油液监测与诊断技术
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现代油液分析技术在煤矿设备管理中的应用
现代油液分析技术在煤矿设备管理中的应用
一、现代油液分析技术概述
现代油液分析技术是一种利用化学、物理和机械手段对设备工作情况进行监测和分析的技术。
通过分析油液中的各种成分、杂质以及物理性质的变化，可以获取设备的运行状态、损耗程度以及可能存在的故障迹象，从而及时预警并进行维护。
现代油液分析技术主要包括油品分析、振动分析、磨损颗粒分析、润滑脂分析等多种技术手段。
1. 设备状态监测
现代油液分析技术可以通过监测油品中的变化、振动信号和磨损颗粒等信息，实时获取设备的运行状态。
通过分析油液中的水分和氧化程度、振动信号的频率和振幅、磨损颗粒的形态和颗粒度等信息，可以准确判断设备的运行状态，及时识别设备存在的隐患和故障迹象。
这样可以预防潜在的故障发生，保障设备的安全运行。
2. 预防性维护
通过现代油液分析技术获取的设备状态信息，可以进行预防性维护。
及时发现设备的异常状态和故障迹象，可以提前制定维护计划和措施，进行预防性维护。
而不是等到设备出现严重故障才进行维修，从而大大减少设备的停机时间和维修成本，提高设备的可靠性和使用率。
1. 提高设备运行可靠性
2. 降低维护成本
3. 保障生产安全
煤矿设备的故障往往会导致严重的生产事故，采用现代油液分析技术可以对设备状态进行实时监测和预警，能够及时发现设备的运行异常，提前排除隐患，保障生产安全。
4. 提高管理效率
现代油液分析技术可以实现对设备状态的远程监测和分析，为设备管理人员提供了全面的设备信息。
通过对设备状态信息的分析，能够及时采取相应的维护和修理措施，提高了设备管理的效率和精准度。
第五章 油液监测诊断技术
在机械设备中，摩擦副的相对运动会产生摩擦磨损，为了减 少这些摩擦能量消耗和磨损材料消耗，通常的做法是向运动 表面之间加入润滑剂，这些润滑剂相当于机械设备的“血 液”，在机械设备中起着密封，润滑，冷却，清洗和防腐等 作用，但其本身却也“藏污纳垢”，携带着机械加工产物和 外来污染物，包括零部件的磨损颗粒，腐蚀产物，润滑油和 添加剂经一系列物理化学变化而形成的胶质、沥青、油泥及 热工机械燃料燃烧产物等，这些物质均与设备及润滑油的工 作状态密切相关，因此，对使用中的润滑油所包含的摩擦副 表面材料的摩擦磨损特性及润滑油本身性能变化等摩擦学系 统信息进行监测分析具有重要意义。
润滑油为什么需要检测？
磨损是相互接触的物体在外力作用下进行相对运动时，表层 材料不断损伤的过程，它是伴随摩擦而产生的必然结果，是生 产生活中普遍存在的现象，因此机械设备在运行过程中的磨损 是不可避免的，但同时其所造成的危害和损失也是巨大的。 设备失效中约80%是因为设备润滑故障导致部件异常磨损而 引起； 柴油机中约70%的故障是因为油品污染引起的，其中50%是 磨损造成的； 滚动轴承中约40%的失效与损坏是由于润滑不当而导致； 齿轮箱中约50%的故障与齿轮的润滑不良和异常磨损有关； 液压系统中约70%的故障来自于液压介质的污染，导致液压 元件的失效。
油液监测技术
• 例：如天津港务局在八十年代以前，不注重设备的润滑管理 工作，设备用油不分质量、等级标准，采购人员买什么油就 用什么油，在使用过程中也没什么控制手段，导致机械设备 磨损严重，修理频繁。按原来制定的规定吊车的小修周期是 1800运行小时进行修理，而同样的机器在国外保证6000运行 小时无修理，相差如此悬殊。经抽润滑油样化验分析，结果 发现80％油样不合格，后来他们重新选择CD、CF柴油机油， CKD重负荷工业齿轮油，HM抗磨液压油等进行了更新换代， 并购置了粘度测定仪、颗粒计数器等仪器进行检测，结果吊 车不修理寿命达30000小时/10年，与原修理间隔之比差10倍， 为港口创造近千万效益。
润滑油为什么需要检测？
磨损是相互接触的物体在外力作用下进行相对运动时，表层 材料不断损伤的过程，它是伴随摩擦而产生的必然结果，是生 产生活中普遍存在的现象，因此机械设备在运行过程中的磨损 是不可避免的，但同时其所造成的危害和损失也是巨大的。 设备失效中约80%是因为设备润滑故障导致部件异常磨损而 引起； 柴油机中约70%的故障是因为油品污染引起的，其中50%是 磨损造成的； 滚动轴承中约40%的失效与损坏是由于润滑不当而导致； 齿轮箱中约50%的故障与齿轮的润滑不良和异常磨损有关； 液压系统中约70%的故障来自于液压介质的污染，导致液压 元件的失效。
