光谱分析与铁谱分析在柴油机故障诊断中的应用
铁谱分析技术及其在设备故障诊断上的应用
铁谱分析技术及其在设备故障诊断上的应用摘要：本文阐述了铁谱技术的原理、检测方法、磨粒类别。
结合与铁谱类似的检测分析技术（光谱、颗粒计数）进行原理及检测范围的对比分析，明确说明了三种检测技术的利弊。
着重介绍了铁谱分析技术的原理与检测方法，并叙述了铁谱技术在武钢炼钢厂某设备的故障分析中起到的作用。
铁谱分析技术能够很直观的发现设备故障类型，极具推广应用价值。
关键词：铁谱技术；光谱技术；颗粒计数；炼钢；设备；故障；微粒；磨损前言铁谱分析技术是通过对油润介质中的各类微粒的观测、分析来判断机械的润滑、摩擦、磨损工况正常与否，是进行设备润滑工况故障诊断的有力工具之一。
由于润滑故障占机械故障的50%以上，因此铁谱分析技术就有了发挥作用的天地。
在磨粒识别分析数字化还未能成功地应用于实际的今天，采取铁谱图谱分析软件来满足现实的需求就成为一种途径。
1.微粒检测方法——铁谱、光谱、颗粒计数1.1 铁谱、光谱、颗粒计数三种技术原理虽然这三种分析技术都是用来检测油液污染程度的，但原理截然不同。
1.1.1 颗粒计数技术原理油液中的微粒经过颗粒计数仪的激光照射区，将通过照射区的某一截面尺寸记录下来，作为该微粒的粒度计数，记录尺寸范围是1～100微米，大于100微米者没有具体数字显示，从数量上了解油液中微粒数量和粒度分布即油的清洁状况。
以国际标准NAS1638输出测试数据。
1.1.2 光谱技术原理高压电弧将油液中的金属微粒熔化，成为金属元素，通过光谱的作用，以ppm作为（百万分之一）计量各种金属元素浓度含量的单位，由于高压电弧不能熔化较大的金属颗粒，故测试数据主要表达了油液中10微米以下金属微粒的元素含量1.1.3 铁谱分析原理通过高梯度磁场的作用，将油液中的各类微粒以一定的规律有序排列，在高倍显微镜下，能观测到各类微粒的表面形态，能看到的微粒粒度范围在5～300微米之间，这个尺寸范围的微粒群与润滑、摩擦、磨损有关，通过微粒的形态不同来判断磨损类型。
光、铁谱分析在柴油机故障预报及诊断中的应用
・８ ・ ｌ
维普资讯
后， 机油 中铁含 量 急剧上 升 ， 而铜含 量趋 势平 稳 ， 由此 可判 断柴 油机缸 套 、 曲轴 、 轮等部 位有 异常磨 损 现象． 齿 中修 解体 检查 发该 柴油 机气 缸套 多数 接近 中修 限度 ， 已开 始剧 烈磨 损 ， 证 了我们 的判 断． 验
的Ｎ、 Ｆ ａ Ｂ、 ｅ含量 由上 一次 的 １ ７ ４ 、０ ５ ２ ． ５ １ ． ６和 ５ ． ２突升 至 ６ ９ ５ 、１ ． ４和 １ ８ ０ ， Ｏ６ ０． ３１ ８９ ５ ． ８ 经检查 该车 １ ３缸 缸 套 穴蚀 并发 生 漏水 ， 换后 良好． 更 另外 ， 据不 同元 素 变化 趋 势 可对 柴 油机 的磨 损 状态 做 出预测 ． 图 １ 根 如 是
维普资讯
第 ２ 卷第 １ １ ２期
Ｖｏ ． ２ ．１ １ １Ｎｏ ２
徐 州 工 程 学 院 学 报
Ｊ ｕｎ ｌ ｆＸｕ ｈ ｕ Ｉ ｓｉｕｅｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｚ ｏ ｎ ｔ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｔ
并按 其尺 寸大小 依次 、 重叠 地沉 淀到一 块透 明 的基 片上 （ 制 作谱 片 ）在 显微 镜下 或 用 肉眼直 接观 察 ， 不 即 ， 以
