Jiao-C-4第四节 油液监测与诊断技术
- 格式:doc
- 大小:80.00 KB
- 文档页数:17
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。
《油液检测技术及故障诊断》课程教学大纲编号:C3/研部03/002一、课程名称1.中文名称:油液检测技术及故障诊断2.英文名称:Oil Analysis and Fault Diagnosis of Marine Machinery二、课程概况课程类别:选修学时数:32学分数:2适用专业:动力机械及工程开课学期:一开课单位:商船学院三、大纲编写人:魏海军四、教学目的及要求油液检测技术及故障诊断是一门综合性学科,近年来在工业企业中日益受到重视和应用,并列为轮机工程及相关专业的专业课程之一。
《油液检测技术及故障诊断》是轮机工程专业的限定选修课。
通过该课程的学习,使学生基本掌握机械设备工况检测的基本内容及故障诊断技术的基本原理,掌握现代设备工况检测的常用方法,为他们今后从事船舶机械动力设备的设计与应用奠定理论基础。
五、课程主要内容及先修课程1.主要内容:(1)机械故障诊断的现状及发展趋势包括:故障的类型及发展规律、常见的故障模式,故障诊断的分类及发展趋势。
(2)船舶机械润滑油的选配包括:船用油品的种类、特点及选配原则。
(3)油液分析包括:油液检测的分类、油样的制取、常规理化指标的检测、油料光谱分析、磁塞检测和铁谱分析技术。
(4)船用润滑油的使用与管理船用润滑油的劣化、污染及润滑油的换用原则。
(5)基于油液检测的机械故障诊断技术包括:基于常规理化分析、铁谱分析、光谱分析及颗粒计数分析船用润滑油故障诊断技术。
2.教学要求:(1)掌握机电设备故障的基本概念,了解故障的模式和产生机理。
(2)了解振动、噪声常用测试仪器的使用方法,传感器和分析仪器的使用,掌握时域、频、倒频谱和时序分析法的基本理论。
(3)了解油液检测样本采集的几个重要环节和物化指标检测方法,掌握油料分析几种常用方法的基本原理、分析仪器和特点。
(4)了解接触式和非接触式温度测量的基本原理和具体应用。
(5)了解性能检测参数的确定方法。
(6)了解常用无损检测方法的基本原理、操作过程和特点。
第4章滑油系统油液监控技术4.1概述航空发动机上广泛地使用轴承和齿轮等来支撑转动转子和传递功率。
在这些部件工作过程中,由于相互运动而产生摩擦,而摩擦将进一步导致磨损和产生大量的热量。
滑油系统的作用就是形成滑油油膜并带走磨损产物和热量,以维持轴承、齿轮的正常温度状态,并在轴承的滚道与滚子之间、相啮合的齿面间形成连续的油膜起到润滑的作用。
另外,还可利用滑油系统具有一定压力的滑油,作为某些液压装置(如挤压油膜轴承等)和操纵机构(如作动筒)的工质。
滑油系统对发动机的可靠性关系重大,一方面,滑油系统本身出现故障的机率比较大;另一方面,滑油系统的故障会引起大的事故。
如RB211发动机1981年连续发生3起风扇部件甩出的严重事故,其原因是由于风扇前轴承滑油供油不足所致;JT8D发动机4、5号轴承腔的通气管路曾发生过堵塞故障,结果引起油腔压力过高,造成滑油因温度过高而燃烧,最终导致发动机失火。
据统计,JT9D发动机在20世纪70年代提前换发的原因中,有16%属滑油系统和轴承故障。
采取专门的手段并与气路分析技术、振动监控技术相配合,对滑油系统进行状态监控和故障诊断,对于保证发动机安全可靠的工作是至关重要和必不可少的。
对滑油系统进行状态监控和故障诊断的重要性还在于它不仅能监控滑油系统本身,保证其丁作正常、可靠,还能够完成对发动机及其它子系统的状态监控和故障诊断。
4. 1.1滑油油样分析的目的和意义滑油油样分析技术叉称为设备磨损工况监测技术。
它是利用人工、仪器等手段判别滑油油样的成分构成、油品品质等油液信息,进而对设备的当前工作状况以及未来工作状况做出判断,为设备的正确维护提供有效的依据,从而对设备进行预防性维修的一门工程技术。
通常意义上的油液信息主要包括三个方面:(1)油液本身的物理和化学性质的变化情况。
(2)油液中设备磨损物质的分布情况。
(3)油液中外侵物质的构成以及分布情况。
因此,滑油油样分析的目的有四个方面:(l)测定油品的品质,从而决定油液是否继续使用。
