机械故障诊断的油样分析技术
油田采油机械设备状态监测及故障诊断技术分析_4
油田采油机械设备状态监测及故障诊断技术分析发布时间：2022-10-10T03:12:11.084Z 来源：《工程建设标准化》2022年第11期第6月作者：王鹏[导读] 随着油气田产量的增加，对采油机械设备的需求也不断增加王鹏身份证号：37028319850405****摘要：随着油气田产量的增加，对采油机械设备的需求也不断增加。
采油机械设备不仅需要先进的技术，还需要使设备能够承受各种恶劣环境的挑战，如连续高温、高压、易燃易爆等。
一旦发现机械设备存在问题，应立即解决问题，从而预防和处理采油机械设备的外部问题和隐患，并节省大量的维护成本。
关键词：油田采油机械设备；状态监测；故障诊断技术1采油机械设备故障诊断技术的发展情况社会发展计算机软件技术紧跟发展趋势，各种采油机械设备更加精确和复杂。
为了全面准确地检测采油机械设备，油气田检测人员的难度急剧上升。
在我国，应开发、设计和探索各种采油机械故障诊断技术，完成对设备运行中引起的各种常见故障的快速准确诊断。
智能系统及其人工神经网络都是故障检测技术的基本核心内容。
将智能系统应用于采油设备，达到机械设备高效运行的效果。
智能系统的本质是利用计算机语言技术和传感器的相互配合，达到检测机械设备的目的，并分析其检测结论，根据大量的工作经验，明确机器和设备是否异常。
人工神经网络方法由许多离散系统数据分析系统及其数据处理系统组成。
根据模拟人体中神经细胞的组成和工作方式，对传输的信息内容进行融合和求解，属于仿生技术。
它实现了将机械设备宏观经济的常见故障问题转化为外部经济的数据信息，智能系统实现了检测的全过程。
2采油机械设备的故障诊断过程油气田设备的故障诊断应根据机械设备在特殊办公环境下运行的相关信息，判断机械设备的工作状态是否正常。
如果处于异常工作状态，此时必须找到机械设备故障的真正原因和位置，并计算设备的工作状态转换。
其实质是识别机械设备的工作状态。
设备故障诊断可分为3个步骤：（1）检查设备的重要数据信号；（2）在测试的唯一数据信号中发现预兆；（3）执行设备故障识别模式。
油田机械设备状态监测与故障诊断技术
《装备维修技术》2021年第11期油田机械设备状态监测与故障诊断技术丁国华 （吐哈油田油气生产服务中心，新疆 鄯善838202）摘 要：为了提高油田的产能，增加了油田机械设备的数量，随着机械设备的增多，对于该类机械设备的保养和维修的专业技术水水平也得到了相应的提高。
为了防止油田的机械设备在工作中出现故障，减少油田企业对机械设备的维修资金投入，应对机械设备的状态进行全面的监测，保证机械设备正常工作。
该文对油田机械设备的状态检测技术进行了描述，并对油田机械故障的诊断技术做出了分析。
关键词：油田机械设备；状态监测；故障诊断引言现在的油田生产会用很多种类的机械设备，这些机械设备不仅拥有先进的生产技术，还要让机械设备耐高温高压，防止机械设备发生燃烧或者爆炸的情况。
油田的生产环境比较特殊，在这样的环境下，机械设备的对工作环境的适应性也应有所提高。
对于机械设备的状态加以全面的检测，安排技术人员负责此项工作，一旦发现设备状态不正常应及时的查找原因，并做出妥善的处理[1]。
一、油田机械设备状态的监测技术应用1.振动监测技术在油田的机械设备监测当中使用最多的一种技术就是振动监测技术，振动检测技术是通过监测分析机械设备的振动数据和一些其它的状态完成对价械设备的监测。
一般情况下，利用振动检测技术可以详细的掌握机械设备当下的工作状态和相关的数据信息，对出现故障的设备可以及时的查找出来，振动监测技术最常被用在油田机械设备中的往复机械设备和旋转类的机械设备以及轴承等设备的状态监测中。
在振动检测技术的应用中，振幅是最主要的数据，表现形式分别是速度、加速度和位移这3种形式，通过这3种形式检测，可以得到该机械设备工作振幅的快慢、快慢的改变和大小这三种不同的数据。