油液监测技术
• 例：如天津港务局在八十年代以前，不注重设备的润滑管理 工作，设备用油不分质量、等级标准，采购人员买什么油就 用什么油，在使用过程中也没什么控制手段，导致机械设备 磨损严重，修理频繁。按原来制定的规定吊车的小修周期是 1800运行小时进行修理，而同样的机器在国外保证6000运行 小时无修理，相差如此悬殊。经抽润滑油样化验分析，结果 发现80％油样不合格，后来他们重新选择CD、CF柴油机油， CKD重负荷工业齿轮油，HM抗磨液压油等进行了更新换代， 并购置了粘度测定仪、颗粒计数器等仪器进行检测，结果吊 车不修理寿命达30000小时/10年，与原修理间隔之比差10倍， 为港口创造近千万效益。
应用油液监测技术诊断船舶柴油机、旋回机故障
测技术成为设 备管理的有效手段之 一 。 １ 油 液 监 测 设 备 （ ） 谱 分 析 设 备 １铁
正常磨粒 的尺寸 一般 小 于 １ ０～１ ｍ， 铸 铁 ５ 以 成分为主 ， 许有 少量 的低 碳钢 ， 粒 表 面发亮 ， 允 磨 按
磁 力 线 排 列 整 齐 ， 量 不 多 。 柴 油 机 在 正 常 运 转 情 数
况 下 ， 片 上 以此 类 磨 粒 为 主 。 谱
２ １ ２ 异 常 磨 粒 ．．
双 分 析 铁 谱 议 ： Ｏ．０ ８—３型 ， 国 Ｐｅｉｔ Ｎ ７５ 美 ｒｄｃ 公
司：
异常磨粒包括 以下几种 。
铸铁大磨粒
磨粒 尺 寸通常 在 ２ ｍ 以上 ， ０ 表
直 读 铁 谱 仪 ： ＲＩ 型 ， 国 Ｐ ｅ ｉｔ 司 ； Ｄ Ｉ １ 美 ｒｄｃ 公
磨 损 信 息 ， 用 于铁 谱 分 析 ， 为设 备 状 态 监 测 的 主 可 作
要依 据 。
２ １ 柴 油机 中 的 悬 浮微 粒 ． ２ １ １ 正 常 磨 粒 ． ．
油 品 的质 量 。 对 于 公 司 现 有 的 １ 拖 轮 ， 规 定 对 ８条 按 工 作 船 的 主机 、 回 机 每 ２０ ｈ进 行 铁 谱 分 析 和 理 旋 ５ 化 分 析 ， 回机 每 １ ０ 旋 ０ ｈ进 行 水 分 检 验 ， 油 液 监 ０ 使
器厂；
数 字 酸 度 计 ：Ｈ Ｐ Ｓ一３ Ｃ型 ， 海 石 油 仪 器 厂 ； 上 石 油 产 品 机 械 杂 质 测 定 器 ：Ｙ １ ２ Ｓ Ｐ ０ ４型 ， 海 石 上
维普资讯
董 海虹 ： 应用 油液监 测技 术诊 断船舶 柴 油机 、 回机 故 障 旋
４１
应 用 油 液 监 测 技 术 诊 断 船 舶 柴 油 机 、 回 机 故 障 旋
正常磨粒 的尺寸 一般 小 于 １ ０～１ ｍ， 铸 铁 ５ 以 成分为主 ， 许有 少量 的低 碳钢 ， 粒 表 面发亮 ， 允 磨 按
磁 力 线 排 列 整 齐 ， 量 不 多 。 柴 油 机 在 正 常 运 转 情 数
况 下 ， 片 上 以此 类 磨 粒 为 主 。 谱
２ １ ２ 异 常 磨 粒 ．．
双 分 析 铁 谱 议 ： Ｏ．０ ８—３型 ， 国 Ｐｅｉｔ Ｎ ７５ 美 ｒｄｃ 公
司：
异常磨粒包括 以下几种 。
铸铁大磨粒
磨粒 尺 寸通常 在 ２ ｍ 以上 ， ０ 表
直 读 铁 谱 仪 ： ＲＩ 型 ， 国 Ｐ ｅ ｉｔ 司 ； Ｄ Ｉ １ 美 ｒｄｃ 公
磨 损 信 息 ， 用 于铁 谱 分 析 ， 为设 备 状 态 监 测 的 主 可 作
要依 据 。
２ １ 柴 油机 中 的 悬 浮微 粒 ． ２ １ １ 正 常 磨 粒 ． ．
油 品 的质 量 。 对 于 公 司 现 有 的 １ 拖 轮 ， 规 定 对 ８条 按 工 作 船 的 主机 、 回 机 每 ２０ ｈ进 行 铁 谱 分 析 和 理 旋 ５ 化 分 析 ， 回机 每 １ ０ 旋 ０ ｈ进 行 水 分 检 验 ， 油 液 监 ０ 使
器厂；
数 字 酸 度 计 ：Ｈ Ｐ Ｓ一３ Ｃ型 ， 海 石 油 仪 器 厂 ； 上 石 油 产 品 机 械 杂 质 测 定 器 ：Ｙ １ ２ Ｓ Ｐ ０ ４型 ， 海 石 上
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董 海虹 ： 应用 油液监 测技 术诊 断船舶 柴 油机 、 回机 故 障 旋
４１
应 用 油 液 监 测 技 术 诊 断 船 舶 柴 油 机 、 回 机 故 障 旋
润滑油液监测与诊断技术(四)第三讲 铁谱技术与仪器(续二)
一 监一 液一