进行 定 性分 析 （ 对磨 粒 的形 态特 征 、 寸 大小 及其 差 异 等表 面形 貌 和成 分 进行 检 测 分析 ） 利 用 加装 在铁 指 尺 ． 谱显 微 镜上 的光 密度 计 ， 可 以对 谱 片上 大小 磨粒 的相 对 含量进 行 定量 分析 ． 擦学 的研究 表 明 ， 还 磨 磨粒 的类 别和数 量 的多少及 增 加 的速度 与摩 擦 面材 料 的磨 损 程度 及磨 损 速度 有直 接 的关 系 ； 粒 的形态 、 色及尺 磨 颜 寸 等则 与磨 损类 型 、 损进 程 有密 切 关 系． 磨 因此 铁谱 分析 法 在 判断 磨 损故 障 的部 位 、严 重 程度 、 展趋 势及 发 产 生的原 因等方 面能 发挥 全 面的作 用 ．
铁谱分析技术在柴油机故障监测和诊断中的应用
铁谱分析技术在柴油机故障监测和诊断中的应用本文介绍了铁谱分析技术的工作原理、分类以及柴油机常见故障的磨粒图谱特征，运用铁谱分析技术对舰船柴油机运行故障进行监测与故障诊断，预先发现柴油机早期缺陷与故障，逐步实现柴油机状态的预先维修，为舰船柴油机的使用与维修提供可靠依据，可以有效保证舰船柴油机的安全可靠运行。
标签：铁谱分析技术；柴油机使用与维修；故障监测1 前言随着科学技术的不断发展，装备管理的理念已经从常规管理向综合管理的方向发展，形成了装备管理的现代模式。
油液分析技术的主要作用[1，2]包括：（1）确定设备合理的换油时机；（2）检验设备用油品质，防止假油或油错用对设备造成损害；（3）确定设备主要磨损机理及磨损程度，实现设备资源合理调度；（4）诊断正在发生或潜在故障，为设备维修决策提供依据；（5）对设备的合理润滑提供技术支持，实现设备的科学维护与保养；（6）为润滑油、摩擦副等相关零部件的改进和创新提供科学依据。
2 铁谱分析仪器的分类及工作原理实施铁谱分析技术的重要工具之一是铁谱仪，铁谱仪运用比较广泛的主要有四类[1，2]：（1）分析式铁谱仪；（2）直读式铁谱仪；（3）旋转式铁谱仪；（4）在线式铁谱仪。
2.1 分析式式铁谱仪分析式铁谱仪工作原理如图1所示。
微量空气泵以极小的流量将试管内的油样压滴在以一定角度倾斜放置的高梯度强磁铁上方的铁谱基片上（倾斜角度为1?～2?左右）。
在铁谱基片上有一U 形憎油性限流带，限制油样在基片上沿垂直于磁铁磁力线的方向由上向下流动。
借助于显微镜，分析磨粒的数量、尺寸分布、成分、类型等特征信息，这些磨粒能够传递出机械摩擦副磨损状态的重要信息。
2.2 旋转式铁谱仪旋转式铁谱仪的工作原理是利用离心力和磁场的联合作用，将油液中的磨损颗粒分离出来，按规则排列沉积在铁谱基片上；借助于显微镜，分析磨粒的数量、尺寸分布、成分、类型等，测得内圈大磨粒读数Di和外圈小磨粒讀数Do，从而确定设备磨损的状况。
铁谱技术在内燃机车检修中的应用分析
0引言在铁路内燃机车检修中，采用合理的铁谱技术至关重要，保证铁路内燃机车能够更加安全的运行。
由于铁路内燃机车内部结构比较复杂，通过合理运用铁谱技术，不仅能够提高内燃机车的稳定性，而且能够有效减轻内燃机车检修人员的工作负担。
鉴于此，本文主要分析铁谱技术在内燃机车检修中的具体应用，从而保证铁路行车安全，提高人们的出行质量。
1铁谱技术铁谱技术通过对内燃机内部的机油进行相应的分析，结合机油的使用情况，帮助内燃机车检修人员更好地掌握内燃机各个部件的磨损情况。
对于铁路内燃机车检修人员来说，通过合理运用铁谱技术，能够了解润滑油的使用情况，并结合内燃机车的实际运行情况，判断出内燃机车内部配件的磨损情况，针对磨损比较严重的内燃机车零部件，采取合理的解决方案，进一步提高铁路内燃机车的安全性和可靠性。