不同类型的机械设备和不同的种类的故障在实际的振动检测中参考的振幅数据也是各不相同，这需要检测人员根据监测的实际情况选择相应的参数。
2.噪声监测技术在油田的机械设备监测当中常用到的技术处理上述振动监测技术以外，还有一种常用到的监测技术是噪声监测技术。
第五章油样分析
第二节 光 谱 分 析
三、原子吸收光谱技术
原子吸收光谱是根据气态原子对辐射能的吸收程度确定 样品中分析物的浓度。 是基于原子对光的吸收现象。
工作原理：通过火焰、石墨炉等将待测元素在高温或是化学 反应作用下变成原子蒸气，由光源灯辐射出待测元索的特征 光，在通过待测元素的原子蒸气时发生光谱吸收。透射光的
一、分析式铁谱仪（Analytical Ferro graph）
分析式铁谱仪一般是指包括制谱仪、光密度（铁谱片） 读数器以及双色显微镜在内的成套测试系统。
BY11-型 分析式铁谱仪系统
1、工作原理
制谱仪的基本组成：磁铁 装置、微量泵、玻璃基片、特 种胶管和支架等。
微量泵将油样从试管中抽出，
并流出至玻璃基片上。在玻璃基 片下面的有一高强度、高梯度的 磁铁，油样中的铁磁性颗粒随油
分析步骤：
第二节 光 谱 分 析
光电直读光谱仪工作原理：
电极产生的电火花作为光源，激发油中金属元素辐射 发光，将辐射出的线光谱通过出射狭缝引出，由光电倍增 管将其转变成为电能，向积分电容器充电，通过测量输出 电压达到检测油样内金属含量浓度的目的。 图5-2是美国Baird公司生产的FAS-2C型直读式发射光谱仪 的原理图。
强度与被测元素浓度成反 比，通过分光器将其它发 射线谱分离，检测系统测 量特征谱线减弱后的光强 度。根据光吸收定律可求 待测元素的含量和浓度。
分析流程
第二节 光 谱 分 析
光源(发射特征谱线)→原子化器(试样转化为原子蒸气)→分
光系统(分离特征谱线)→检测系统(信号转换、放大)→显示
(吸光度，根据吸光度可在标准谱中查出金属元素浓度)
目前在工业发达的国家中，油液分析技术正在或已经 成为机械设备状态监测及故障诊断的不可缺少的方法之一， 占有重要的地位。
油样铁谱分析技术
铁谱分析技术铁谱分析技术是20世纪70年代发明的一种新的机械磨损测试方法，借助磁力将油液中的金属颗粒分离出来，按颗粒大小排列在谱片上，观察颗粒的相对浓度，进一步分析颗粒的物理性能。
铁谱仪分析广泛用于各行业的内燃机、齿轮箱、轴承、液压系统等大型设备、零部件有效的磨损监测，统计表明，应用铁谱技术，保证重大设备安全运行，减少故障发生，降低维修费用，已取得显著经济效益。
一、铁谱分析的内容1、磨粒浓度和大小，可以反映磨损的严重程度；2、磨粒形貌，可以反应磨粒产生的原因、机理；3、磨粒成分，可以反应磨损部位；二、铁谱分析的特点：有较宽的尺寸检验范围、同时获得磨粒的多种信息，全面判断磨损故障部位、严重程度、发展趋势、产生原因。
三、铁谱分析的原理铁谱分析仪的基本原理就是用铁谱仪把油品中的磨粒和碎屑分离出来，并按其尺寸大小依次沉淀到一片透明基片上（即制作谱片），在显微镜下观察，进行定性分析，也可用计算机对磨粒进行图像处理，获取磨屑的有关参数。
摩擦学的研究表明，磨粒数量、递增速度与磨损程度有直接的关系，磨粒的形态、颜色、尺寸等则与磨损类型、进程、材质有关，根据分析结果做出状态监测或故障诊断结论，是制定设备维护措施的重要依据。
四、铁谱分析仪生产商：维克森（科技）有限公司根据磨粒分离、检测的不同方法，铁谱仪主要有四种类型：分析铁谱仪、旋转式铁谱仪、直读式铁谱仪和蓟管式铁谱仪。
1、分析式铁谱仪VIC-T是最先研制出来的铁谱仪器，油样流经处于高梯度磁场中的倾斜玻璃基片，磨粒按一定规律排列沉积，借助高倍显微镜观察谱片，可看到磨损颗粒的材料、尺寸、特征和数量。
分析铁谱仪对检测人员的技术经验要求较高。