２ 严 重 滑 动 磨 损 散 粒 。 当 滑 动 表 面 由于 载 荷 或 速 度 过 大 ） 时 ， 成磨 损 表 面 接触 应 力 迅 速 增 大 ， 将 进 人严 重 滑 动 的磨 损 造 就
过程 。这 时 剪 切 混 台 层 失 去 “ 态 平衡 ， 得很 不 稳 定 ． 现 大 动 变 出
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一 润
口张 翠ห้องสมุดไป่ตู้凤
第 三 讲 铁 谱 技 术 与 仪 器 （ 二 １ 续
１ｕ ， 至 更 小 ， 度 在 ０ １ ５ｒ 甚 ｎ 厚 ．５～１ｍ 之 间 较 大 的磨 屑 。 长 轴 ｐ 其 尺 寸 与厚 度 之 比 约 为 １ ； 轴 仅 为 ０ ５ 的 小 磨 屑 ， ０ １长 Ｉ 姗 长轴 Ｒ
寸 与 厚度 之 比约 为 ３ Ｉ ：：
一 滑一
一 一 油
四 、 谱 技 术 中 的定 性 分 析 方 法 铁 铁 潜技 ＿ 的 特 在 于 它 币但 能 定 量 测 量 润 滑 油 系统 内 大 、 术 小席 托 的柑 埘 浓 度 ， 且能 直 接 考 察 磨 桩 的形 态 、 小 和 成 分 ． 而 大
颗 粒 脱 落 。 如果 表 面应 力 继 续 增 加 ， 会 造 成 整 个 表 面 发 生 剥 就 落， 出现 破 坏 性 磨 屑 ． 损 速 度将 迅 速 加 快 大磨 屑 与 小 磨 屑 的 磨 效 量 比 ， 定 于 表 面 应 力 超 过 极 限 值 的 程 度 ， 力 值 越 高 。 磨 决 应 大 屑 的 比值 就越 高 。 严重 滑动 磨 损 磨 屑 尺 寸 在 ２， “ 上 ， 轴 尺 ０ｒ ｕ ｎ 长 寸与 厚度 之 比 约 为 １ ： ， 粒 表 面 有 划 痕 ， 直 的 棱 边 ． 着 磨 ０ １微 有 随 损 程 度 的 加 重 。 面 的划 痕 和 棱 边 也 更 显 著 。 表 正 常 磨 损 进 ＾ 严 重柑 动 磨 损 的 主 要 标 志 是 大 干 ２ 的磨 ０ｍ 损微 粒 ， 至 增 大可 达 ５ ～２ｏ ｍ 的 严 重 滑 动 磨 损 微 粒 愈 来 愈 ０ ０ｕ 多． 还有 表 面 形 貌 从 光滑 变 得 有 划痕 和 出现 直 角 边 缘 。 ３切 削磨 损微 粒 。切 削磨 损 微 粒 类 似 车床 切 削 加 工 产 生 的 ） 切屑 ． 种磨粒形态一般 有环状 、 旋 状 、 这 螺 曲线 状 等 。产 生 切 削 磨 粒 的原 因 大 约 有 两种 ： 摩 擦 尉 中 较 硬 的一 方 由于 安 装 不 良 ① 或 出现 裂 纹 ， 成 硬 的刃 边 ． ＾ 较 软 的 一 方 产 生磨 屑 这 种 磨 造 穿
润滑油液监测与诊断技术(一)
况下监蔫 设备 工作 状况 ， 断设 备 的异常 部位 、 诊 异常程 度及 原
因， 从而预报设 备可 能发生 的故 障 ． 有针对性 地 进行维 护 和修 理 ， 保证设备正 常运 转 ， 是 为企业 提 高经济 效益 的有效 手段 之
一
期） 产生的磨粒有不 同的特征 （ 形状 、 尺寸 、 面形貌 、 表 数量和粒
口高 中 汉
在使 用 Ｕ －Ｅ ＩＳ全 闭 环 数 控 系统 时 ， 行 中 经 常 发 Ｃ０ＳＲＥ 运
位是 ０时为开环系统。 （） ２ 把报警轴 的伺 眼设定的齿轮柔性 比 Ｈ： Ｍ改 为 ｌｌ０ ：０ 。
（ ） 报 警 轴 的前 、 （ 、 ） ３在 后 上 下 各架 一 块 百 分 表 ， 该 轴 前 后 使
滑惜有关 。
信息 ， 铁谱技术从油样 中可获取磨损微粒成分、 形态、 大小及数量
等信息 ， 颗粒计数技术从油样 中可获取磨损微粒大小和数量等信 息， 薯塞技术从油样中获取磨损铁磁微粒大 小、 态及数量等 信 形 息 。图 １ 给出了各种技术对磨损微粒尺寸的敏感 范围。 ５ 油液监 测与诊 断技术 的理论基 础是 机械故 障诊 断学 和
态监洲与故障诊 断的重要 手段之一 ， 井越 来越 多地被采用 。为使读 者 了解有关技术 ， 皋期起 从
刊 由广 州天学张翠风老 师撰 写的“ 润滑油襄监谢与诊断技术” 讲座 。 主要 内客有 ： 油液监洧 与诊 断技 术基皋特一 实施程序”； “ Ｉ 巨厦
螺 母 问的 同 隙 ， 者 是 丝 杠 的预 紧 力太 小 而引 起 的 弹 性 变 形 ， 或 导
作 者 通 联 ： 国一 拖 桌 目 有 限 公 司 第三 蓑 配厂 河 南 洛 阳 中 市建 设 路 １４号 ５ ４１０ ７ ０４ 【 ＃ 蝻 武 恶 晴）
汽轮机润滑油在线监测与分析技术