机械设备的油液监测技术摘要:简要介绍了油液监测的基本方法,并用案例说明油液监测所获得的状态参数能很好反映设备的润滑磨损状态,实现设备的预知性维修和主动性维修。
前言随着机械设备日益向高速、大型、自动化与多功能化方向发展,对设备的可靠性提出了更高的要求。
设备运行后,对其进行合理的维修保养至关重要。
为满足现代大型机械设备的维修需求,工业界提出了视情维修的概念。
为实现设备的视情维修,必须依托设备的状态监测技术。
根据国外相关统计数据,机械设备70%以上的故障与磨损有关,而油液分析所获得状态参数能很好地判断设备的润滑磨损状态,因而在国外被广泛采用。
油液监测技术能有效判断机械设备产生磨损故障的原因及部位,从而使设备劣化趋势及时得到矫正,避免恶性事故的发生和发展,实现设备的预知性维修。
另一方面,油液监测能及时发现油质劣变原因和污染状态,及时采取对应措施,使设备长期处于良好的润滑状态,减少故障发生概率,延长其使用寿命,实现设备的主动性维护[1]。
1 油液分析三个方面的内容机械设备的磨损总是不可避免的。
磨损过程一般分为三个阶段,即磨合磨损、稳定磨损和剧烈磨损。
如果过快或过早出现异常磨损,则应查明原因,及时消除。
引发设备出现异常磨损的主要原因[2]如下:(1) 零部件材料加工及装配质量(如不平衡、不对中);(2) 用油不当(如牌号不对、添加了与在用油不相溶的油液);(3) 油液劣变导致品质下降,不能满足设备润滑要求;(4) 环境应力(如温度、湿度等)或机械应力过大;(5) 设备维护不当(如空气滤效率下降导致进入粉尘增加)。
油液监测的目的是控制设备的磨损速率,因此应能涵盖引发异常磨损的所有因素,油液监测技术主要包括三方面的内容:● 磨损颗粒分析(简称WDA)● 污染监测与控制● 润滑油品质监测磨损颗粒分析目的是了解设备的磨损状态及原因,属于预知性维修范畴,其它两方面监测的目的是为了延长设备的使用寿命,属于主动性维修范畴。
JiaoC4第四节油液监测与诊断技术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、形状、成分等及其变化,油品的劣化变质程度等的分析。
油液分析技术涉及的机理、分析内容及使用的仪器见表2-12 。
一、润滑剂及其质量指标在机器的摩擦副间加入某种介质,使其减少摩擦和磨损,这种介质称为润滑材料,即润滑剂。
由于摩擦副的类型和工况条件不同,相应地对润滑材料的要求和选用也不同,只有按摩擦副对润滑材料性能的要求,合理地选用润滑材料,才能达到延长设备使用寿命,保证设备正常运转及提高企业经济效益的目的。
(一)润滑剂的分类润滑剂可分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂和气体润滑剂四大类。
l.液体润滑剂例如润滑油、水、液态金属等。
润滑油中矿物油来源充足、品种多,不易变质,加之一样矿物润滑油,含有极性物质,易形成吸附膜或油中加入添加剂后形成边界膜达到润滑目的,故应用最为广泛。
2.半固体润滑剂例如润滑脂,它是用稠化剂和润滑油制成,是一种介乎液体和固体之间的润滑材料,在一定意义上兼有二者的优点。
要紧用于长期工作而不易经常更换润滑剂的摩擦部位以及因结构关系不能使用润滑油的机器设备。
3.固休润滑剂例如石墨、二硫化铝等,依靠这些物质在摩擦表面形成低剪切强度,并与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)润滑油性能指标把握润滑油的性能指标,能进一步熟知其适用场合,为不同工况条件选择合适的润滑油提供必要的依据。
1.粘度粘度是润滑油最重要的性能指标之一,是反映润滑油流淌的粘性大小,决定润滑油油膜厚度的要紧因素之一。
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形成油膜,该油膜起到润滑、减震、冲洗、冷却等作用。
润滑油的粘度随温度的变化而变化。
一样地讲,同一润滑油,温度越高粘度越小,温度越低粘度越大。
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。
油液监测标准
一、监测范围
