第讲油液分析
油液分析技术的原理及应用
油液分析技术的原理及应用1. 引言油液分析技术是一种通过对油液中的成分进行检测和分析，以确定油液的质量、污染程度和性能的方法。
油液分析技术在工业领域中具有广泛的应用，特别是在润滑油和液压油领域中。
本文将介绍油液分析技术的原理以及在不同领域中的应用。
2. 油液分析技术的原理油液分析技术的原理基于对油液中不同成分的物理、化学性质进行检测和分析。
主要的原理包括以下几个方面：2.1 光谱分析光谱分析是一种通过测量油液中特定波长的光线被吸收或发射的方法来确定油液中成分的技术。
常用的光谱分析方法包括紫外可见光谱、红外光谱和荧光光谱等。
这些方法可以用于检测油液中的有机化合物、金属元素和其他物质。
2.2 粘度测定粘度是油液流动阻力的一种度量，是指流体在外部力作用下变形的抵抗能力。
粘度测定是通过测量油液在一定温度下通过特定管道或装置的流动速度来确定油液的粘度。
粘度测定可以用来评估油液的流动性能和污染程度。
2.3 污染物检测污染物检测是油液分析技术中的重要内容，它可以用来确定油液中的杂质、悬浮物、水分和氧化产物等污染物的含量。
常用的污染物检测方法包括离子色谱法、气相色谱法和质谱法等。
2.4 温度测量温度是油液性能的重要参数之一，不同温度下油液的性质和性能会发生变化。
温度测量可以用于评估油液的热稳定性和蒸发性能。
常用的温度测量方法包括热电阻法、红外测温法和热电偶法等。
3. 油液分析技术的应用油液分析技术在各个领域中都有广泛的应用，下面将分别介绍在润滑油和液压油领域中的应用：3.1 润滑油领域•油液质量评估：通过油液分析技术可以评估润滑油的质量，包括粘度、清洁度、酸值和碱值等参数的测定。
•润滑性能评估：油液分析技术可以评估润滑油的润滑性能，包括摩擦系数、磨损量和摩擦磨损特性的测试。
•润滑油寿命评估：通过油液分析技术可以评估润滑油的使用寿命，包括氧化稳定性、抗磨性和抗乳化性等指标的测试。
3.2 液压油领域•油液过滤检测：通过油液分析技术可以评估液压油中的固体颗粒、水分和氧化物等污染物的含量，以确定油液的过滤效果。
油液分析资料
油液监测技术1 、油液的分类全损耗系统用油风动工具油脱膜油热传导油齿轮油暂时保护防腐压缩机油汽轮机油内燃机油热处理油2 、润滑油的作用1、减磨2、密封3、冷却4、清洗5、防腐据介绍，机械设备的失效70%以上是由磨损引起的，相互接触而又有相对运动的机件均存在磨损，为了减少磨损，常采取向摩擦副之间加入某种物质以改变原来的摩擦状态，以延长零部件的使用寿命，这种措施叫润滑，能起到润滑作用的物质被称为润滑剂，所以，机器或设备的润滑剂中包含有丰富的摩擦副工作信息特别是磨损信息。
●那么，如何获取这些丰富的信息呢？油液监测技术3、油液监测技术：以机械润滑油样作为分析对象,借助现代分析仪器，通过分析被监测设备的油液的性质变化和携带的磨损微粒的情况，获得设备润滑和磨损状态的信息，评价设备的技术状态和预测故障部位，并确定故障原因、类型的技术。
可以把设备诊断中的油液分析比如人体化验血来诊断疾病。
油液监测是一门新型的综合性工程技术，是大型机械设备状态监测和故障诊断的有效手段，在各行业中发挥重要作用。
油液监测技术4 、油液监测作用:通过对油品的理化指标、污染度检测、光谱及铁谱数据的综合监测分析：能有效可靠的分析评定新油及设备在用油的质量；发现在用油的劣化程度及污染原因，为设备提供合理润滑方式和换油周期，节约用油成本；也能预测设备的磨损情况，诊断故障部位、原因和程度，指导设备视情维修。
效果－按国外经验推算，我国仅从改进机械设备润滑、采用节能润滑技术和节能型润滑剂，近期可节约重油200万吨，电力100亿KWH，总价值折合60亿－100亿元人民币。
同时由于搞好机械设备的润滑与监测维修，减少因摩擦、磨损而更换零部件所造成的停机误产所产生的效益约为300亿－500亿元人民币。
5 、组成:油液监测技术至今已陆续组成以光谱技术、铁谱技术、颗粒计数技术、红外光谱技术、理化分析技术为基本硬件构架，和以数据库、诊断库、知识库为基本软件平台的油液监测系统。