除此之外，在检修内燃机车的过程中，运用铁谱技术，能够有效检测出柴油机主轴瓦与连杆瓦、主机油泵等部件的磨损情况，检修人员可以结合各项检修数据，合理确定铁路内燃机车柴油机的磨合时间，在满足柴油机磨合要求的前提之下，不断缩短停留时间，保证铁路内燃机车的稳定运行，真正达到节省燃油的目的[1]。
2内燃机车柴油机磨损特点由于铁路内燃机车的内部结构比较复杂，运行功率较大，如果不采取相应的检修，很容易发生磨损，影响铁路内燃机车的安全运行。
现阶段，铁路内燃机车的常用型号为———————————————————————作者简介:徐满世（1963-），男，山西山阴人，工程师，目前从事内燃机车检修工作。
发送，但是它却没有“路由模式”。
Wi-Fi优点显著的同时，其缺点在工业气动技术中不是十分明显。
在实际应用的过程中，Wi-Fi的功耗大约是ZigBee功耗的10倍，由此可见Wi-Fi的功耗是相当大的；而且相比ZigBee，它不具备一些特殊的功能，比如休眠能力和唤醒能力等，这导致它的耗电能力大大的提高。
但是对于气功技术应用环境而言，这一部分功率可以忽略。
光谱与铁谱的原理及其在设备诊断中的应用
。
机器运 子 时 ， 亍 存油 液 中携 带有 大量设 备运 行状
态的信息 ， 其是 润 滑液 ， 摩擦 副 的磨 损碎 屑都 尤 各 将 落 入其 中 ， 随之 一起 流动 。这样 ， 过对 润滑 并 通 油 的采样 和 分析处 理 ，就 能取 得各摩 擦 副 的磨 损
Ｗａ ｇＬｄ ｎ ， ｈ ｈ ｎ ｊ ｎ ｎ ｉｏ ｇ Ｓ ｉ ｅ ｇｉ ｇ Ｃ ａ
（ｉ ｊ ｇ ｎｖ ｒｔ ｆ ｅ ｏ ｕ ａｄＣ ｅ ｃｌ ｅｈ ｏｏｙ Ｆ ｓｕ １０ １Ｃ ｉａ Ｌａ ｉ ｉｅｓｙｏ Ｐ ｔ ｌ ｍ ｎ ｈｍｉ ｃｎ ｌ ， ｕｈｎ１３ ０ ， ｈｎ） ｏｎ Ｕ ｉ ｒｅ ａＴ ｇ
合、 分析 方 法 和 优缺 点 以及 它们在 设备 诊 断 中的 应用 。
关 键 词 ： 障诊 断 ； 故 光谱 分 析 技 术 ； 铁谱 分 析 技 术 ； 理 ； 用 原 应 中图 分 类 号 ： Ｇ１５３３ Ｔ １＿ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２４ ５（０ ８０ —０ ２０ １７ ．８ ２２ ０ ）３０５ ４
维普资讯
第２ 卷 第３ ９ 期
哈
尔
滨
轴
承
Ｖ（．９ Ｎｏ３ ）２ １ ． Ｓ ｐ ２ ００ ８ ｅ ．
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ０Ｆ ＨＡＲ Ｎ Ｂ ＡＲ ＮＧ ＢＩ Ｅ Ｉ
光 谱 与 铁 谱 的 原 理 及 其 在 设 备 诊 断 中 的 应 用
王 立 东 ， 成 江 石
（ 宁 石油 化 工 大 学 ， 宁 抚 顺 １３０ ） 辽 辽 １０ １
摘
要 ：主要介绍 了机械故 障诊断 中的油液分析技术， 包括油液 的光谱分析技术和油液的铁谱分析技术。简要 阐
铁谱技术在柴油机机油质量管理上的应用
铁谱技术在柴油机机油质量管理上的应用
铁谱技术是一种用于分析油液中金属元素成分的方法，可以有效地判断机油的质量和机器的状态。
在柴油机机油质量管理方面，铁谱技术可以用于以下方面：
分析机油中金属元素的含量，特别是铁元素的含量，通过分析不同金属元素的含量，可以判断机油中金属元素的来源，如摩擦副、氧化等，以便及早发现机器故障。
判断机油的污染程度，铁谱技术可以分析不同金属元素的含量和组成，以判断机油中污染物的来源和类型，进而判断机油的污染程度。
监测机油的剩余使用寿命，通过对机油中金属元素含量的分析，可以确定机油的剩余使用寿命，以便及时更换机油，保证机器的正常运转。
提高机器的可靠性，通过定期采用铁谱技术对机油进行检测，可以及早发现机器的问题，保障机器的可靠性和稳定性，减少故障发生的可能性。