产品优势：（1）能直接观察粒度尺寸在2um至数百微米范围内的磨粒；（2）以表面特征为依据迅速判断机械的运行和磨损状态；（3）体积较小，操作简便，具有功能强大的分析软件；（4）装箱、搬运要求不高，随行性较好。
2、旋转式铁谱仪VIC-XT将油样滴到旋转磁台中心，高速旋转时受离心力作用，油样向四周流散，在环形的高梯度磁场作用下，磨粒以同心同环的形式，沉积在谱片上。
5油样分析技术
油样光谱分析技术
如使用原子光谱分析还有下列不足之处： ① 只能分析磨粒的成分和含量，不能分析其
形貌，因此对摩擦副工作状态的判断还有 困难； ② 只能分析含量较低且颗粒尺寸很小的磨屑; ③ 与铁谱技术、磁塞技术相比，其成本较大; ④对环境要求苛刻，需专门实验室。
4）偏振光 主要用于非金属磨粒的鉴别。
油样铁谱分析技术
2.铁谱片的扫描电镜观察与分析 由于铁谱显微镜的放大倍数不超过
1000倍，对于小磨粒难以观测，因此利用 扫描显微镜进行观测，且结合 x 射线能谱 分析仪还能分析磨粒的成分。但需注意的 是电子显微镜费用较高，通常是先利用铁 谱显微镜先分析。
油样铁谱分析技术
性； 3) 可对磨损故障做出早期诊断。 2. 局限性 1) 对突发性故障不能进行有效的监测； 2) 检测结果与分析人员的经验关系有关； 3) 对采样要求高； 4) 对非铁磁性磨损磨粒的检测效果欠佳。
油样铁谱分析技术
六、铁谱技术的应用 1.齿轮磨损； 2.各种机械的液压系统； 3.煤矿井下设备。
油样铁谱分析技术
原子发射光谱分析是利用物质受电能或热能激发 后辐射出的特征线光谱来判断物质组成。
油油样样光光谱谱分分析析技技术 术
二、光谱分析特点 1. 优点 ① 检出限低、灵敏度高； ② 准确度高； ③ 分析速度快； ④ 试样用量小； ⑤ 应用范围广； ⑥ 仪器操作较简单。 2. 缺点 ① 多元素测定尚有困难； ② 一些元素的测定灵敏度还不够； ③ 对复杂试样，干扰还比较严重。
铁谱技术在煤矿机械诊断系统中的构建 给出了基于铁谱技术的煤矿机械磨损检测系
统的构建模型，探讨了机械设备的铁谱诊断技术 要点，在 VB 环境下，利用检测数据构建并求解 了磨损颗粒分布的数学模型，在 MATLAB 环境 下，实现了磨粒图像的自动识别。
机械设备预知维修的油样状态监测法
磨 损 分 析 法是 测 定 用过 的润 滑 油 中磨 损元 素 和杂 质 的含 量 来 监测 零 部件 磨 损 的速 率 ，通过 检
测 用 过 的 润滑 油 确定 零 部件 正 常 的磨 损速 率 ，当 磨 损 速率 及 油 中所 含 杂 质超 标 时 ，就可 以诊 断 出
铁 谱 监 测 技 术 是 最 重 要 的 油 液 检 测 技 术 之
一
常 磨 损 有 关 的 故 障 ，并 在 故 障 发 生 前 适 时 修 理 ，
高 设备 的利 用率 。
油样状 态 监测 方 法 的 组 织管 理 过 程包 括 油 样 检 测 、征 兆式 特 征 量提 取 、工 况 状 态 识 别及 人 工
有 效性
润滑油量不足 ，甚 至堵塞油路 ，使润滑系失去作用。
２３ 润 滑 油 状 态 分 析 ．
２ 油样 检 测 分 析 的理 化 方 法
油样 常用 的理 化性 能 指 标有 粘 度 、闪点 、酸
涧 滑 油状 态分 析是测 定 用过 （ 下转 第７ 页） ０
收 稿 １期 ：２ ０ — ７ ２ ：修 回 １期 ：２ ０ － ８ １ ５ ｔ ０ ６ ０— ５ ５ ｔ ０６ ０ — ０
—
９８ 一
维普资讯
２０ ０ ６年 第 ４期 （ １２期 ） 总 １
质 ，主 要有 ：有机 酸 、油 泥 、铁 皂 。乳 浊 液 中 的 计 划 结合 使用 。当诊 断 出某 一 故障 后 ，就有 一 个 油 、水 和铁 皂 ，以及 进 入 润滑 油 中的尘 土 、金属 与其 匹配 的修 理 计划 可 供 采 用 。 同样 ，定 期 油 样 屑和 各种 氧 化 物相 互 混 合 而形 成 油 泥 聚结 在 油管 分 析 还可 用来 检 测使 用 单 位所 采 用 的 保养 计 划 的 巾 ，不 断增 大 润 滑油 流 动 的阻 力 ，使 磨 擦 表 面 的