油液分析
油液分析油液分析是一种对润滑油和液压油进行分析和评估的方法。
通过对油液的化学成分、物理性质以及污染物含量等方面进行测试和检测，可以准确了解油液的性能和健康状况，进而指导设备的维护和保养。
油液分析的目的是通过监测油液中的各种指标，及时发现油液的异常情况，从而避免设备的故障和损坏，提高设备的可靠性和稳定性。
同时，油液分析还可以帮助延长润滑油和液压油的使用寿命，节约维护成本，提高设备的性能和效率。
油液分析主要包括以下几个方面的内容：1. 化学成分分析：化学成分是油液性能的重要指标之一。
通过化学成分分析，可以了解油液中各种元素和化合物的含量和比例，从而判断油液的类型和质量。
2. 物理性质分析：物理性质是油液的基本特征，直接关系到油液的使用性能和适用范围。
常见的物理性质包括粘度、凝固点、密度等，通过检测这些指标，可以评估油液是否符合要求。
3. 污染物分析：油液中的污染物是引发设备故障和损坏的主要原因之一。
常见的污染物有颗粒物、水分、氧化物等，这些污染物会降低油液的润滑性能和热性能，导致设备失效和损坏。
4. 磨损颗粒分析：通过对油液中的磨损颗粒的形状、大小、组成等进行分析，可以判断设备的磨损情况和寿命，帮助制定相应的维护方案。
5. 密封性能分析：油液在设备中的密封性能直接关系到设备的运行效果和使用寿命。
通过分析油液中的气体和溶解氧的含量，可以判断油液的密封性能和是否存在泄漏问题。
油液分析具有如下几个优势：1. 预防维护：油液分析可以通过检测油液中的各项指标，及时发现设备中存在的问题，从而采取相应的预防措施，避免设备故障和损坏。
2. 节约成本：油液分析可以帮助延长润滑油和液压油的使用寿命，减少更换频次，节约维护成本。
同时，通过及时发现油液中的污染物和磨损颗粒等问题，可以避免由此引起的设备故障和维修费用。
3. 提高设备性能：合理的油液分析可以为设备提供正确的润滑和保护，提高设备的性能和工作效率。
根据油液分析的结果，可以及时进行必要的调整和改进，进一步提高设备的稳定性和可靠性。
油液分析
油液分析技术油夜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。
油液分析 (2)
油液分析概述油液分析是通过对润滑油、液压油、发动机油等各种油液进行化学、物理、机械等方面的分析和测试，以了解油液的质量、浓度、污染程度及其对设备运行的影响程度的一种技术。
油液分析在工业设备维护领域具有重要的地位，可以帮助企业延长设备的使用寿命，降低运营成本，并提高设备的可靠性和效率。
本文将介绍油液分析的主要内容以及其中常用的方法和技术。
油液分析的重要性油液作为工业设备中的重要润滑剂和传动介质，其质量和性能对设备的正常运行至关重要。
通过对油液进行定期的分析和测试，可以及时发现油液中的污染物、氧化产物、磨损金属颗粒等问题，为设备的维护保养提供有力的依据。
油液分析还可以帮助企业实现设备更好的性能管理，提升设备的可靠性和效率，减少设备故障和停机时间，降低维护成本。
油液分析的方法和技术物理分析物理分析是通过检测油液的物理性质来评估其质量和性能。
常用的物理分析方法包括测定油液的粘度、密度、流动性等。
粘度是油液流动性的重要参数，可以通过粘度计进行测量。
密度则可以通过比重计或密度计来测定。
流动性的测量通常采用流变仪来进行，可以获得油液的剪切应力和剪切速率之间的关系，进而评估油液的流动性能。
化学分析化学分析是通过分析油液中的化学成分和含量来评估其质量和性能。
常用的化学分析方法包括测定油液中的酸值、碱值、水分含量、氧化产物含量等。
酸值和碱值可以评估油液的酸碱性，水分含量可以反映油液的湿度，而氧化产物含量则可以评估油液的寿命和抗氧化性能。
磨损分析磨损分析是通过测定油液中的金属元素含量来评估设备的磨损程度。
当机械设备运行时，由于磨损和磨粒产生，其中的金属元素会逐渐溶解到油液中。
通过测量油液中金属元素（如铁、铜、铝等）的含量变化，可以判断设备的磨损情况和故障类型。