汽轮机润滑油在线监测与分析技术摘要：汽轮机润滑油在线监测与分析技术的合理应用能够有效实现对汽轮机润滑油性能指标和污染物含量实时在线监测，有效预防和预测设备故障。
文章先对汽轮机润滑油在线监测系统的原理、组成进行了分析，然后对该技术的重要性和具体应用展开了进一步的探讨研究，以供参考。
关键词：汽轮机润滑油；在线监测；分析；应用1汽轮机润滑油在线监测与分析的原理以及系统组成1.1汽轮机润滑油在线监测与分析技术的原理汽轮机润滑油在线监测与分析的原理主要基于润滑油液的理化性质和污染物颗粒等方面来监测其性能。
（1）油质分析。
通过近红外光谱分析技术监测润滑油液的化学成分，如水分、总酸值、不溶物等，以评价其质量和物理性质。
（2）污染物监测。
通过颗粒计数器和光散射技术监测润滑油液中的颗粒物和磨粒，以评价机械设备的磨损状况。
（3）红外光谱油液监测技术。
利用近红外光线对润滑油液进行光谱分析，从中检测出油液成分和浓度，判断油液的状态和劣化程度。
（4）热力学模型法。
通过建立热力学模型来监测润滑油液的状态，包括自由松散功（FSW）、耗散功（DWS）和机械损失功（MPW）等参数，以评价油液的润滑性能和机械设备的磨损状况。
（5）铁谱分析技术。
通过采集润滑油液中的铁颗粒物，以判断机械设备的磨损程度和故障隐患。
1.2汽轮机润滑油在线监测分析系统汽轮机润滑油在线监测系统由油样采集单元、油样分析设备、数据处理系统、报警系统、数据显示和存储设备以及软件系统等部分组成，其中软件系统是汽轮机润滑油在线监测分析系统的核心部分，它包括数据分析、报警设置、数据存储和查询等功能模块，可以实现自动化运行和远程监控。
油样采集单元则是通过在线或离线的方式采集汽轮机润滑油的油样，将其送入分析设备进行检测。
然后再通过近红外光谱油样分析设备对润滑油的油样进行分析，得出其品质和状况的指标数据，如油品中水分、颗粒物、金属元素等含量[1]。
之后再由数据处理系统负责对油样分析设备产生的数据进行处理和分析，根据预设的阈值和报警条件，及时发出报警信号，提醒维护人员采取相应的措施。
油液监测——日臻成熟的设备工程诊断技术
亿元。 根据 国际通 用惯例 ，我 国油液监测 领域 的科 学研究 和
工程技术 人员 于２ ０ 年将原全 国铁谱技 术委员会 正式更名 ０４
为油液监 测技术委 员会 。包 括全 国著名 高校和各行 业大型
国有企业在 内约 １０ 成员单位 参加活动 。２ 多年来 ，委员 ５个 Ｏ 会 召开 了六 次 全国性 学术会 议 ，出版 了六册会 议论 文集 ，
发表 了近４０ ０ 篇学 术论 文 ，开展了企业调查 、技术标准 、专
题研究 等多种学术 和技术活 动 ，特别受 到厂矿企 业的关注
和支持 ，突出了紧密结合生产实践的特色。 三 、油液监测在设 备工 程诊断技术 领域有 着广泛发展 前景
州 、上海 、天津等地 已成立 了多家通过 国家 或地方技 术监
“ 向性 ”和 “ 闭式 ”地开发 和应 用 。如今 ，在北京 、广 内 封
鳓囊 翻
术发展 的特点 。由全 国油液 监测技术委员会 （ 原全 国铁谱
技术委员会 ）主持 ，曾对我 国９ 个 以铁谱技 术为 主 、应用 ８ 油液监 测 技术 的单位进 行 了调查 。根据所 提供 财务 报表 ， 其 中４ 个 工矿企 业在 ５ 期 间 ，因应 用油 液监测 技术 增产 ８ 年 ３８５ １万元 ，节支８ ５ 万元 ，这样取得直接经济效益约 １ ２ １ ４ ６ ２
诊断出轴承的早期异常磨损 。油液监测在经济上可 以得 到６
倍 于投入 的 回报 。我国数 ｌ 年的生产实践也 表 明 ，油液监 ０
测在设备 工程诊 断技术领域 中 已经扮演 了独特和 重要 的角
色。
四、油液 监测沿着技 术创新 和工程应 用两个 方向继续
不 断发 展
展 望我 国油 液监测 的发展前 景 ，仍然 是在技术创 新和 工程应 用两条战线上不断发展 。技术创新项 目以高等 院校 、
工程技术 人员 于２ ０ 年将原全 国铁谱技 术委员会 正式更名 ０４
为油液监 测技术委 员会 。包 括全 国著名 高校和各行 业大型
国有企业在 内约 １０ 成员单位 参加活动 。２ 多年来 ，委员 ５个 Ｏ 会 召开 了六 次 全国性 学术会 议 ，出版 了六册会 议论 文集 ，
发表 了近４０ ０ 篇学 术论 文 ，开展了企业调查 、技术标准 、专
题研究 等多种学术 和技术活 动 ，特别受 到厂矿企 业的关注
和支持 ，突出了紧密结合生产实践的特色。 三 、油液监测在设 备工 程诊断技术 领域有 着广泛发展 前景