本标准规定了油液监测的范围,包括但不限于以下几个方面:
1.油液的理化性质,如粘度、水分、闪点等;
2.油液中的金属和非金属颗粒,如磨损颗粒、污染物等;
3.油液中的气体,如氧化烃、烃等;
4.油液的清洁度等级。
二、监测方法
本标准采用以下几种监测方法:
1.理化性质监测方法:按照相关标准进行检测;
2.颗粒监测方法:采用颗粒计数器进行检测;
3.气体监测方法:采用气相色谱仪进行检测;
4.清洁度等级监测方法:采用清洁度测试仪进行检测。
三、监测周期
本标准规定油液监测的周期为一个月,也可根据实际情况进行调整。
在以下情况下应适当缩短监测周期:
1.油液存储容器开启频繁;
2.油液使用设备发生故障或异常;
3.油液质量不稳定。
四、监测指标
本标准规定的油液监测指标包括以下几项:
1.油液的理化性质是否符合标准要求;
2.油液中的颗粒数量是否超过限值;
3.油液中的气体成分是否异常;
4.油液的清洁度等级是否达到要求。
五、监测设备
本标准规定油液监测所需的设备包括以下几类:
1.颗粒计数器;
2.气相色谱仪;
3.清洁度测试仪;
4.油液取样器;
5.其他必要的辅助设备。
六、监测人员
本标准规定油液监测人员应具备以下条件:
1.熟悉油液监测的标准和流程;
2.具备相关的专业技能和知识;
3.经过培训并取得相应的资格证书。
油液监测与设备故障诊断技术分析摘要:在煤矿生产运行的过程中,各种大型机械设备应用的比较广泛,为了保证煤矿生产的安全进行,要对主要采矿设备的运行进行有效的监测,减少事故发生率。
油液监测体系在煤矿综采设备运行中发挥了重要的作用,根据监测的信息,可以及时了解到设备的故障,提前对设备进行预防性维修,减少故事,提高运行效率。
有效的监测体系,可以提高煤矿设备的的生产效率,为提高煤矿的生产水平奠定坚实的基础。
关键词:润滑油脂分析;主动维修;油液监测随着科技的发展,各项先进的生产技术应用到煤矿生产中,提升了煤矿生产的效率。
在各种机械设备运行的过程中,如何保障其能够安全稳定的运行,是煤矿生产面临的重要问题。
油液监测体系对于综采设备的运行可以进行有效的监测,对于潜在的安全隐患进行诊断,为煤矿的安全生产提供了有利的条件。
1 油液监测的主要技术手段1.1 油液理化性质指标监测机械设备在运行的过程中,润滑油的作用非常重要,是保证机械能够正常运行的基础。
油液监测技术通过对润滑油的物理化学性能进行检测,可以了解到润滑油的使用状态,从而判断机械设备的运行状况。
在监测的过程中,主要的指标包括运动粘度、水分、酸值、闪点、凝点(或倾点)、机械杂质、抗乳化性、抗泡沫特性、抗磨性和极压性等。
1.2 油液铁谱检测铁谱检测是目前煤矿企业中使用最为广泛的一种油液检测方法,主要应用到的设备是铁谱仪。
在机械高速运转的过程中,会产生一定的磨损,通过对磨损颗粒进行监测,就可以充分的了解到机械的磨损状况,从而进行有针对性的维修。
在高梯度磁场的作用下,将摩擦副中产生的颗粒从润滑油中分离出来,按照一定的方法制成谱片,然后通过铁谱显微镜和相关软件对其进行定性和定量的分析。
这种监测方法的效率比较高,所以在煤炭行业中应用的比较广泛,通常使用旋转式铁谱仪。
1.3 油液光谱检测光谱检测技术应用的比较早,并且检测的效果较好,主要是对润滑油中的磨损颗粒的元素种类和含量进行检测,还可以对润滑油的污染程度以及衰变过程进行监测。
一、油液分析的意义油液分析是通过对设备运转中润滑油的物理、化学性质进行测试和分析,从而评价液体状况和机械设备的健康程度。
油液分析的主要目的是根据对润滑油的检测结果,提供足够的技术数据,为设备维护和维修提供有效的指导,及时发现设备健康状态的变化并进行及时有效的维修,有效的降低设备的维修费用及损失。
二、油液分析的内容1.物理性质测试:我们可以通过测试油液的颜色、气味、粘度、密度、水分、杂质、沉淀物、涂层等方面来判断油液的基本性质。
例如,油液颜色变深或者混杂杂质,都意味着油液的基本性质发生了变化,需要及时切换油液或是进行清洗。
2.化学性质测试:除了检测油液的物理性质,我们还可以通过测试油浸入的纸片指标、磁滤器残留物、耐酸值、碱度、渗透值、铜腐蚀等方面来探测油液中各种化学成分的含量,尤其是检测油液中金属元素含量是否超标。