机械故障诊断概述
投入经费 投资：US$ 20 万元，年监测费：US$ 1.5 万元/年
诊断成本 A＝(20 万/10 年折旧) + 1.5 万/年=US$ 3.5 万元/年
诊断经济效 益系数
C＝B/A = 36
☆目的意义举例：空难
2009年6月1日14时，法航空客A330起飞不久后与地面失去联系。机上228 人全部遇难。
1.2设备故障的信息获取和检测方法
☆故障信息的获取方法
(四)设备性能 指标的测定
设备性能包括整机及零部件性能， 通过测量机器性能及输入、输出量的 变化信息来判断机器的工作状态也是 一种重要方法。
例如，柴油机耗油量与功率的变化， 机床加工零件精度的变化，风机效率 的变化等均包含着故障信息。
对机器零部件性能的测定，主要反 映在强度方面，这对预测机器设备的 可靠性，预报设备破坏性故障具有重 要意义。
按诊断方法的 完善程度分类
简易诊断 利用一般简易测量仪器对设备进行 监测，根据测得的数据，分析设备的工作状态。 如利用测振仪对机组轴承座进行测量，根据测得 的振动值对机组故障进行判别或者应用便携式数 据采集器将振动信号采集下来后再进行频谱分析 用以诊断故障。
精密诊断技术 利用较完善的分析仪器或诊断装 置，对设备故障进行诊断，这种装置配有较完善 的分析、诊断软件。精密诊断技术一般用于大型、 复杂的设备，如电站的大型汽轮发电机组、石油 化工系统的关键压缩机组等。
1.3机械设备故障诊断方法的分类
设备故障诊断技术的分类，有三种分类方法
（一）按照诊断的目的、要求和条件分类 分为功能诊断和运行诊断、定期诊断和连续监测、直接诊断和间接诊断、在 线诊断和离线诊断、常规诊断和特殊诊断、简易诊断和精密诊断等等。
油样分析
• (二)油液监测与诊断技术的实施步骤 二 油液监测与诊断技术的实施步骤 • 1)选择对生产、产品质量、经济效益影响 选择对生产、产品质量、 选择对生产 较大的设备为监测对象， 较大的设备为监测对象，在深入了解该设备 • 有关情况 功能、结构、运转现状、润滑材 有关情况(功能 结构、运转现状、 功能、 料及润滑系统现状等)的基础上 的基础上， 料及润滑系统现状等 的基础上，选择并制 订合理的油液监测方案及技术。 订合理的油液监测方案及技术。 •
• 常见系统取样间隔推荐如下： ， 常见系统取样间隔推荐如下： • 飞机燃汽轮机： 50h 飞机燃汽轮机： • 航空液压系统： 50h 航空液压系统： • 柴油机： 200h 柴油机： • 大型传动齿轮： 200h 大型传动齿轮： • 地面液压系统： 200h 地面液压系统： • 重型燃汽轮机： 250h。500h 重型燃汽轮机： 。 • 大型往复式发动机： 250—500h 大型往复式发动机：
•
•
润滑油在使用过程中的变质和油品质量 劣化，主要包括两方面。一是由于氧化、 劣化，主要包括两方面。一是由于氧化、凝 水解、分解作用使油品产生永久性变质。 聚、水解、分解作用使油品产生永久性变质。 可采用测量润滑油油样粘度水分、机械杂质、 可采用测量润滑油油样粘度水分、机械杂质、 酸值及闪点等理化指标来分析判断。 酸值及闪点等理化指标来分析判断。如果油 品劣化程度超过一定限度(按照换油标准 按照换油标准)， 品劣化程度超过一定限度 按照换油标准 ， 则及时换油。 则及时换油。
• 铁谱技术的特点 • 多年来的工业应用表明，铁谱技术具有以下基本 多年来的工业应用表明， 特点。 特点。 • （1）具有较宽的磨粒尺寸检测范围和较高的检 ） 测效率