综上所述，铁谱技术在柴油机机油质量管理上具有重要的应用价值，能够提高机器的可靠性和稳定性，降低机器故障的发生率，减少维修和更换机器的成本。
铁谱分析法在某型船舶柴油机故障诊断中实际应用研究
铁谱分析法在某型船舶柴油机故障诊断中实际应用研究秦润轩;卞磊;张红磊【摘要】船舶柴油机是一个集往复件和回转件于一体的典型摩擦学系统,也一直是磨粒检测故障诊断中的应用对象,文章采用铁谱分析法对大型船用柴油机MANB&W 7K90MC进行了磨损检测实验.研究结果表明:通过对油液中磨粒图像识别分析而预测的故障,与实际拆装检测得出的故障基本吻合,有利于铁谱分析法在故障诊断中的推广应用.【期刊名称】《中国修船》【年(卷),期】2015(028)002【总页数】4页(P36-39)【关键词】铁谱分析法;船舶柴油机;故障诊断;应用研究【作者】秦润轩;卞磊;张红磊【作者单位】武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U672船舶柴油机在运行的过程中，运动副的机械磨损在所难免，磨损是引起主机零件失效的重要原因之一。
为减少柴油机各运动系统的磨损，柴油机中都有润滑系统，润滑系统贯穿整个摩擦副，因此润滑油中含有丰富的机械零件信息，其磨损颗粒直接反映了零件的故障所在和柴油机工作状况[1-2]。
目前国内外关于磨粒监测识别、故障诊断技术主要是油液检测法，常用的油液磨粒检测方法中主要有光谱油料分析法、磁塞检测法、铁谱分析法等。
光谱油料分析法存在其局限性，无法测定大于10 μm的异常磨损产生的大颗粒金属磨粒；磁塞检测法仅对50 μm的磨粒敏感；而铁谱分析法可以观察到所有尺寸的磨粒，因此得以广泛应用[3-4]。
该技术最早在20世纪70年代由美国海军研究人员提出，它是一种借助磁力将油液中的颗粒分离出来，并将颗粒排列在基片上(即制片)，然后在显微镜下观察磨粒的颜色、形状、大小等纹理特征，从而分析机器的磨损状态和故障所在。
摩擦学的研究表明：磨损颗粒的种类和数量以及增加的速度与摩擦面材料的磨损程度及磨损速度有直接的关系；而磨粒的形态、颜色及纹理等则与磨损类型、磨损进程有密切关系。
光谱分析与铁谱分析在柴油机故障诊断中的应用
光谱分析与铁谱分析在柴油机故障诊断中的应用【摘要】本文简单介绍了光谱分析与铁谱分析技术的基本方法及原理。
提出两种方法联合应用是柴油机进行故障诊断的有效工具。
最后提出光谱分析和铁谱分析技术在故障诊断中的重要意义及未来柴油机故障诊断技术的发展趋势。
【关键词】光谱分析；铁谱分析；柴油机【Abstract】This paper introduces the basic principles and methods of spectral analysis techniques with bined the two methods is an effective tool for fault diagnosis of diesel engine.Finally，we propose the importance of spectroscopic analysis and Ferrography in fault diagnosis and future trends diesel engine fault diagnosis technology.【Key words】Spectroscopy；Ferrography；Diesel0 引言柴油机作为动力机械，其运行状态的好坏直接影响整个设备的工作状态。
因此，要确保设备处于最佳的运行状态，对其设备及柴油机进行状态监测和故障诊断是十分有必要的。
