù)差別,企業(yè)沒(méi)有以某一品牌的油品為主的策略,這其實(shí)并不利于企業(yè)在采購時(shí)通過(guò)量的優(yōu)勢提高議價(jià)能力。油品種類(lèi)繁多另一個(gè)體現是油品黏度等級多,以該企業(yè)工業(yè)齒輪油為例,從ISOVG46至ISOVG3200黏度等級一應俱全,一個(gè)企業(yè)的設備即使再復雜多樣,也很難想象其真有必要把齒輪油的黏度等級幾乎用全。
表1 某企業(yè)各品牌油品種類(lèi)分布
 
企業(yè)用到的油品種類(lèi)繁多帶來(lái)的首要問(wèn)題就是現場(chǎng)加錯油的風(fēng)險陡增。以上述企業(yè)為例,在對現場(chǎng)關(guān)鍵設備在用油進(jìn)行取樣檢測發(fā)現,在很小的抽樣比例下就發(fā)現關(guān)鍵設備存在加錯油的情況,見(jiàn)表2。公用工程中心磨煤機減速機油站采用的是某品牌L?CKD320工業(yè)閉式齒輪油,共抽檢了2臺設備,結果發(fā)現其中1臺設備存在加錯油的情況,1#磨煤機減速機在用油黏度檢測值為212.6mm2/s,這與該潤滑點(diǎn)要求所用油品牌的黏度范圍不相符。該黏度符合ISOVG220的黏度范圍,且現場(chǎng)也正好用到了ISOVG220黏度等級的齒輪油,所以基本可以判斷這是由于現場(chǎng)加錯油導致的結果。油品種類(lèi)繁多帶來(lái)的問(wèn)題還包括油品庫存量居高不下,初步統計該企業(yè)油品庫存金額達200萬(wàn)元以上;現場(chǎng)為避免潤滑器具混用需配備的各類(lèi)潤滑器具數量增加等。
表2 磨煤機減速機在用油檢測數據

(2)油品性能等級偏高
調查發(fā)現,多家煤化工企業(yè)發(fā)現煤化工企業(yè)用油性能等級普遍偏高,尤其是在一些大型關(guān)鍵設備上。例如空分壓縮機采用了全合成汽輪機油,汽輪發(fā)電機也采用了全合成汽輪機油,這在其他類(lèi)型工業(yè)企業(yè)中是比較罕見(jiàn)的。以汽輪機用油為例,在電力行業(yè)無(wú)論是30MW小機組,還是核電1000MW大機組,普遍采用的是礦物型汽輪機油;在石油化工行業(yè),各類(lèi)大型離心壓縮機組普遍采用的是礦物型汽輪機油,很少使用合成油。一方面,合成油的價(jià)格通常是礦物油的5~6倍,而這類(lèi)設備用油量又很大,導致設備用油成本非常高。另一方面像離心壓縮機、汽輪機這類(lèi)設備通常采用循環(huán)潤滑系統,整體潤滑工況環(huán)境較好,油品使用周期很長(cháng),使用合成油性?xún)r(jià)比不明顯。
煤化工企業(yè)用油性能等級普遍偏高的原因,主要有2個(gè)方面:一是煤化工企業(yè)部分關(guān)鍵設備(例如空分)進(jìn)口設備居多,設備廠(chǎng)家推薦的油品性能等級較高;另一方面是煤化工行業(yè)相比石油化工、電力行業(yè)來(lái)說(shuō)仍屬于較小眾行業(yè),設備實(shí)踐經(jīng)驗有限,也相對閉塞,與行業(yè)外的交流少,造成煤化工行業(yè)類(lèi)似設備的用油性能等級明顯高于其他行業(yè)[9-13]。
(3)油品使用經(jīng)濟性偏低
煤化工企業(yè)油品使用經(jīng)濟性偏低主要表現在油品性能等級偏高,但換油周期普遍偏短。例如某企業(yè)甲醇中心各類(lèi)離心式壓縮機使用的是性能等級更優(yōu)的某品牌半合成型汽輪機油,但確定的換油周期僅為2年。而其他行業(yè)大部分采用的為礦物型汽輪機油,但換油周期普遍更長(cháng),有4年換油周期的,甚至還有使用周期達到8年的。類(lèi)似的還有聚烯烴反應器攪拌器減速機使用的是某品牌全合成型齒輪油,而換油周期為1年。而其他行業(yè)類(lèi)似設備上通常使用礦物油,且換油周期普遍在2年以上。因此,這些設備油品使用經(jīng)濟性是偏低的。
潤滑油品本質(zhì)上是石油附屬產(chǎn)品的一種,因而潤滑油品的消耗量與企業(yè)的能耗是相關(guān)的,更重要的是潤滑油品在使用后屬于危險廢物。根據2016年8月1日修訂的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》,國家危險廢物名錄中“HW08廢礦物油與含礦物油廢物非特定行業(yè)類(lèi)”,明確廢棄潤滑油需要找有資質(zhì)的機構回收處理。因而設備換油周期偏短不僅關(guān)乎企業(yè)油品使用成本上升、換油工作量增加,更重要的是會(huì )增加煤化工企業(yè)危險廢物的排放,這與當前國家節能減排的發(fā)展主旋律以及發(fā)展“綠色煤化工”都是不相符的[14-15]。
2 油品選型優(yōu)化思路
油品選型優(yōu)化采取以下五項原則(見(jiàn)圖1):
(1)非關(guān)鍵設備用油往關(guān)鍵設備用油靠攏:關(guān)鍵設備對企業(yè)的正常生產(chǎn)非常關(guān)鍵,因而選型優(yōu)化過(guò)程中盡可能不動(dòng)關(guān)鍵設備的用油,而其他非關(guān)鍵設備的用油往關(guān)鍵設備用油靠攏。
(2)使用量少的油品往使用量多的油品靠攏:油品使用量多往往意味著(zhù)有更多設備在使用該油品,而油品替代過(guò)程始終會(huì )帶來(lái)一定的影響,因而采取使用量少的油品往使用量多的油品靠攏的方法,以盡可能減少換油的影響。
(3)滿(mǎn)足設備潤滑要求前提下提高用油性?xún)r(jià)比:在滿(mǎn)足安全、可靠的前提下實(shí)現用油的經(jīng)濟性。
(4)同類(lèi)或同一中心設備的用油盡可能統一:該方法可減少設備加錯油情況的發(fā)生,也便于現場(chǎng)潤滑管理工作的開(kāi)展。
(5)替代油品不改變目前設備換油周期:設備選用替代油品后,設備的換油周期不會(huì )改變,部分設備降低了用油性能等級,但前提是保持目前的換油周期不改變。
 