• （2）能同时进行磨粒的定性检测和定量分 ） 析 • 与润滑油磨粒其他分析技术相比，铁谱技术 与润滑油磨粒其他分析技术相比， 较光谱方法、 较光谱方法、磁塞方法的一个最大优点就是 能够同时实现对磨粒的定性观测（ 能够同时实现对磨粒的定性观测（观察磨粒 的形态、尺寸、颜色、表面特征等） 的形态、尺寸、颜色、表面特征等）和定量 分析（测量磨粒量、磨损烈度、 分析（测量磨粒量、磨损烈度、磨粒材质成 分等），这不仅给分析机械设备磨损状态、 ），这不仅给分析机械设备磨损状态 分等），这不仅给分析机械设备磨损状态、 故障原因和研究设备失效机理等提供了更全 面而宝贵的信息， 面而宝贵的信息，而且大大提高了机械设备 状态监测的可靠性。 状态监测的可靠性。
油液分析诊断技术
理化指标 颗粒计数
光谱
铁谱
借助高梯度、强磁场的铁谱仪将油液中的金 磨粒尺寸、数量、形貌、成分 借助高梯度、 磨粒尺寸、数量、 形貌、 属磨粒有序地分离出来， 属磨粒有序地分离出来，通过分析这些磨损 颗粒的形貌、大小、数量、成分， 颗粒的形貌、大小、数量、成分，从而对机 械设备的运转工况、 械设备的运转工况、关键部件的磨损状态及 磨损机理进行判断
2
由此可见， 由此可见，维修是工业生产成本中一项巨大的支 它涉及到大量的人力、 物力和财力。 出 ， 它涉及到大量的人力 、 物力和财力 。 维修工作 在很大程度上取决于设备使用和维修人员对该设备 的了解， 的了解 ， 所以建立有效的维修系统可以大大减少停 机时间和节约维修费用。 机时间和节约维修费用。
3
油样分析技术是借助对该系统有代表性油 样的分析来实现机器状态监测和故障诊断的， 样的分析来实现机器状态监测和故障诊断的 ， 它是近十几年迅速发展起来的用于机械设备 状态监测的新技术， 尤其在发动机、 状态监测的新技术 ， 尤其在发动机 、 齿轮传 轴承系统、 液压系统等方面， 动 、 轴承系统 、 液压系统等方面 ， 该技术取 得了显著的效益，获得了广泛的应用。 得了显著的效益，获得了广泛的应用。
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在机器的润滑系统中， 在机器的润滑系统中，最常用的两个取样点是润 滑油油箱 回油管处 油箱和 滑油油箱和回油管处。 油箱内油流动缓慢，由于磨粒沉降等效应的影响， 油箱内油流动缓慢，由于磨粒沉降等效应的影响， 给取出具有代表性磨粒的油样增加了难度， 给取出具有代表性磨粒的油样增加了难度，因此在回 油管取样比在油箱中取样有较大的优越性 。
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四、油品理化分析
它是通过检测油液本身的性能及其组成， 它是通过检测油液本身的性能及其组成，掌 握油液在使用过程中的变化情况。 握油液在使用过程中的变化情况 。 油液质量的 好坏， 将直接影响机器的正常状态， 好坏 ， 将直接影响机器的正常状态 ， 因此检测 油液品质的变化是设备诊断的一种常用手段。 油液品质的变化是设备诊断的一种常用手段。 分类： 分类：油液物理化学性能的分析和油液中化 学组分的分析。 学组分的分析。
船用柴油机故障诊断技术及维护案例解析
结合当前我国船用柴油机故障诊断技术的发展变化情况来看，现代科学技术水平的不断提高，使得柴油机从最先的事后维修发展到了定时维修，再到视情维修，有效提高了柴油机故障诊断技术水平，提高了柴油机运行时的安全性与可靠性，防止船用柴油机在正常运行中突发故障，影响对船舶的正常动力供给，确保船舶正常运行。
一、船用柴油机故障诊断分析1、船用柴油机油液成分以及状态分析在船舶运行过程中，柴油机需要长期持续运行，在此状态下，设备内部的各个零件磨损不可避免，长此以往，金属零件磨损程度越高，会逐渐在润滑油当中形成不少微粒，一旦船舶运行过程中，船用柴油机发生动力系统异常现象，那么相关人员可以从柴油机的油液入手，对柴油机的故障进行分析，明确柴油机内各个零件的实际磨损情况。
结合目前我国柴油机油液成分分析情况来看，常见的分析方法有光谱、铁谱两类。
铁谱分析仪在工作过程中首先会由蠕动泵采集油样，随后样品进入玻璃基片，在玻璃基片的周边有左磁极、右磁极等物，在基片中会完成油液分析工作。
