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油液监测技术及其方法

时间:2015-10-29 10:48来源:www.rhjspx.com 作者:花间一壶酒 点击:
刘淑真 1 ,付洪瑞 2 (1.军械技术研究所,石家庄050000;2.天津大学化工学院,天津300072) 摘要: 主要介绍了油液监测技术在机械设备使用中的作用、油液监测技术的主要内容、以及常用的油液监测技术的方法。小同的监测技术可以提供关于在用油品理化性
 

 

刘淑真,付洪瑞
(1.军械技术研究所,石家庄050000;2.天津大学化工学院,天津300072)
 
摘 要:主要介绍了油液监测技术在机械设备使用中的作用、油液监测技术的主要内容、以及常用的油液监测技术的方法。小同的监测技术可以提供关于在用油品理化性能以及磨粒性质的相关信息,可以用于指导对机械设备的磨损状态和存在的故障做出诊断,能对故障做出及时的处理,避免造成重大的损失。
关键词:摩擦;磨损;润滑;油液监测
 
在机械设备运行中,摩擦副的相对运动会产生不同程度的摩擦和磨损,这将会产生能量的消耗和材料的损耗,进而造成能源的浪费和机械设备使用寿命的缩短。为了减少摩擦副在使用过程中所产生的摩擦和磨损,通常使用的方法是在机械设备中加入润滑油。
润滑油被称为机械设备的“血液”。机械运转过程中,由于润滑油所处的工作环境比较复杂,因此润滑油在发扦其作用的同时,它本身也会因多种外来因素而受到不同程度的污染,从而携带各种污染物,如机械零件的磨损颗粒、腐蚀产物、以及润滑油添加剂经一系列物理化学变化而形成的胶质、沥青、油泥、机械燃料燃烧产物等,由于这些污染物与机械设备以及润滑油的工作状态有着密切的关系,因此可以通过对机械设备中在用润滑油进行各种性能分析和检测,判断摩擦副表面材料的摩擦磨损特性,这就产生了油液监测技术。
1 油液监测技术的主要内容
油液监测技术就是将采集到的设备润滑油或工作介质,利用光学、电学、磁学等分析手段,分析其理化性能指标,检测其所携带的磨损和污染物颗粒,从而获得机器的润滑和磨粒状态的信息,定性和定量地描述设备磨损状态,找出诱发因素,评价机器的工作状况和预测其故障,并确定故障部位、原因和类型,从而对实际工作做出指导。图1为油液监测流程图,列出了油液监测中所用到的主要分析方法以及所对应的分析内容。