州 、上海 、天津等地 已成立 了多家通过 国家 或地方技 术监
“ 向性 ”和 “ 闭式 ”地开发 和应 用 。如今 ，在北京 、广 内 封
鳓囊 翻
术发展 的特点 。由全 国油液 监测技术委员会 （ 原全 国铁谱
技术委员会 ）主持 ，曾对我 国９ 个 以铁谱技 术为 主 、应用 ８ 油液监 测 技术 的单位进 行 了调查 。根据所 提供 财务 报表 ， 其 中４ 个 工矿企 业在 ５ 期 间 ，因应 用油 液监测 技术 增产 ８ 年 ３８５ １万元 ，节支８ ５ 万元 ，这样取得直接经济效益约 １ ２ １ ４ ６ ２
诊断出轴承的早期异常磨损 。油液监测在经济上可 以得 到６
倍 于投入 的 回报 。我国数 ｌ 年的生产实践也 表 明 ，油液监 ０
测在设备 工程诊 断技术领域 中 已经扮演 了独特和 重要 的角
色。
四、油液 监测沿着技 术创新 和工程应 用两个 方向继续
不 断发 展
展 望我 国油 液监测 的发展前 景 ，仍然 是在技术创 新和 工程应 用两条战线上不断发展 。技术创新项 目以高等 院校 、
油液监测技术的发展及在油田大型设备中的应用
免 了 多起 重大 设备 事故 ， 取得 了 良好 的经济 与 社会 效益 。
、
盛 抽 惴
１
典型实例
２０ ０ ３年 ， 对 油 田石 化 总厂 的 １台气 压机 进行 在
声
、
取 样 时 间
例行 的光谱 监 测 时 ，发 现 润滑 油 中 Ｃ 、 ｌＳ ｕ Ａ 、ｎ等 主 要元 素 和 Ｎ 等 污染 元 素 的含量 急剧 上升 ，如 图 ２ ａ 、
社 ．０ ０ ２０．
【］ 其 明． 粒 分 析 — — 磨 粒 图 谱 与 铁 谱 技 术 【 ． 京 ： 国铁 道 出 ３杨 磨 Ｍ］ 北 中
取 样 时 『 司
版 社 ．０ ２ ２０．
图 ２ 主 要磨 损 金 属 元 素 含量 变 化 趋 势 图
润滑 油 中元 素浓 度 的变化特 别是磨 损金 属元 素 含 量 的急 剧变 化 是设 备故 障 的前 期 征 兆 ， 明设 备 表
相关 机械 子 系统 以及 外来 污染 物和 系统 自身结 构 等
诸 多因素 的影 响 ， 不但 在数 量上 会有所 损 耗 ， 且在 而 成分 和结构 上也 会发 生变 化 ， 导致 品质下 降 ，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ至丧 直 失应 有 的润 滑效 能 。利用 油液分 析技 术 即时检 测设 备在 用润 滑 剂 的品质 和 污 染物 指 标 的变 化 。 时掌 适
握 设 备 润 滑 剂 的 劣 化 、 染 程 度 以 及 关 键 摩 擦 副 的 污
国 内大型企 业设 备状 态监 测使 用较 多 。可在 短 时 间内对 油样 作 出多 种元 素分 析，充分 反 映添 加剂 和水 分 的变化 以及 环 境污 染灰 尘 的影 响 ，同时 及 时
、
盛 抽 惴
１
典型实例
２０ ０ ３年 ， 对 油 田石 化 总厂 的 １台气 压机 进行 在
声
、
取 样 时 间
例行 的光谱 监 测 时 ，发 现 润滑 油 中 Ｃ 、 ｌＳ ｕ Ａ 、ｎ等 主 要元 素 和 Ｎ 等 污染 元 素 的含量 急剧 上升 ，如 图 ２ ａ 、
社 ．０ ０ ２０．
【］ 其 明． 粒 分 析 — — 磨 粒 图 谱 与 铁 谱 技 术 【 ． 京 ： 国铁 道 出 ３杨 磨 Ｍ］ 北 中
取 样 时 『 司
版 社 ．０ ２ ２０．
图 ２ 主 要磨 损 金 属 元 素 含量 变 化 趋 势 图
润滑 油 中元 素浓 度 的变化特 别是磨 损金 属元 素 含 量 的急 剧变 化 是设 备故 障 的前 期 征 兆 ， 明设 备 表
相关 机械 子 系统 以及 外来 污染 物和 系统 自身结 构 等
诸 多因素 的影 响 ， 不但 在数 量上 会有所 损 耗 ， 且在 而 成分 和结构 上也 会发 生变 化 ， 导致 品质下 降 ，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ至丧 直 失应 有 的润 滑效 能 。利用 油液分 析技 术 即时检 测设 备在 用润 滑 剂 的品质 和 污 染物 指 标 的变 化 。 时掌 适
握 设 备 润 滑 剂 的 劣 化 、 染 程 度 以 及 关 键 摩 擦 副 的 污