油液铁谱分析仪工作原理如图1所示。
图1 油液铁谱分析仪工作原理在应用铁谱对船用柴油机进行分析时，可以获取柴油机内相关金属微粒的大小、成分以及形状，但是对于柴油机当中的有色金属很难开展高灵敏度的判别。
当采用光谱分析法在柴油机油液进行分析时，主要检测内容是对柴油机润滑油中磨损元件的含量进行检测，但是却没有办法有效获取柴油机的微粒形状以及磨损类型。
2、船用柴油机异常噪音以及振动分析根据船用柴油机的运行状态来看，柴油机在正常运行时，其设备内部的各个机械构件会进行有规律的振动与运转，因此在其正常运行状态下，可以利用传感器对其进行监控，检测发动机是否存在异常状态。
当柴油机在正常运行的情况下出现异常噪音，或者出现运转振动异常现象时，可以应用传感器设备对柴油机的运行信息进行采集，随后再通过相关处理器对柴油机信息进行分析与判断，在此过程中，一定要充分结合柴油机的运行动力学、工作原理、机械结构等技术参数，以便能够判断出柴油机的运行状态。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 铁谱片
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
(2)磨料磨损的磨屑 一个摩擦表面切入另一摩擦表面形成(二体磨料磨
损)，也可能由润滑油中的杂质、砂粒及较硬的磨屑 切削较软的摩擦表面形成(三体磨料磨损)，磨屑呈带 状，通常宽2～5 μm ，长约25～100μm。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
一、油样分析的含义
通过油样分析来了解机器的工作状态已有 很长的历史了。最初是通过油液的自身的理 化性能如粘度、闪点、酸值、水份和机械杂 质等参数的变化来判断机器的工作状态的。 这种方法为一种广泛采用的常规分析方法。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
机械在运行过程中，它的磨损产物(磨损微粒)都 要进入润滑油中。研究表明，磨损微粒带有许多有 关零件磨损状况的信息。不同磨损时期(磨合磨损 期、正常磨损期、剧烈磨损期)的磨损微粒在尺寸、 数量、分布等方面存在较明显的区别；不同磨损机 理(磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等) 作用下产生的磨损微粒，在形貌、大小等方面存在 较显著的差别；不同材料制成的磨损零件，磨损微 粒的化学成分也不相同。
(4)滚动疲劳加滑动疲劳磨损的磨屑 主要是指齿轮节圆上的材料疲劳剥落形成的不规
则磨屑，通常宽厚比为4:1～10:1；当齿轮载荷过 大、速度过高时，齿面上也会出现凹凸不平的麻点 和坑。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
(5)严重滑动磨损的磨屑 • 是在摩擦面的载荷过大或速度过高的情况下，由
于剪切混合层不稳定形成的；磨屑尺寸在20μm以 上，厚度>2μm以上，经常有锐利的直边，其典型 形貌如图5-6所示。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
• 铁谱仪是铁谱分析的关键设备，根据其工作方式的 不同，铁谱仪可分为直读式铁谱仪、分析式铁谱仪 和旋转式铁谱仪。
1．直读式铁谱仪(DRF－Direct Reading Ferrograph) • (1)结构和工作原理 • 直读式铁谱仪的结构原理如图5-7所示 。 • 油样在虹吸现象的作用下流入沉积管，在沉积管的
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