常用的金属元素分析方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法和X射线荧光光谱法等。
污染分析污染分析是通过测定油液中的污染物含量来评估油液的清洁度。
油液中的污染物包括颗粒物、水分、氧化产物等。
设备故障诊断技术10 油液分析
是20世纪70年代国际摩擦学领域出现的一项新技术 能探测到1~100um的磨损颗粒(一般金属零件表面在 磨损过程中产生的颗粒范围) 可以提供磨粒的数量、粒度分布、形态和成分等多各 信息 对较大尺寸的颗粒及含有铁的磨粒比发射光谱更敏感 应用范围从最初的发动机扩展到液压系统、齿轮蜗轮 传动箱、轴承等零部件 应用非常广泛：冶金、矿山、机械、汽车、铁路、煤 炭、化工、建筑等各个行业。
铝（Al）
3579
硅（Si）
镁（Mg） 银（Ag）
波长/Å
5890
3092
2516
2852
3281
锡 硅铅 镁
铝
铜
钠 波长
21
油液分析的常用方法---吸收光谱 原子吸收光谱测定法
将被抽样的油液进行稀释，然
后喷射到火焰上，使金属元素
的原子裂化，变为原子蒸汽。
将一个已调整好的光源(由所 要分析的元素制成)，当它点 亮时，就发出该元素特征波长 的光，使它的射线穿过火焰， 射线中的一部分光被相应的元 素原子所吸收，其吸收量正比
机械设备故障诊断技术
----油液分析技术
北京科技大学 机械工程学院 阳建宏 2010.04
信号处理方法
FFT分析
小波分析
40 30 20 10
形态学分析 非线性时间 序列分析
0 -30
-20
-10
0
10
20
30
40 30 20 10 0 50 100 150
2
油液分析
润滑油/液压油
磨屑
形貌/大小/数量/化学成分
在切应力作用下，接触点沿强度较弱处断开，摩擦副表面材料从一个表面 转移到另一个表面。 粘着磨损按严重程度可分为：擦伤、划伤和咬死。
油液分析技术ppt课件
五、铁谱分析技术 分析和直读铁谱仪 利用高梯度磁场，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，进而确 定设备磨损的状况。 仪器读数： 大颗粒读数：Dl(Al) 小颗粒读数：Ds(As)
15
蠕动 泵
油 样
导 向
磨粒沉积带
V 0 .0 1 7 0
39
21
六、元素光谱分析 原子发射光谱分析
元素原子内层轨道上的低能态电子受外界能量激发跃迁到高能态的外层轨道， 由于高能态电子的不稳定性，当电子返回内层轨道时，多余能量以光的形式 释放，通过检测光的波长及强度信息，区分元素的种类和浓度。
22
分光器
各种激发源
探测器
信号处理与分析系统
光谱仪工作原理
23
25
红外光源
单色器 棱镜 衍射光栅 干涉仪
检测器
数据处理 MICHELSON干涉仪
C 到检测器 样品
(BC)
固定镜面
B (BD)
分束器 器
移动镜面检测器 D-1 D-2 D-3
ZPD 1/4 1/4
单色器输出信号 A
检测器信号
检测器信号 移动镜面位置
26
五、油液分析诊断软件
在用润滑油监测信息管理系统 油液分析数据库系统管理 监测指标趋势分析 监测诊断报告生成/传输
125
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
月份
8
燃油系
进排气系统
环境气氛
冷却系统 油循环系统
内燃机在用润滑油品质变化及污染影响因素
温度 负荷 速度 ……
【TPM设备管理】油液取样与油液分析方法简介
油液在设备中的各个运动部位循环流动时，设备的运行状况会在油液中留下痕迹，并可能会改变油液的物质成分与化学性质。
于是，油液分析技术诞生了。
机械设备70%以上的故障与磨损有关，而油液分析所获得的参数能很好地判断设备的润滑磨损状态，所以，油液分析技术被广泛采用。
油液分析技术作为一种比较先进的设备维护技术，它的作用在于通过监测与分析油液中的这些物质成分和化学性质等来对设备当前的工作状况以及未来工作状况做出判断，可以在早期发觉磨损问题，从而为设备的预防性维护和定期检修提供正确而有效的依据。
