油液監測技術(shù)實現手段(duàn)的比較分(fèn)析

2014-09-09

宋軒(xuān)1 楊成1 馬媛慧2
(1.武漢大學動力與機械學院機械係,湖北武漢 430072;2.中國石油大(dà)連石化分公司,遼寧大連 116032)
  摘 要:針對實際應用中油液監(jiān)測技術實現手段繁(fán)多的問題(tí),提供了(le)適用於一般情況下的各類監測手段(duàn)信息。並詳細地分析比(bǐ)較(jiào)了目前應用Z為廣泛的幾種潤滑油監測技術,主要有常規理化性能分析、光(guāng)譜分析、鐵譜分析、顆粒分析等。簡要說明了各種監測(cè)技術的基本(běn)原理,並(bìng)對各自的優缺點進行了評價(jià)。總結了在工程中(zhōng)使用不同監測手段時所測試的具(jù)體內(nèi)容,並對目前市場上常用(yòng)的采用不同監測(cè)原理的測試儀器進行了說明,以方便油液監測手段及其所采用測(cè)試儀器的選(xuǎn)擇。
  關(guān)鍵詞:潤滑油;油液監測診斷技術(shù);光(guāng)譜分析(xī);鐵譜(pǔ)分析;顆粒分析
  0 引言
  據統計,一般機械零件的失效形式中,磨損失效占80%以上。若不能及時了解機器的磨損(sǔn)情況,采取有效措施,很可能會導致各(gè)種惡性事故(gù)的發生。同時,對於用戶(hù)來說,也應該保證在更換(huàn)潤滑油時,使新油的汙染度(dù)不超過ISO20/18的規(guī)定。而所換舊油也應該達到一定的汙染度要求,否則(zé)若潤滑油汙染尚不嚴重就(jiù)更換無疑會導致(zhì)潤滑油的使用壽命(mìng)利用不充分,而若潤滑油汙染(rǎn)過重時(shí)才更(gèng)換則會對機器的運行(háng)安全造成影響。所以對潤滑油進(jìn)行(háng)監測分析,提高潤滑油的利用率是很(hěn)必要的。所謂(wèi)油液監測診斷技(jì)術,是指通過監測設(shè)備用油,來(lái)獲取設備摩擦副的潤滑油狀況和故障先兆信息,為設備維護提供依據,從而預防設備重(chóng)大(dà)事故(gù)的發生。
  目前,工程中有很多油液監測方法,從一般的經驗分析到光譜、鐵譜分析,它們(men)針對不同的生產條件有著各自的優勢與劣勢,下麵將對各種油液監測方法進行比較分析。
  1 常用實現(xiàn)手段
  1.1 常規理化性能分析
  潤滑油的主要理化性能監測指標有(yǒu):粘度、水分、閃點、機械雜質、總堿值等,其主要目的是判斷所使用的潤滑油牌號是否正確(què),分析所使用的油液性能是(shì)否已經下降而需更換,同時也可對一些簡單的故障進行判斷。這些指標(biāo)國家都製定有相應的檢測方法(fǎ)和實驗分析儀器,讀者可以選取其中(zhōng)幾項進行檢(jiǎn)測。對於各項具體參數的檢測方法這裏就不(bú)在贅述了。
  常規的(de)理(lǐ)化性能分析是監測潤滑條件改變造成機械磨損失效Z簡(jiǎn)單(dān)、Z直(zhí)接的方法,但是對於一些定性的(de)試驗,如堿值試驗,雖(suī)然方法簡易且便於現場使用,但(dàn)是需要積累經(jīng)驗才能正確判斷,對(duì)初涉油液分析的讀者來說不易掌握;而對於一些定(dìng)量的試驗,如閃點、粘度的檢測,雖(suī)然結果精確可靠,但不易掌握和推廣。
  1.2 光譜分析技(jì)術
  (1)原(yuán)理概述