3 優(yōu)化結果及效益分析
3.1 優(yōu)化結果
以上述提到的煤化工企業(yè)為例,通過(guò)選型優(yōu)化,設備用油種類(lèi)從138種優(yōu)化為57種,優(yōu)化幅度達到59%(見(jiàn)圖2)。通過(guò)選型優(yōu)化,不僅油品種類(lèi)大幅減少,還優(yōu)化了部分設備用油,例如用油性能等級過(guò)高的設備,用油選擇不恰當的設備等。通過(guò)這些優(yōu)化一方面可以降低油品使用成本,提高用油經(jīng)濟性,另一方面避免部分設備因用油選擇不當導致的設備潤滑失效。

3.2 效益分析
(1)直接效益分析
通過(guò)開(kāi)展油品選型優(yōu)化可以帶來(lái)直接經(jīng)濟效益。主要包括2個(gè)方面,一是通過(guò)優(yōu)化減少特種油品、專(zhuān)用油品以及部分性能等級過(guò)高油品的使用。據粗略統計,通過(guò)油品選型優(yōu)化可使油品年采購成本下降約15%。二是優(yōu)化后油品種類(lèi)大幅減少,庫存油品種類(lèi)及數量也隨之大幅減少。根據其他工業(yè)企業(yè)開(kāi)展油品選型優(yōu)化的統計,通過(guò)油品選型優(yōu)化庫存成本可下降50%以上,部分企業(yè)還嘗試實(shí)施“零庫存”。
(2)間接效益分析
除了直接經(jīng)濟效益,開(kāi)展油品選型優(yōu)化還能帶來(lái)不少的間接收益。主要包括以下幾個(gè)方面:
(1)減少現場(chǎng)加錯油情況的發(fā)生。設備加錯油會(huì )導致設備短期內出現嚴重故障。油品種類(lèi)大幅減少可以從客觀(guān)上減少了現場(chǎng)加錯油的概率,同時(shí)在優(yōu)化中盡可能保證同中心或同類(lèi)設備用油統一,也可以減少現場(chǎng)加錯油情況的發(fā)生。
(2)減少現場(chǎng)潤滑器具混用情況。現場(chǎng)潤滑器具混用時(shí),潤滑器具殘留的潤滑油,也會(huì )造成潤滑油的混用,給設備的潤滑帶來(lái)一些隱患。尤其是加脂槍的混油,因潤滑脂間的不兼容情況遠大于潤滑油間的不兼容,加脂槍的混用會(huì )給軸承潤滑帶來(lái)很大的隱患。例如上述企業(yè)采用的潤滑脂種類(lèi)達到30多種,在現場(chǎng)為每種潤滑脂配備一把加脂槍并嚴格執行是很難實(shí)現的。因此,減少油品種類(lèi)是才能避免現場(chǎng)器具混用情況的發(fā)生。
(3)減少油品采購、入庫工作量,提高采購議價(jià)能力。隨著(zhù)油品種類(lèi)大幅度削減,油品采購工作量也隨之減少,尤其是解決了一些小眾油品采購渠道少、采購周期長(cháng)的問(wèn)題。并且隨著(zhù)油品品牌逐步向1~2個(gè)主要品牌靠攏,油品采購量大幅上升,因而還能提高采購時(shí)的議價(jià)能力。油品種類(lèi)的減少還能大大減少倉庫的管理工作,如入庫、盤(pán)點(diǎn)、儲存搬運等。(4)為潤滑管理的持續提升奠定基礎。油品的管理是潤滑管理的第一步,在油品理清、管順、種類(lèi)下降后,才能更好地開(kāi)展企業(yè)設備潤滑管理的其他環(huán)節。
4 結束語(yǔ)
針對煤化工企業(yè)潤滑油使用普遍存在的問(wèn)題,如采用的油品種類(lèi)多、油品性能等級偏高、油品使用經(jīng)濟性偏低,提出總體上按照“油品種類(lèi)最少化、設備潤滑更優(yōu)化、用油成本更低化”開(kāi)展油品選型優(yōu)化的思路。通過(guò)油品選型優(yōu)化的開(kāi)展,一方面大幅度減少了設備用油種類(lèi),從而減少了現場(chǎng)加錯油及潤滑器具混用情況,提高設備潤滑可靠性;另一方面,通過(guò)優(yōu)化整合油品的集中度提高,企業(yè)在油品采購、倉儲等環(huán)節都可以獲得較好的效益。油品的管理可作為企業(yè)開(kāi)展潤滑管理的切入點(diǎn),企業(yè)在管理好油品,才能進(jìn)一步開(kāi)展潤滑管理提升工作。
 
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