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油液分析技术

更新时间:2024-03-21点击次数:485

油液分析技术又称为设备磨损工况监测技术,是一种新型的设备维护技术,它利用油液所携带的设备工况信息来对设备的当前工作状况以及未来工作状况作出判断,从而为设备的正确维护提供了有效的依据,达到预防性维修的目的。 油液在设备中的各个运动部位循环流动时,设备的运行信息会在油液中留下痕迹,这些信息主要包括以下三个方面:

1、油液本身的物理和化学性质的变化

2、油液中设备磨损颗粒的分布

3、油液中外侵物质的构成以及分布

设备润滑与磨损状态监测(以下简称油液监测)是设备开展润滑管理、设备状态维修的重要基础工作,是提高设备可靠性、保证设备安全运行的重要手段。

油液监测技术就是通过对设备在用润滑油的理化性能指标、磨损金属和污染杂质颗粒的定期跟踪监测,及时了解掌握设备的润滑和磨损状态信息,诊断设备磨损故障的类型、部位和原因,为设备维修提供科学依据,指导企业进行设备的状态维修和润滑管理,从而预防设备重大事故发生的发生,降低设备维护费用.

油液分析技术,就是抽取在用油油样并测定其劣化变质程度及油液中磨损磨粒的特性,来分析判断机械零部件的磨损过程,部位,磨损机理,失效类型及磨损程度等,得到机械零部件运转的信息.磨损磨粒的特性主要指磨粒的含量,尺寸,成分,形态,表面形貌及粒度分布等。油样分析技术通常包括油液理化性能分析技术,铁谱分析技术,光谱分析技术,颗粒技术技术,磁塞技术等.

对设备故障所作的统计资料表明:

设备的失效80%是因为润滑故障导致异常磨损所引起;

柴油机中大约70%是因为油品污染引起,而其中50%是磨损造成的;

滚动轴承中大约40%的失效与损坏是由于润滑不当而导致;

齿轮中大约51%的故障与润滑不良和异常磨损有关;

液压系统中大约70%的故障来自于液压介质被污染,污染度等级过高所致;

摩擦消耗的能源占总能源消耗的1/3—2/3;

油液分析技术的步骤:

1.收集设备原始资料、考察设备现场

2.制定监测计划和取样规范

3.按规范取样

4。样品分析

5。数据处理

6。提交监测诊断报告

7。收集反馈意见

8。提出设备维护建议

油液监测能做什么?

润滑状态评价:通过对设备在用润滑油的定期跟踪监测,及时发现设备用油的劣化及污染原因,为设备提供合理润滑方式和换油周期;

磨损故障诊断:通过对设备在用油中磨损金属颗粒分析,预测设备主要摩擦副的故障情况,诊断故障部位、原因和程度,指导设备视情维修;

几种油液分析方法:

铁谱分析技术

铁谱分析技术利用高梯度强磁场的作用,将油样中所含的机械磨损威力有序地分离出来,并借助不同的仪器对磨屑进行有关形状,大小,成分,数量级粒度分布等方面的定性和定量观测,从而判断机械设备的磨损情况,预测零部件的寿命。铁谱分析技术的主要内容包括油液取样技术,铁谱制谱技术,磨粒分析技术等。铁谱分析技术中主要使用的仪器是铁谱仪,铁谱仪根据对磨粒的分离,检测的方法不同,分为分析式,直读式,旋转式,在线式等.

直读铁谱仪依据颗粒的沉积位置不同,将磨损颗粒大致区分为大颗粒和小颗粒,其读数分别以Dl和Ds表示,但这种区分缺乏严格的物理意义,如果实验数量多,其趋势线可以反映零件磨损的变化。直读式铁谱仪 主要用来直接测定油样中磨粒的浓度和尺寸分布,只能做定量分析,能够方便迅速而准确地测定油样内大小磨粒的相对数量,因而能对机械状态作出初步的诊断。如果不但要了解磨损微粒的数量及分布情况,而且要观察分析磨粒的形态,表面形貌和成分等因素,作出较准确地诊断,就需要使用分析式铁谱仪。

分析铁谱主要是借助高倍显微镜来观察磨损颗粒的材料(颜色不同)、尺寸、特征和数量,从而分析零件的磨损状态。分析铁谱也是一种强烈依赖个人经验的技术,结论的正确与否与分析者的个人经验关系极大,这也是这项技术仍在推广之中的原因之一。 

利用分析铁谱技术,可将磨损颗粒分为以下几种:

1.粘着擦伤磨损颗粒 

2.疲劳磨损颗粒

3.切削磨损颗粒

4.有色金属颗粒

5。污染杂质颗粒

6。腐蚀磨损颗粒

由于不同的磨损颗粒代表不同的磨损类型,因此很容易从磨损颗粒的特征看出设备的主要磨损类型.除了要分析磨损颗粒的特征外,还必须分析磨损颗粒的尺寸和数量,只有这样,才能正确地判断设备的磨损状态. 