一、油液分析的三方面一是油液本身的物理和化学性质的变化，了解油品的品质以决定可否继续使用。
当然，这种判断一般只适用于油槽体积很大的机器。
如果是油槽体积较小的机器通常应该依据设备供应商指定的期限进行定期换油。
但即使是较小的机器设备，进行油液分析仍然会有作用。
比如：如果多部同一型号的机器使用某一牌号的润滑油，定期检测与分析其中一部机器所使用的油液状况有助于判定油品的使用效率，并可以判断油品的品质优劣。
二是对油液中设备磨损颗粒的分布情况等进行分析，确定机器部件的运行状况、磨损状况，发现可能发生的故障隐患。
三是确定油液中是否存在一些不应有的物质，如果有物质分布判断设备是否存在泄漏、折损等问题。
二、油品取样注意事项获取有代表性油样是实施油液分析的前提，油样代表性差将直接导致分析数据有效性下降，造成故障虚报或漏报。
所谓代表性油样，是指油样中固体颗粒的浓度和大小分布、油液性质与它们在设备油液系统中一样。
要满足这一要求，必须从取样位置、取样频率、取样要求等几个方面严格控制取样过程。
1、取液位置主要取样位置应设置在磨损部件的下游至滤清器之前。
如果从油箱中取样，取样管吸口应处于油箱高度一半略下，同时避免触及油箱底部。
2、取液检测频率为了有意义地解释油样测试的数据，应将油品性质转变的趋势，保存一连续性的记录，令到突然或特出的变化，能清楚的显示出来。
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７.２ 磨屑光谱分析方法
定义：油液光谱分析法是根据各种元素吸收和发射光谱的不同，用光谱分析 仪分析润滑油中金属的成分和含量来判断磨损的零件和磨损程度的方法。 特点：自动化程度高、分析速度快、定量准确、多元素分析，其灵敏度范围 一般小于10μm，灵敏度、准确性和稳定性均较好，但不能反映磨屑的形貌细 节，且分析结果滞后 一、分光光度计法 白光
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７ .１
油样理化性能的检测方法
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７ .１
油样理化性能的检测方法
油液分析技术分类： （1）油液本身物理化学性能分析：润滑剂的性能和状态直接影 响机械磨擦时的磨损状态。对润滑剂理化性能的监测就是对润滑系 统工作状态的监测,可防止因润滑不良所产生的故障。 （2）油液中不溶物质（磨损微粒）分析：即磨屑检测技术，检 测摩擦副本身的工作状态。其分析方法主要有光谱分析法、铁谱分 析法和磁塞法。
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二、润滑油定量分析
油样理化性能的检测方法
1、粘度 —— 粘度表示润滑油的粘稠程度，它是指油品分子间发生相对位移时 所产生的内摩擦阻力的大小。粘度为牛顿型流体流动时剪应力与剪切变形率之 比例常数。 绝对粘度 动力粘度
运动粘度（常用）mm2/s 在测试温度50℃或 100℃下测得的粘度大小作为润滑油的牌号（如 20＃机械油， 即在50 ℃时测得的该油运动粘度大小GB3141-82 ）。 相对粘度 就是跟标样（或空白）的粘度比值 2、油性（极压性）——另一种减磨性能，表示油膜的吸附强度，取决于其 化学成分。粘度相同，油性不同，润滑效果不同。
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油样理化性能的检测方法
四、 液压油 液压机械传递能力和作功之介质。 其状态直接影响液压机械的运转可靠性，故可检测液压油 的污染和性能变化情况，来监测机械的工作状况及用于故障诊断。 总之，定期检测在用油的质量指标，与标准值比较，可以： 确定和预测机械工作状态， 防止油品衰败导致机械早期磨损和故障； 确定和预测故障源、类型和程度，进而进行维修； 确定是否换油，按质按需换油，减少浪费。 一些厂矿制定了部分换油标准。