在柴油机的故障中，最主要的故障是磨损。
磨损是由摩擦直接产生的，所有的机械和机构的运转都是依靠其零件副的相对运动，有相对运动必有磨损。
磨损通常是有害的，因为磨损往往造成物质损失，缩短柴油机使用寿命，降低设备可靠性等，所以应尽可能的减少磨损以用来延长柴油机的使用寿命和提高可靠性。
现阶段，对柴油机进行状态监测和故障诊断，研究柴油机各种状态以及存在的故障和隐患，对柴油机的维修工作具有重要的意义。
光谱分析和铁谱分析技术是通过分析柴油机润滑油中的磨损金属含量及磨粒的形貌、尺寸来判断柴油机的磨损情形及磨损程度，预测机械可能出现的故障。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光谱分析与铁谱分析在柴油机故障诊断中的应用
【摘要】本文简单介绍了光谱分析与铁谱分析技术的基本方法及原理。
提出两种方法联合应用是柴油机进行故障诊断的有效工具。
最后提出光谱分析和铁谱分析技术在故障诊断中的重要意义及未来柴油机故障诊断技术的发展趋势。
【关键词】光谱分析；铁谱分析；柴油机
【Abstract】This paper introduces the basic principles and methods of spectral analysis techniques with bined the two methods is an effective tool for fault diagnosis of diesel engine.Finally，we propose the importance of spectroscopic analysis and Ferrography in fault diagnosis and future trends diesel engine fault diagnosis technology.
【Key words】Spectroscopy；Ferrography；Diesel
0 引言
柴油机作为动力机械，其运行状态的好坏直接影响整个设备的工作状态。
因此，要确保设备处于最佳的运行状态，对其设备及柴油机进行状态监测和故障诊断是十分有必要的。
在柴油机的故障中，最主要的故障是磨损。
磨损是由摩擦直接产生的，所有的机械和机构的运转都是依靠其零件副的相对运动，有相对运动必有磨损。
磨损通常是有害的，因为磨损往往造成物质损失，缩短柴油机使用寿命，降低设备可靠性等，所以应尽可能的减少磨损以用来延长柴油机的使用寿命和提高可靠性。
现阶段，对柴油机进行状态监测和故障诊断，研究柴油机各种状态以及存在的故障和隐患，对柴油机的维修工作具有重要的意义。
光谱分析和铁谱分析技术是通过分析柴油机润滑油中的磨损金属含量及磨粒的形貌、尺寸来判断柴油机的磨损情形及磨损程度，预测机械可能出现的故障。
在众多的状态监测和故障诊断手段中，光谱分析与铁谱分析技术是非常实用有效的手段。
1 光谱分析技术与铁谱分析技术
1.1 光谱分析技术
光谱分析技术是通过分析润滑油中金属磨损微粒的材料成分及数量，对比机械设备使用过程中金属磨损微粒数量的变化速度，了解机械设备摩擦副的磨损情况，以正确判断机械设备异常和预测故障，为机械设备科学检修提供依据。
根据不同时期各种金属磨损微粒所含金属元素的数量，判断摩擦副的磨损程度，预报可能发生的故障；根据金属磨损微粒的材料成分及其浓度变化，判断出现异常现象的部位及其原因。
例如，铅元素主要来自轴瓦部件，铝元素主要来自活塞等部件；根据润滑油中添加剂元素及污染元素的成分及含量，判断滑油的品质及污染
程度。
例如，滑油中的硅元素主要来自空气中的灰尘等。