• 在机械故障诊断这个特定的技术领域中，油样分 析技术通常是指油样的铁谱分析技术和油样光谱 分析技术，有时也包含磁塞技术。
• 它们的共性是都可用作铁磁性物质颗粒(光谱分析 不仅限于铁磁性物质)的收集和分析，但各有不同 的尺寸敏感范围，其中，光谱分析检测磨屑的有 效尺寸范围为0.1μm到8～10μm，但对大于2μm 的微粒，其检测效率就大为降低；磁塞技术能有 效地检测出上百微米甚至毫米级的磨屑；铁谱技 术能有效地检测从1μm到上百微米量级的微粒。
1．信息来源 通过油样分析，我们能取得如下几方面的信息： ①磨屑的浓度和颗粒大小反映了机器磨损的严重程度；
②磨屑的大小和形貌反映了磨屑产生的原因，即磨损 发生的机理；
③磨屑的成分反映了磨屑产生的部位，亦即零件磨损 的部位。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
2．磨屑形貌的识别 (1)正常滑动磨损的磨屑 • 对钢而言，通常是厚度小于1 μm的剪切混合层薄
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
(3)滚动疲劳磨损的磨屑 由滚动疲劳后剥落形成，磨屑通常呈直径为1～
5μm的球状，有时也有厚1～2 μm 、大小为20～50 μm的片状碎片。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
第五章 机械故障诊断的油样分析技术
(2)性能特点 ①结构简单，价格便宜(约为分析式铁谱仪的1/4)； ②制谱与读谱合二为一，分析过程简便快捷； ③目前的直读式铁谱仪读数稳定性、重复性较差，
随机因素干扰影响大； ④只能提供关于磨屑体积的信息，不能提供关于磨
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
第二节 油样铁谱分析技术
铁谱分析技术(Ferrography)是20世纪70年代国 际摩擦学领域出现的一项新技术 。
铁谱技术已从最初的在发动机上的应用扩展到液 压系统、齿轮蜗轮传动箱、轴承等部件。
一、铁谱分析与铁谱仪
所谓铁谱分析，就是利用铁谱仪(Ferrograph)从 润滑油样(脂)试样中，分离和检测出磨屑和碎屑， 从而分析和判断机器运动副表面的磨损类型、磨损 程度和磨损部位的技术。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
磨损、疲劳和腐蚀是机械零件失效的 三种主要形式和原因，而其中磨损失效约 占80％左右。由于油样分析方法对磨损监 测的灵敏性和有效性，因此这种方法在机 械故障诊断中日益显示其重要地位。含量
下部有一高强度、高梯度磁场，油样中的铁磁性颗 粒受重力、浮力以及磁力三者的综合作用，在随着 油样流过沉积管的过程中，将会在沉积管内有规律 地沉积下来，其沉积规律如图5-8所示。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
对磨损微粒进行尺寸、浓度、形貌、分 布和成分等参数的定性与定量分析，便可在 不停机、不拆卸条件下诊断出机械设备的磨 损状况(磨损部位、磨损机理、磨损程度等); 预测出磨损的发展趋势，在故障诊断领域它 是检测机械磨损状况的一种十分直观的重要 手段。
第五章 机械故障诊断的油样分析技术
第五章 机械故障诊断的油样分析技术
第一节 第二节 第三节 第四节
油样分析概述 油样铁谱分析技术 油样光谱分析技术 磁塞
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术
第一节 油样分析概述 在机械设备中广泛存在着两类工作油：液 压油和润滑油。 通过对工作油液(脂)的合理采样，并进行 必要的分析处理后，就能取得关于该机械设 备各摩擦副的磨损状况：包括磨损部位、磨 损机理以及磨损程度等方面的信息，从而对 设备所处工况作出准确的判断。