  光譜分析技術目前(qián)主要有原子吸收光譜分析技術和原子發射光譜分析技術等。原子吸收光譜分析技術是將待測元素的化合物或溶液(yè)在高溫下進(jìn)行試樣(yàng)原子化,使其變(biàn)為原子蒸(zhēng)汽,當銳(ruì)線光源發射出的一束光,穿過一定厚度的原子(zǐ)蒸汽時,光的一部分被原子蒸(zhēng)汽中待測元素的基態元素吸收。透過光經單色器將其他發射線(xiàn)分離掉檢測係統(tǒng)測量特征輻(fú)射線減(jiǎn)弱後的光強度,根據光(guāng)吸收定理就能求得待測元(yuán)素的含量。原子(zǐ)發射光譜技術則是利用物質受(shòu)電能或熱能激發後(hòu)輻射出的特(tè)征線光譜來判斷物質組成(chéng)。
  (2)獲取的油液信息及監測內(nèi)容在原子發射光譜技術中,我們根據特征譜線是否出現來判斷某物(wù)質是否存在,根據(jù)特征(zhēng)譜線強度的大小來判斷該物質含量的多少。在原子吸(xī)收光譜技術中,則同樣可以測得待測物質是否(fǒu)存(cún)在以及該質的含量(liàng)。可見,通(tōng)過光譜分(fèn)析,可以快(kuài)速獲得潤滑油中各種金屬磨粒的組成元素和含量,並能根據各元素的含量及其(qí)變化情況,依據機器中各摩擦副(fù)的材質,來推斷機器的磨損部位和磨損程度,從(cóng)而(ér)預報可能發生的故(gù)障,並為維修提(tí)供指導,提高維(wéi)修過程的效率和經濟性(xìng)。
  (3)優缺點(diǎn)
  該技術(shù)的(de)優(yōu)點在於分析靈敏度高、適用範圍廣、取樣量少、測(cè)試速度快、操作簡便,同時(shí)由於一些輕便且全(quán)封(fēng)閉儀器的出現,使得該技術也具備了現場監測的條件(jiàn)。但在失(shī)效過程太快、以及磨損微粒尺寸較大的情況下,光譜分析也存在一定的局限性,所以光(guāng)譜分析宜在精密監(jiān)測或(huò)輕度汙染的條件下使用。光譜分析不能直(zhí)接進行油液(yè)汙染度等級評定。
  (4)主要分析儀器目前(qián),我國生產的一些原子吸收光譜儀分析精度(dù)高,分(fèn)析功能強,而且價格適中,但是加熱方式尚存(cún)在改進餘地。上美國baird公司生產的光譜儀,如AFS—2C型直讀式發射(shè)光譜(pǔ)儀、MOA型油液分析直讀光(guāng)譜儀(yí),美(měi)國SPECTRO公(gōng)司的M型光譜儀(yí),以及美國PE公司的ICP光譜儀在光譜分析領域使用都已相(xiàng)當普遍。
  1.3 鐵(tiě)譜分(fèn)析技術
  (1)原理(lǐ)概述
  鐵譜(pǔ)分析技術就是(shì)用磁性方(fāng)法(采用磁(cí)譜儀)把混於潤滑油中的鐵質磨粒分離出來,並按其尺寸大小依次、不重疊地沉澱到一塊透明的基片上(shàng)(即製作譜片),在顯微鏡下(xià)或用肉眼直接觀察,以進行定性分析,即對磨粒的形態特征、尺寸大(dà)小及其差異等表麵形貌和成分進行監測分析。同時(shí)也可利用加(jiā)裝在鐵譜顯微鏡上的光密度(dù)計對譜(pǔ)片上大小磨粒的相對含量進行定量分析。
  (2)獲取的油液信息(xī)及監測內容
  由(yóu)以上鐵譜分析的原理可以看出,通過(guò)鐵譜分(fèn)析既可以監測磨粒的濃度(dù)和(hé)粒(lì)度,也可以分析磨粒的形態特征和成分,同時也(yě)可以進一步分析磨粒(lì)的增長速度。由摩(mó)擦學可以得(dé)知,磨粒的濃度和粒度與機(jī)器磨損程度有著直接聯係,對磨粒形態特征和成分的分析則可以對機器磨損部位、磨損(sǔn)原因、磨損趨勢等進行評估,對(duì)磨粒增長速度的(de)監測可(kě)以分析(xī)機器磨損的速度。