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油样理化性能的检测方法
三、 润滑脂质量指标 1. 针入度 表示润滑脂的致密的程度，是划分润滑脂牌号的主要依据。用 150克的标准圆锥针，在5秒内插入到温度为25℃润滑脂内的深度 （单位1/10mm）称为针入度。针入度越大，润滑脂的稠度越小，应 根据具体工作条件选择针入度。 2、滴点 将润滑脂开始熔化的温度称为滴点，通常滴点应比工作温度高 20～30℃。 3、腐蚀 将铜片（或铁片）放在润滑脂中保持一定的温度，经过规定的时间 取出，如果铜片表面无绿色暗迹或其他腐蚀斑点，则认为合格。 4、游离酸碱 润滑脂在稠化时，如果皂化不完全或矿物油分解，就会产生游 离酸，如碱过多（腐蚀金属表面），会产生游离碱（对有色金属特 别有害）。
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3、闪点和燃点
油样理化性能的检测方法
润滑油加热到一定温度即蒸发产生油蒸气，它与空气的混合气体与火 焰接触时，发生的闪光现象，这时润滑油的温度为闪点。 如闪光时间达5分钟，则此温度为燃点。 它们的高低表示油在高温下的安定性。一般润滑油的闪点在130至 325℃之间。选择润滑油时其闪点要比最高工作温度高20至30℃。 4、其他还有机械杂质、水分、灰分、腐蚀、残灰、抗磨性、抗氧化 安定性等指标
７ .１
概述
油样理化性能的检测方法
机械零件的磨损失效----最常见最主要的失效形式，约占设备失效的80%。 决定其能源消耗和磨损情况的两大因素：磨损付的性质和所用润滑剂 润滑剂作用：润滑、冷却、防护、密封、清洗等 油液分析技术原理： 运动副的表面磨损会产生磨屑微粒，以悬浮状态和灰尘等杂物一起进入 并存在于机械的润滑系统中，这些大大小小的磨损颗粒带来了设备故障和失 效的重要信息。磨粒不同的特性（形态、尺寸、表面形貌、数量及粒子的分 布）反映了不同的磨损失效形式（粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐 蚀磨损等）。根据磨粒的材料成分可分辩出其来源。 油液分析技术特点： 对研究机械磨损的部位和过程、磨损失效的类型、磨损的机理、油品评 价有着重要作用，也是在不停机、不解体情况下对设备进行诊断的重要手段。
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油样理化性能的检测方法
5、水分 指润滑脂中水的含量。水分过多时，会降低润滑脂的工作性能， 加剧金属表面的腐蚀。但润滑脂中的结合水可以作为较好的结构改善 剂，如钙基脂、钙钠基脂。 6、氧化安定性 指润滑脂抗氧化的能力。氧化安定性差的润滑脂，易于氧化生成 各种有机酸，腐蚀金属表面，使润滑脂变质。 7、机械安定性 指润滑脂受到机械搅动或剪切作用后稠度的变化。 质量好的润滑脂稠度一般也会降低，但变化不大。 用剪断器剪切10万次，剪后针入度增大值在30以内，则认为该润 滑脂的机械安定性是比较好的。 8、其他还有胶体安定性、水淋性、抗磨性、蒸发损失等质量指标。
油液分析技术的实施过程包括取样、样品制备、检测、诊断与决 策等步骤。
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油样理化性能的检测方法
一、润滑油的定性分析方法 1、滤纸斑点试验 用滴在滤纸上散成的斑点图像来测清净分散剂的含量和分散能力 （GB803087）。分散剂用于抑制油中微粒的积累和维持零件表面清 净。其含量下降（氧化污染）则油将沉淀。 2、润滑油污染指数测定 污染：氧化物、油泥、水分、沉淀物、磨粒、燃油等； 引起：润滑油导电率变化----理化性能变化。 方法：测在用油的介电常数（物质与真空相比传递电能之能力）与 新油比较，可反映出污染程度和质量。 手段：快速油质分析仪