国 内大型企 业设 备状 态监 测使 用较 多 。可在 短 时 间内对 油样 作 出多 种元 素分 析，充分 反 映添 加剂 和水 分 的变化 以及 环 境污 染灰 尘 的影 响 ，同时 及 时
油液状态监测技术_SGS、2015.5.8
- 燃油泄漏
20
油液状态监测
冷却液污染来源: 密封不良
：污染监测与控制
导致: 形成凝胶和乳胶状物质
- 气穴、侵蚀
腐蚀 冷却器损坏
- 黏度上升
氧化、形成酸性物质 和油反应生成“油球” 磨损 腐蚀 过滤器失效
21
油液状态监测 ：油液污染监测方法
污染监测方法 外观 目测 水分 定性、ASTM D6304 污染度等级 ISO4406、NAS1638 滤膜污物等级 滤膜法（显微镜法） 元素（污染及磨损等） ASTM D5185 滤膜污染油泥 ISO4405（mod） 漆膜倾向MPC ASTM D7843 异物污染 红外光谱分析
31
油液状态监测 ：燃油稀释和冷却液污染
燃油稀释监控手段: FTIR红外光谱：与新 油差谱或JOAP方法 气相色谱分析方法 蒸馏方法D322 闪点失败分析 元素分析 烟怠监控手段: FTIR红外光谱：与新 油差谱或JOAP方法 TGA热重分析 冷却液泄漏监控手段: 气相色谱分析 元素分析如钠、钾等 FTIR红外光谱：与新油 差谱或JOAP方法
生产的颗粒（磨损） 制造和维修 新油 过滤器
- 导致磨损上升（设备故障）
油品氧化几率上升 剥离极性添加剂
18
油液状态监测 ：污染监测与控制
水污染来源: 凝结水（温度改变） 油箱吸潮 漏水（热交换器、密封）
溶解水 乳化水 游离水
- 冷却水
水污染影响: 氧化 过滤器堵塞 降低油膜强度、穴饰 加剧磨损
燃油稀释率
冷却液污染 烟怠含量soot
ASTM D3525、ASTM D3524、ASTM E2412
ASTM D4291、ASTM E2412、ASTM D5185 FTIR(ASTM E2412)、TGA、Blotter spot
油液分析技术及主要检测参数
油液分析技术及主要检测参数不论是现场测试还是实验室检测，确定设备和油液的健康状况都需要检测好几个参数。
下面是对每个参数的介绍和典型的测试方法.粘度测试粘度是润滑油最重要的物理特性.粘度决定了润滑油的承载能力和循环能力. 通常情况下，润滑油的粘度越高承载力就越强，同时循环性就越差，因此，任何润滑油在使用时，都必须在高粘度和低粘度之间寻求平衡。
除了润滑性能之外，保证润滑油在任何情况下都具有流动性是非常重要的。
在使用过程中，一些污染物比如水、燃料、氧化和烟炱都会影响润滑油的粘度。
因此，粘度是设备润滑系统中最重要测试参数之一。
重力低落–最常用的测量运动粘度的技术方法是可控制温度的重力低落法，通常，单级油测量的是40 ℃的粘度,多级油测量的是40和100 ℃的粘度. 测量使用的毛细管粘度计是基于粘度和时间之间的关系。
润滑油粘度越高，流过毛细管的时间越长。
目前，市面上有几种标准化的毛细管粘度计在使用。
实验室大多使用玻璃毛细管; 现在最新的现场测试运动粘度的粘度计采用的是开合式铝制毛细管。
这些粘度计的毛细管设计，有的是直流的，有的是逆流的。
在直流式毛细管中, 油样贮藏室位于测量标的下方。
在逆流式毛细管中，油样贮藏室位于测量标的上方。
逆流式毛细管可以测量不透明的油样，而且有的毛细管还有第三个测量标。
三个测量标，两个连续的流动时间，逆流式毛细管可以测试不透明的油样，有些毛细管还有第三个测量标。
两个连续的流动时间和三个测量标，确保了测量的精度。
颗粒分析颗粒计数是设备状态监测的一个重要方面，监测污染颗粒数量和污染程度的工具有很多，无论是来自与外界的污染还是设备本身的磨损。
至于哪种工具是最合适的，取决于特定的应用和颗粒的类型。
例如，保持液压系统的清洁是很重要的，即使是污染程度很低的物质也会堵塞制动器和阀门，导致系统故障。
与液压系统相比，由许多可拆卸部件组合在一起的反转齿轮和传动系统能承载的磨损颗粒要多一些。
颗粒直接成像直接成像系统里面有一个配置CCD阵列的固态激光器，可以对捕捉到的颗粒直接成像，如左图所示。
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用于研究设备中摩擦副磨损机理与润滑机理 ,磨损失效过程与失效类型 ,用于进行润滑油品性 能分析 ,新油品性能分析 ,确定油液污染程度以及油品合适的使用期限 ,用来确定合理的磨合工
艺规范等。 在对机械设备进行状态监测与故障诊断时 ,特别就是利用振动与噪声监测诊断低速 回转机械及往复机械的故障较为困难时 ,运用油液监测与诊断技术则较有效。