光谱分析

光谱分析油样可以有效地检测机械设备润滑,液压系统中油液所含磨损颗粒的成分及含量的变化,同时也可以准确地检测油液中添加剂的状况及油液的污染程度。油液中各磨损元素的浓度与零件的磨损状态有关,故可根据光谱检测结果来判断零部件磨损状态及发展趋势,诊断机器故障.

光谱分析油样主要用来检测零件磨损而产生的悬浮的细小金属微粒的成分和尺寸,分析速度快,操作简单,分析费用低.检测尺寸范围一般小于10um原子发射光谱分析是根据原子所发射的光谱来测定物质的化学组分。由于各种元素原子结构的不同,在光源的激发作用下,可以产生许多按一定波长排列的谱线组,称此为特征谱线.通过检查谱线上有无特征谱线的出现来判断该元素是否存在,进行光谱定性分析,根据特征谱线强度求出元素含量,进行光谱定量分析。

采用光电直读光谱仪测定润滑油中的各纵金属元素的浓度的工作原理是:用电极产生的电火花作光源,激发油中的金属元素辐射发光,将辐射出的线光谱由出射狭缝引出,由光电倍增管将光能变成电能,再向积分电容器充电,通过测量积分电容器上的电压达到测量试油内金属含量浓度的目的,如果测量和数据处理由微机控制,则速度更快。.

此外,还有原子吸收式光谱技术,x射线荧光光谱仪等。

其他油液检测技术,

红外光谱分析

红外光谱分析是通过测量各种化合物在红外光谱区吸收的特定波长光线的能量,对油液中的化合物进行定性和定量的分析.傅立叶变换红外光谱仪已广泛用于油液分析,其检测的项目包括油液降解产物,添加剂耗损和外界侵入的化学污染物等.红外光谱仪测试速度快,并且能同时检测油液多方面的质量指标,适用于对使用中油液的性能进行状态检测和趋势分析.

自动颗粒计数技术

自动颗粒计数技术可自动地对样液中的颗粒尺寸测定和计数,不需从样液中将固体分离出来.

自动颗粒计数技术中所用的仪器主要是自动颗粒计数器。自动颗粒计数器按工作原理分为遮光型,光散射型和电阻型等,应用普遍的是遮光型。该技术可以鉴别颗粒的大小,并有计数器计数,可以同时对不同尺寸范围内的颗粒计数以得到粒度分布的情况。这样可以测试到大的颗粒的发展趋势,可以早期预报机械中部件的磨损。自动颗粒计数技术课用于实验室内进行的污染分析,在线污染检测及现场油液污染测定。

其他油液分析技术还有,重量分析技术,显微镜计数技术,显微镜比较分析技术,滤器堵塞技术,扫描电子显微镜技术,图像分析技术.

油液分析现状


我国从20世纪80年代开始进行油液分析工作,已对飞机,舰船,大型工程车辆等实施油液分析,并已成立了大批油液分析实验室,有些部门和行业还建成了专业的油液监测技术中心,颁布了一系列油液分析行业标准,取得了一大批高水平的研究成果。通过油液分析,已成功消除了几十起飞机发动机的严重故障隐患,准确诊断了柴油机主轴瓦,活塞销座,离合器轴承异常磨损等多起船舶故障,节约维修经费达几十亿元.