  (3)優缺點
  鐵(tiě)譜分析能直觀地顯示磨(mó)粒的分布情況,更能定(dìng)量地監測機器的(de)磨損情況,它監測(cè)速(sù)度快,表(biǎo)達(dá)信量多,能為工程提(tí)供準確的油液信息。但是,一方麵由(yóu)於它無法(fǎ)監測非磁性汙染物,因而(ér)有可能會導致測量(liàng)結果產生偏差,另一(yī)方麵分析鐵譜對個人經驗(yàn)的依賴較強,結論的正確與否與分析者(zhě)的個人經驗(yàn)關係極(jí)大,所以這(zhè)給現場監測帶來了困難。跟(gēn)光(guāng)譜分析一樣,鐵譜分析(xī)也不能直接進行油液汙(wū)染度等級評定。
  (4)主要分(fèn)析儀器
  通常我們采用的儀(yí)器分為直讀式鐵譜儀、分析式鐵譜儀(yí)和旋轉式鐵譜儀。使用較多(duō)的鐵譜儀有:國產的L200-X型、TPF-2型、ZPT-X型、TPD-2型鐵譜儀(yí)等,美國PREDICT公(gōng)司生產的DRII型(xíng)、FMII型鐵譜儀等。
  1.4 顆粒技術
  (1)原理概述
  顆(kē)粒技術是(shì)通過測量單位體積內不(bú)同粒度汙染物的數目(或重量)來進行(háng)油液汙染度(dù)評定的一種技術。不同的顆粒(lì)技術所采用的原(yuán)理也不同。目前使用的主(zhǔ)要(yào)有:過濾稱重法、顆粒自動計數器、電阻型磨粒監測(cè)器等,一些新型顆(kē)粒分析(xī)儀,如美國羅斯韋爾公司的台式油分析係統,也能進(jìn)行顆粒分析。
  (2)獲取的油液信息及監測內容很顯然,從(cóng)上麵(miàn)的討論中可以看出,無(wú)論采用的是什麽原理,顆粒技術所監測的對象都是單位體積內油液中不同顆粒大小汙染物數目(或重量(liàng))分布情況。與(yǔ)其他分析技術(shù)不同的(de)是(shì),顆(kē)粒技術並不監測汙染物顆粒的組成元素與形態特(tè)征。對不同(tóng)時期油液進行的顆粒分(fèn)析可以得出磨粒的增長速(sù)度進而判斷機器(qì)的磨(mó)損速度。
  (3)優缺點
  顆粒技術具有準(zhǔn)確、快速、簡便的優點,與鐵譜技術比(bǐ)較(jiào),它不依賴於個人經驗(yàn),更有助於在線監測。但是由於顆(kē)粒技(jì)術隻進行(háng)了磨粒含量的測定,僅能提供油液的汙染度信息,在故障診斷方麵存在著缺陷。
  (4)主要分析儀器
  使用較多的顆(kē)粒分析儀主要有美國HIAC/ROYCO公司的PC320型、4100型和8000A型分析儀,英國Coulter公司推出的電阻型顆粒計數器,美國羅斯韋爾公(gōng)司(sī)的台式油分析係統等。
  1.5 其他技術(shù)
  除了上(shàng)麵介紹的技術,還有很多其他油液監測技術,如磁塞技術、傅立葉紅外分析法等(děng)。雖然它們的監測原理(lǐ)各有不(bú)同,但是從監測內容看,與上麵介的方法類(lèi)似(sì),讀者可以查詢有關資料進行(háng)了解。
  2 結束語
  無論采(cǎi)用何種分析方法與監測儀器,我們(men)必須明確(què)油液(yè)實驗的目的,並結(jié)合目的與自身條件選擇合適的監測技術(shù),使得所選方案滿足準確性、經濟性要求。
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來源:《潤滑油》2008年10月
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