数量、尺寸大小、尺寸分布、成分与形貌特征都直接与机械零件的磨损状态密切相关
,它们就
是机械设备状态监测、故障诊断以及初期预报的重要依据。
铁谱技术的特点在于它不但能定量测量润滑油系统内大、 考察磨粒的形态、大小与成分 ,后者更就是它的独到之处。
小磨粒的相对浓度 ,而且能直接
(1)钢铁磨损微粒的识别 1) 正常磨损微粒 正常磨损微粒就是指设备在正常运行状态下 磨损微粒。
些机械设备的封存、防腐、防锈上的需要。
润滑脂的性能指标有
1.外观 良好的润滑脂 ,其颜色与稠度都应就是均匀的 ,没有硬块颗粒 ,没有析油现象 ,表面 没有干硬的皮层与稀软糊层。
2.针入度 针入度就是表示油脂稠度的指标。 3.滴点 它就是决定润滑脂使用温度的指标。
4.抗腐蚀性 主要反映润滑脂对金属的腐蚀程度。 除此之外 ,润滑脂还有胶体安定性、机械杂质、氧化安定性等性能指标。
,以改善油品的某些性能 ,所添
加的物质称为添加剂。 一般极少量添加剂 ,就能显著改变油品的质量 ,这样就可避免润滑油复杂
加工过程 ,又可解决一些加工精制仍不能满足的特殊要求 ,从而扩大优质润滑油产品的来源。
二、油液性能分析
对机械设备的润滑系统进行定期的油样理化性能测试分析
,可以动态监测使用过程中润
滑油质量变化情况 ,从而保证机械设备处于良好的润滑状态。 同时也可以随机监测润滑油的质
在线式铁谱仪
油液光谱分
通过测量物质燃烧发出的特定波长、
金属磨粒元素成分及含量
直读式发射光谱仪
一定强度的光 , 从而检测磨粒的元素 浓度值 成分及含量浓度 , 监测设备运转状态、 添加剂元素成分浓度
吸收式光谱仪
磨损趋势 , 判断磨损部位
杂质污染元素成分及浓度
一、润滑剂及其质量指标
( 一 ) 润滑剂的分类
量指标变化情况 ,从而确定最合理的最经济有效的换油周期。
三、油液监测与诊断技术
运用油液监测与诊断技术 ,在设备不停机、不解体的情况下监测工况 ,诊断设备的异 常、异常部位、 异常程度及原因 ,从而预报设备可能发生的故障 ,就是提高设备管理水平、 改善 维护保养的一个重要手段 ,也就是保证设备正常运转、 创造经济效益的有效途径。 该技术还可
显微镜与铁谱读数器组成。铁谱制谱仪主要用途就是分离油样中磨损微粒并制成铁谱谱片
,
它由微量泵、磁铁装置、玻璃基片、特种胶管及支架等部件组成。
3.直读式铁谱仪 直读式铁谱仪主要用来直接测定油样中磨粒的浓度与尺寸分布
,只能
作定量分析 ,能够方便、迅速而较准确地测定油样内大小磨粒的相对数量 ,因而能对设备状态作
长 可用于 检测不正 常磨损 在线分析
2.选取油样 ,这就是实施技术的重要环节。
3.制备检测油样 ,按照所选用的油液监测技术及仪器所规定的制备方法与步骤 4.将检测油样送入监测仪器 ,定性、定量测定有关参数。
,认真制备。
5.进行检测数据处理与分析 ,视所选用的监测技术的不同 ,可以采用趋势法、 类比法等处理 数据与结果分析 ,进一步可应用数理统计、模糊数学等知识建立相应的计算机数据处理系统。
(四 )液压油 液压油的主要作用就是传递液压能
,其次就是润滑、冷却、防锈、减震等作用
,它的状态
直接关系到液压机械运转的可靠性。 反映液压油性能的主要指标及其测试方法与润滑油类似
,
不再重复。
(五 )添加剂
在很多情况下 ,基础油很难满足摩擦副对润滑剂提出的苛刻要求。 因此 ,为了提高油品质量
与满足使用性能还必须在润滑油品中加人少量一种或几种物质
产生地 ,即磨损发生的部位。
铁谱技术的缺点在于 :对润滑油中非铁系颗粒的检测能力较低 ,例如在对含有多种材质摩 擦副的机器 (例如发动机 )进行监测诊断时 ,往往感到不力 ;分析结果较多依赖操作人员的经验 ; 不能理想地适应大规模设备群的故障诊断。
2.分析式铁谱仪 分析式铁谱就是种常用的、重要的铁谱仪器 ,主要由铁谱制谱仪、铁谱
矿机械或工程机械内的润滑油等 )的定量与定性分析效果不好 ,主要就是制谱过程中 ,润滑油中 的污染物会滞留在铁谱片上 ,如果滞留数量较多 ,将影响对磨粒的观测。
5.磨粒分析 运转中的设备的液压系统、润滑系统的油液必然受到污染
,其污染物主要来
源于三个方面 :机械零部件在磨损过程中生成的磨损微粒 ;外界灰尘或水等物质侵人油液中 ;油
(三 )润滑脂性能指标
润滑脂就是由基础油加稠化剂制成的半液体润滑剂
,它适用于下面几种情况 :①某些开放
式润滑部位 ,起到润滑作用而又不会流失与滴落 ;②在有尘埃、水分或有害气体侵蚀的情况下 ,
要求有良好的密封性、防护性与防腐蚀性的场合