光谱分析主要以发射光谱为主要手段。
通过电击产生电火花、电弧等能量激发润滑油中金属元素辐射发光而产生光谱。
因为每个元素都有其固定的波长，所以可以通过发射光谱的波长分析元素的种类，通过监测光的强度分析元素的含量。
最后，可经过数据的对比判断出设备的磨损状况。
该技术具有分析灵敏度高、适应范围广、操作简便、分析数据准确快速等优点，但是此技术分析具有一定的局限性，只能检测10μm以下的磨损磨粒且不能提供磨粒尺寸、形貌方面的信息，因此只能检测油料中所含元素的种类和浓度。
1.2 铁谱分析技术
铁谱分析技术是使带有磨屑的润滑油流过一个高强度、高梯度的磁场，利用磁场把磁性磨粒从润滑油中分离出来，依据磨粒的颗粒大小依次沉淀在基片上，再利用铁谱显微镜对基片上的磨粒进行识别及诊断。
通过分离出来的微粒和杂质的形状、大小、成分等方面的分析，可判断设备的磨损状况，预报零部件的失效。
通过磨粒大小和浓度分析设备的磨损程度；通过磨粒的大小和外形分析磨粒产生的原因和类型；通过磨粒的成分分析磨粒产生的部位。
通过磨损趋势的分析预测出设备将要发生失效的主要部件的位置。
铁谱分析技术能检测柴油机润滑油中的单个磨粒，能直观反映出柴油机主要摩擦副的磨损情形。
铁谱分析技术应用范围广泛且能获取的故障特征信息更加丰富，对故障的解释性更强。
应用铁谱分析技术能使设备减少维修费用，减少设备的大修次数，但铁谱分析的定量分析结果不精确，操作繁琐、费时，对磨粒的识别过于依靠实验人员的操作和经验。
2 光谱分析和铁谱分析技术联合运用的意义
光谱分析与铁谱分析技术各有自身的特点，他们各有长处与不足。
光谱分析所能检测的磨粒尺寸范围小且不能确定磨粒的形貌特征，而铁谱分析正好能弥补光谱分析的缺陷。
通过对柴油机进行油料光谱分析与铁谱分析，可以分析柴油机的使用状况，判断设备是否失效，及时发现故障，有效避免柴油机发生更加严重的损坏。
尽早排除柴油机的故障，节约维修成本。
在避免发生重大事故的同时，提高经济效益。
3 柴油机故障诊断的发展趋势
现代社会要求柴油机故障诊断尽量做到不解体化、高精度化、智能化及网络化等。
光谱分析与铁谱分析技术的应用满足柴油机故障诊断的发展趋势。
但光谱分析与铁谱分析仍有不完善的地方。
因此，完善光谱分析与铁谱分析技术的智能化、网络化是人们下一阶段研究的重要课题。
4 结论
总之，油料的光谱分析及铁谱分析技术是诊断柴油机故障的高效、有效的手段。
只有当光谱分析与铁谱分析技术联合应用，互为补充，充分发挥各自的特长，才能使柴油机故障预报准确率得到进一步的提高。
【参考文献】
[1]魏海军，王宏志，马玉莉.船用润滑油的使用与管理[M].大连：大连海事大学出版社.191-202.
[2]施必争，焦必煜.铁谱分析、光谱分析联合应用提高柴油机故障诊断水平[J].内燃机工程，1992.
[3]王浩.光谱分析在柴油机故障诊断中的应用研究[J].高校理科研究.
[4]王宏志，关德林，魏海军.大力推广油液监测技术提高船舶维修管理水平[J].中国修船，2002，1.
[5]贺石中，严圣任.铁谱技术的应用[C]//油样分析与设备状态监测论文集，1991.
[6]水友花，胡军华.影响铁谱分析准确性的因素及对策[J].润滑与密封，2006（12）.
[7]冯阳，崔利荣.柴油发动机故障诊断技术综述[J].质量与可靠性，2008（1）.
[8]王江萍，柴油机故障诊断技术的现状与展望[J].机械科学与技术，1997，16（5）.
[9]王英卓.油料光谱分析技术在设备故障诊断中的应用[M].北京燕山石油化工公司炼油厂，102503.
[10]陈云彪.油料光谱分析技术在发动机磨损监测中的应用[J].柴油机设计制造，2000（1）.。