我国的油液分析主要依靠各专业实验室,主要分析对象是各类大型机械设备的润滑系统和液压系统,采用的仪器主要是光谱分析仪和污染度测定仪。

随着高新技术的发展,我国的油液分析工作有了长足的进步,但无论在管理上还是在技术上,都不能很好的满足机械设备的快速更新换代和日趋复杂的要求,与国外相比,存在较大差距,主要存在如下问题:1,在管理上缺乏统一的部署和集中管理,造成实验室整体布局不合理,技术力量分散,各单位间技术交流和合作渠道不顺畅,严重制约我国油液分析整体水平的提高。2,在技术上我国目前的油液分析工作主要以实验室仪器分析为主,不能完和全满足外场快速分析诊断的需求。同时,由于这些仪器大都依赖于进口,其相配套的智能诊断软件往往并不能完和全适用于我国机械设备,严重制约了诊断的准确性。

对策:

建立全国性油液分析体系,实现各行业,各部门的联合。我国可参照joap组织,将各部门的油液分析机构联合起来,建立全国性的油液分析体系。这样,不仅可以避免重复投资,还可以实现优势互补,也便于集中优势力量,解决重大或急需的技术难题。全国联合油液分析技术保障中心可依托现有的专业技术中心组建,地区性专业实验室负责本地区激动保障和深层次油液分析.为尽快实现全国油液分析联合,必须首先建立和健全油液分析管理和技术法规体系。

研制随行式油液分析系统。目前,我国油液分析主要依赖各种实验室仪器,这些仪器普遍比较昂贵,分析所需时间较长,且不能用于外场,必须研制随行式油液分析仪器。所谓随行式油液分析系统可分为两类:一类是系统成为被检测设备的组成部分,通常采用嵌入式传感器,对油样进行连续分析。另一类是系统独立于被检测设备,通常是便携式小型化仪器,在现场完成油样分析.此类系统的特点是能及时反映机械设备信息,机动性好,操作简单,适用于外场,价格普遍较低,便于大批量配备.

研究适应于我国机械设备的智能油液分析技术。我国的油液分析一线人员往往文化程度有限,且流动性大,而依赖我国现有的油液分析仪器对机械设备进行准确故障定位,需摩擦学,模式识别等专业知识和长期经验积累。目前,我国虽然已研制了一批油液分析专家系统,但故障定位还不够准确,虚警率搞,因此,迫切需要进一步研究智能油液分析技术,实现高精度的自动油液分析和故障诊断。智能油液分析技术的研究重点有两个,一是磨粒自动识别方法,二是各种机械设备的油液分析判断标准.

建立全国性油液分析信息和远程诊断网络。建立油液监测信息和远程诊断网络不仅可以缓解我国油液分析点多,但油液分析专家有限的矛盾,还可为油液分析技术人员和决策者提供及时掌握情况和进行技术交流互助的信息平台。目前,我国的信息化基础建设已初具规模,互联网和自动电话交换网已遍布全国,且近年来我国远程诊断技术也有了长足的进步,因此,建立这样的网络是完和全可行的.

油液分析状态监测技术的发展趋势

计算机技术的发展为油液分析状态监测技术的发展提供了良好的契机。油液分析状态监测技术必将朝着集成化,智能化,在线化方向发展,其发展趋势如下:

磨粒自动识别技术的开发.将信息处理技术,计算机软硬件技术,人工智能技术和视觉工程的最新成果与之结合,针对磨粒的特征探索有效地识别机制与方法。

设备智能磨损监测与诊断系统。在基于摩擦学系统的基础上,采用信息提取处理技术,通过对磨粒图像的自动识别与分析,建立高层智能识别与专家诊断系统,实现设备磨损状态监测与故障诊断,使整个信息流程系统化,智能化和自动化。

状态监测与设计制造的良性反馈.油液分析状态监测不仅要直接参与设备的维修管理,即将监测诊断与维修管理融为一体,而且要使设备的状态监测用于指导产品的设计与制造。设备在运行中可能发生故障,故障的程度,故障发生的频率,故障原因以及维修情况等信息为设备的可靠性设计和制造提供了依据。但在设备可靠性设计中如何利用这些信息,将是我们需要进一步研究的课题。

设备主动预防性维护策略的研究。生产工程中推广的“洁净生产技术"是环境保护意识的重大变革.它一改过去“先污染,后治理"的陈旧观念,而是控制生产过程中得污染物排放。打到洁净生产.“预防为主,查找病因,不治已病治未病"的中华医学理论,正是设备主动预防性维护的真实写照。从生产设备失效的发生及其发展过程来看,往往是由于系统根源性参数出现异常以后,逐渐产生材料磨损,性能下降,最终导致故障停机。如果从分析,监测导致设备发生故障的根源性参数入手,并采取有效地措施纠正根源性异常工况,使设备工作于良好的工作工况环境中,它将大幅度地延长设备的使用寿命,降低维修费用,亦是设备维修思想的根本变革。