;③由于工作条件限制 ,而要求长期不换润滑
剂的摩擦部位的润滑部位 ;④摩擦部位的温度与速度变化范围较大的机械的润滑以及满足某
油液监测与诊断技术
油液监测与诊断技术就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、齿轮传动、轴承系统、液压系统等诸方面
, 该技术取得了显著的效益 , 获得了广
泛的应用 , 如表所示。
油液监测与诊断技术的应用
应用
监测设备
航空 船舶 机车
发动机、液压系统、传动系统、雷达系统 柴油机、传动系统、起重设备、液压系统 柴油机、传动系统、液压操作系统
形成油膜 , 该油膜起到润滑、减震、冲洗、冷却等作用。
2. 油性与极压性 油性与极压性就是表示润滑油抵抗磨损能力的指标
, 油性表示油膜的
吸附能力 , 极压性则表示在冲击载荷或高温重载荷作用时油膜不破裂的能力。
3. 酸值 酸值就是指中与每 1 克润滑油中的有机酸所消耗的氢氧化钾的毫克数 , 单位就
是 KOHm／g g。当所用油品的酸值超过标准时应换用新油。
出初步的诊断 ,就是目前设备监测与故障诊断的较好手段之一。 如果不仅要了解磨损微粒的数
量及分布情况 ,而且要观察分析磨粒的形态、表面形貌与成分等因素 使用分析式铁谱仪。
,作出较准确的诊断 ,就需
4.旋转式铁谱仪 分析式铁谱仪、 直读武铁谱仪应用较广泛 ,分析技术较成熟 ,尤其就是分 析式铁谱仪同时具有定量与定性分析双重功能。 但就是这些铁谱仪对污染严重的油样 (例如煤
液中添加剂反应后的余物。实践证明 ,磨损微粒就是最常见、危害最严重的污染物。一方面
,
这些磨损微粒由各种金属、非金属材料组成 ,对油液起氧化、催化作用硬。 又随油液流人各磨擦表面 ,划伤、 研伤零件表面 ,造成间隙增大、 精度下降、 振动与
噪声产生。 在液压系统中 ,甚至堵塞油路、 研伤高精度问芯配合面 ,造成更大事故。 磨损颗粒的
4. 水分 润滑油的水分就是指润滑油中含水量的重量百分比数。润滑油中水分的存在
,
破坏润滑油形成油膜、 使润滑效果变差 , 并加速有机酸对金属的腐蚀作用 , 锈蚀设备 , 而且使添
加剂分解沉淀。
5. 水溶性酸与碱 水溶性酸与碱就是指溶于油品中的无机酸与碱
, 以及低分子有机酸与
1
碱性氧化物 , 它们将强烈腐蚀设备 , 加速油品变质 , 降低油品的绝缘性能。
情况 (功能、结构、运转现状、润滑材料及润滑系统现状等
)的基础上 ,选择并制订合理的油液
2
监测方案及技术。
项目 磨粒浓度 磨粒形貌 尺寸分布 元素成分 磨 粒 尺 寸范 围 ( μm) 局限性
检测用时间 评价
分析方式
铁谱分析 好( 铁磨粒 ) 很好 好 好 >1
局限于铁磨粒及顺磁 性磨粒 , 元素成分的识 别有局限性 长 磨损机理分析及早期 失效的预报效果很好 实验室分析、 现场及在 线分析
摩擦表面有较强附着力的固体润滑膜达到润滑目的。
4. 气体润滑剂 例如空气、氮气等 , 多用于高温、高速、轻载场合 , 例如高速磨头的空气
轴承。
( 二 ) 润滑油性能指标
1. 粘度 粘度就是润滑油最重要的性能指标之一 , 就是反映润滑油流动的粘性大小 , 决定
润滑油油膜厚度的主要因素之一。润滑油的作用就在于使润滑油在机器作功运动的摩擦表面
汽车 石化 冶金
发动机、传动系统、液压系统 柴油机、发电机、压缩机、鼓风机、挤压机 传动系统、轧钢机、起重设备、传送机构
机床 电力
传动装置、液压系统、加工中心 气轮机、柴油机、蒸汽轮机、传动装置、变压器、液压系统
油液监测与诊断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、
颗粒计数技术等 ,实现对油样中所含磨粒的数量、 大小、 形态、 成分等及其变化 ,油品的劣化变
1.铁谱技术的特点 铁谱技术与其它技术相比 ,具有独特的优势 ,主要就是
(1).应用铁谱技术能分离出润滑油中所含较宽尺寸范围的磨屑
,故应用范围广。
(2).铁谱技术利用铁谱仪将磨屑重叠地沉积在基片或沉淀管中
,进而对磨屑进行定性观察
分析与定量测量 ,综合判断机械的磨损程度 ,同时还可对磨屑的组成元素进行分析 ,以判断磨屑
质程度等的分析。油液分析技术涉及的机理、分析内容及使用的仪器见表。
油液分析技术 油液理化指标
油液分析技术及仪器
机理
分析内容
油液物理、化学性能指标及其它综合
粘度、酸碱值、闪点、水
仪器 振荡式粘度计、滴定
及污染度检测
指标的变化 , 反映油品的劣化变质程 度。超过一定数值 , 润滑油成为废油 , 必须更换。