 
从图1中,可以看出,油液监测技术所采用的技术手段主要涉及到润滑剂分析和磨损微粒分析两大领域。润滑剂分析是通过监测机械设备中在用润滑油品的理化性能指标的变化,来检测机械设备的润滑状态以及存在的机械故障。磨损微粒分析技术是通过监测机械设备中在用润滑油品所携带的磨损微粒的元素、尺寸、形貌、浓度等,实现对机器设备摩擦状态的监测和故障的诊断。
润滑油的理化性能指标主要有粘度、密度、酸值、抗氧化安定性、极压抗磨性、腐蚀性等。参照润滑油的这些性能指标,油液监测技术中对润滑剂理化性能分析的主要内容包括:油品的衰化、油液中添加剂的损耗、油液的污染。如,油品在使用过程中由于环境温度等外界条件的影响,引起了其粘度、密度、酸值等性能指标的改变,从而造成油品的衰化,缩短了油品的使用寿命;另外,为了优化润滑油的使用性能,润滑油中通常加有各种具有不同性能的添加剂,而这些添加剂在使用过程中受到外界的作用会发生变化,产生相应元素的化合物,造成添加剂的损耗,从而使油品的性能发生劣化;除此之外,在润滑油的使用过程中,由于摩擦副的磨损和多种外界因素,也会造成润滑油的污染,从而影响其性能。
油液监测技术的另一个领域对油液中磨粒的分析主要有以下内容:化学成分分析,判断机械设备发生异常情况的部位和磨损类型;浓度含量分析,判断机械设备磨损的总量;尺寸大小分析,判断机械设备磨损的严重程度和磨损类型;几何形貌分析,判断设备的磨损机理。
2 油液监测技术的常用技术方法
针对油液监测的内容,油液监测技术对在用油品以及磨粒进行分析时,主要使用以下分析方法。
2.1理化性能分析
润滑油的常规理化性能通常包括粘度、水分、闪点、酸度和机械杂质等。在油液监测过程中润滑油理化性能的分析就是指运用物理化学方法对以上各种性能进行分析测定。润滑油的理化性能分析是监测机械设备磨损和油液污染情况的最简中最直接的方法。
2.2红外光谱分析
油液的理化性能分析,主要考虑从油液的物理化学参数出发,表征其状态,如粘度、水分、闪点等,这些数据只是从宏观上反映了在用油液与新油相比之下性能的变化,并不涉及由于油液内部分子结构变化而引起的油液性能变化的内因。而对在用润滑油进行红外光谱分析,能够实现对油液中各种分子或分子基团性质及状态的评定。
红外光谱是由分子的振动一转动能级跃迁形成的光谱,其波长通常出现在红外区段,通过对在用油液进行红外光谱分析,能够达到对润滑油的氧化、硝化、硫化、抗磨剂损失、燃油稀释、水分和积碳污染等方面的表征。红外光谱分析具有速度快、准确性高、重复性好、需样量少等优点,因此其在油液监测中具有独特的作用和意义。
2.3原子光谱分析
由于设备部件的摩擦磨损,润滑油中包含各种摩擦磨损微粒。相应地,这些润滑油中的微粒也能够反应零部件的磨损状态。光谱分析提供了一种研究元素种类以及相应浓度的方法。
原子光谱分析技术主要包括原子吸收光谱、原子发射光谱。原子吸收光谱是原子从基态跃迁到激发态时所吸收的特征波长光的强度。在油液检测技术中主要使用的是原子发射光谱,原子发射光谱是原子从激发态跃迁到基态是发出的特征谱线,通过发射光谱仪的测试,可以迅速准确地得到润滑油中各种元素的种类以及含量,从而对与该元素相对应的零部件的磨损状态做出判断,诊断与润滑系统有关的故障,达到诊断机器各部件技术状态的目的。
2.4铁谱分析
铁谱分析技术是利用高梯度强磁场将机械设备在用润滑油中所含磨损微粒按其粒度大小有序地分离出来,鉴别机械摩擦副在不同磨损状态下所产生的各种特征磨损微粒,通过对磨粒形态、大小、成分、浓度和粒度分布等方面进行定性定量检测,从而直观地获得机械摩擦副表面的磨损情况的重要信息,达到诊断设备部件运行状态的目的。铁谱分析的速度快,表达信息量多,能够提供准确的油液信息。
2.5颗粒计数
颗粒计数是评定油液受固体颗粒污染程度的一项重要技术。通过把油样中的颗粒进行粒度测量,并按预选的粒度范围进行计数,从而得到有关颗粒粒度分布方面的重要信息。目前颗粒计数技术的方法主要有过滤称重、颗粒自动计数、电阻型磨粒监测。采用颗粒计数技术,通过对不同时期的在用油液进行分析,与标准对比获得对油液污染程度的评价;另外,通过分析也可以得出油液中磨粒的增长速度,从而对机器磨损速度做出判断。
3 结论
油液监测技术是机械设备润滑系统故障诊断的一种重要手段。通过对机械设备中在用油液的理化性能指标和油液中磨损颗粒的等污染物的分析表征,可获得机械设备摩擦副润滑和磨损的信息,从而对机械设备所存在的故障做出诊断,找出故障发生的部位,确定故障的类型和发生故障的原因,指导人们及时对所存在的故障做出处理,减少不必要的损失。
 
参考文献
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(责任编辑:花间一壶酒)
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