过高的金属元素含量可能导致设备摩擦产生的热量增大,从而增加设备故障的风险。
3.磨损检测:最常用的技术是设置震动传感器来探测设备运行过程中的震动状态,根据震动状态的特征,识别设备运行过程中的磨损和损坏部位以及其严重程度,及时排除故障。
还可以通过检测设备各部件的磨损痕迹,来预测设备的损坏状态和预测预警。
三、油液分析程序1.设备识别:首先需要识别润滑油被质检的设备,了解设备类型和工作环境,从而制定适合该设备的油液分析计划。
2.油液取样:要保障样品的准确性和代表性,必须按照规定方法进行样品采取。
在采取油液样品之前,需要充分注意样品采取器和采样用具的清洁程度。
3.油样处理:通常取样后可在短时间内进行初步检测,如检测漏气、杂质、颜色等,如果在现场时间允许,则可根据工作条件进行油样预处理,即采用适当的化学对油样进行处理。
4.物理性质检测:油液中还存在各种离子物和人工添加剂,这些物质对油液有着直接影响,因此需要针对其物理性质进行检测。
物理性质的学科涉及到物理、化学、工程学和机械工程学等众多学科。
5.化学性质检测:需要将油液放入酸碱试滴管或其它试管中,逐滴加入试液,并按照化学反应的准则来分别记录其反应结果。
油液监测技术机械设备的油液监测技术摘要:简要介绍了油液监测的基本方法,并用案例说明油液监测所获得的状态参数能很好反映设备的润滑磨损状态,实现设备的预知性维修和主动性维修。
前言随着机械设备日益向高速、大型、自动化与多功能化方向发展,对设备的可靠性提出了更高的要求。
设备运行后,对其进行合理的维修保养至关重要。
为满足现代大型机械设备的维修需求,工业界提出了视情维修的概念。
为实现设备的视情维修,必须依托设备的状态监测技术。
根据国外相关统计数据,机械设备70%以上的故障与磨损有关,而油液分析所获得状态参数能很好地判断设备的润滑磨损状态,因而在国外被广泛采用。
油液监测技术能有效判断机械设备产生磨损故障的原因及部位,从而使设备劣化趋势及时得到矫正,避免恶性事故的发生和发展,实现设备的预知性维修。
另一方面,油液监测能及时发现油质劣变原因和污染状态,及时采取对应措施,使设备长期处于良好的润滑状态,减少故障发生概率,延长其使用寿命,实现设备的主动性维护[1]。
1 油液分析三个方面的内容机械设备的磨损总是不可避免的。
磨损过程一般分为三个阶段,即磨合磨损、稳定磨损和剧烈磨损。
如果过快或过早出现异常磨损,则应查明原因,及时消除。
引发设备出现异常磨损的主要原因[2]如下:(1)零部件材料加工及装配质量(如不平衡、不对中);(2)用油不当(如牌号不对、添加了与在用油不相溶的油液);(3)油液劣变导致品质下降,不能满足设备润滑要求;(4)环境应力(如温度、湿度等)或机械应力过大;(5)设备维护不当(如空气滤效率下降导致进入粉尘增加)。
油液监测的目的是控制设备的磨损速率,因此应能涵盖引发异常磨损的所有因素,油液监测技术主要包括三方面的内容:● 磨损颗粒分析(简称WDA)● 污染监测与控制● 润滑油品质监测磨损颗粒分析目的是了解设备的磨损状态及原因,属于预知性维修范畴,其它两方面监测的目的是为了延长设备的使用寿命,属于主动性维修范畴。
油液监测一、什么是油液监测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。
☆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;二、油液监测能为化工企业带来什么?1.提高设备的可靠性,避免重大事故的发生:通过运用多种专业检测手段连续对设备用油的监测,可发现设备的事故隐患,预报设备重大事故的发生,提高设备的可靠性。
2.节约维修费用,指导视情维修坏了才修(作以待毙)-----你的企业,你的设备还有这样的情况么?预防维修(循规蹈矩)-----难免出现过剩维修,维修费用仍然有1/3是浪费的。
预测维修(防微杜渐)-----针对问题的征兆采取行动,使维修的费用明显降低。
主动维护(未雨绸缪)-----先进的维修理念,大大降低企业总维修成本。
3.延长设备使用寿命,创造更大的生产价值设备是企业生存与发展的根本,通过专业化油液监测工作,能提升企业设备管理水平,有效延长设备的使用寿命。
油液监测步骤:
1.接收油样并整理、登记,登记内容见油样登记表
2.在动力楼进行铁谱实验,直接获得直读铁谱数据,
3.获取分析铁谱数据、光谱数据、以及理化数据(理化数据按照理化数据登
记表进行记录)
4.整理数据、制表、分析监测结果
5.将最终结果交给朱老师审阅,签字
6.将上步之后的表送至动力楼油液监测中心审核、盖章
7.邮寄
数据整理、制表过程:
1.对油样相应的监测表的编号进行更改。
2.若以前没有记录的设备,则按照别的监测表进行造表,编号从01开始计
数
3.将油样登记表的数据相应的填入监测表中
4.按照规定填入光谱数据、直读铁谱数据、分析铁谱数据、理化数据,并
且根据数据得出评价
5.注明报告日期
油液监测情况登记表
油液监测理化数据摘录表。
设备油液监测技术绪论设备油液监测是一项以油液分析为手段,对油品的质量、设备及油液的使用状况实施动态监控,评价油品质量、设备与油液的工况,确定换油期与预报和诊断设备故障,提出管理措施和维修决策的技术。
它对保障设备安全运行、延长设备的使用寿命、正确评估油液品质,降低油耗、提高维修质量、降低维修成本,起着重要的作用。
它是实施状态监控维修的有效技术,是维修决策的重要依据。
设备的油液检测包括三方面内容即:1)油液中磨屑检测检测油液中磨损微粒的成分、浓度、尺寸、形貌。
确定设备磨损状况。
2)油液污染度检测检测油液中污染物的尺寸与颗粒数,确定油液污染度的程度。
3)油液性能检测检测油液理化性能,确定油液的质量和它对设备可靠性的影响。
第一章油液中磨粒检测序言设备油液系统中各摩擦副因相对运动而产生的金属颗微和外界进入的粉尘、砂粒等污染物颗粒以悬浮状态存在于油液中。
这些磨损和污染物的颗粒浓度、成分、形状、尺寸等都携带了摩擦副的润滑、磨损特征,因此通过对使用油液进行磨损颗粒分析、油液性能及其污染度检测,并对所得参数进行信息融合,从而对设备的磨损状态进行分析。
而磨粒检测是通过检测油液、过滤器、磁塞上磨粒的成分、尺寸等,分析设备零部件的磨损机理、磨损部位及磨损原因,并预测磨损发展趋势。
常用的油液磨粒检测技术包括光谱法和颗粒计数法和铁谱仪法。
本章将详细介绍转盘电极式原子发射光谱法与油滤分析法的分析技术。
1.1 原子发射光谱法分析技术 (转盘电极式)原子发射光谱法是根据自由原子或离子外层电子辐射跃迁得到的发射光谱来研究物质的成份和含量。
而不同元素的原子,核外电子结构不同,能级各异,因此不同元素发射光谱中的特征谱线各不相同。
通过识别各元素特征谱线的波长可进行元素的定性分析,通过测量各元素特征谱线的强度可进行元素的定量分析。
1.1.1润滑油光谱检测取样油液检测的取样是油液监控工作的重要组成部分。
获取正确油样,可以得到表征油液性能变化和设备磨损状况真实信息,为设备故障诊断与决策提供科学的依据。
第四节油液监测与诊断技术油液监测与诊断技术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2-11所示。
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2-12。
一、润滑剂及其质量指标在机器的摩擦副间加入某种介质,使其减少摩擦和磨损,这种介质称为润滑材料,即润滑剂。
由于摩擦副的类型和工况条件不同,相应地对润滑材料的要求和选用也不同,只有按摩擦副对润滑材料性能的要求,合理地选用润滑材料,才能达到延长设备使用寿命,保证设备正常运转及提高企业经济效益的目的。
(一)润滑剂的分类润滑剂可分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂和气体润滑剂四大类。
l.液体润滑剂例如润滑油、水、液态金属等。
润滑油中矿物油来源充足、品种多,不易变质,加之一般矿物润滑油,含有极性物质,易形成吸附膜或油中加入添加剂后形成边界膜达到润滑目的,故应用最为广泛。
2.半固体润滑剂例如润滑脂,它是用稠化剂和润滑油制成,是一种介乎液体和固体之间的润滑材料,在一定意义上兼有二者的优点。
主要用于长期工作而不易经常更换润滑剂的摩擦部位以及因结构关系不能使用润滑油的机器设备。
3.固休润滑剂例如石墨、二硫化铝等,依靠这些物质在摩擦表面形成低剪切强度,并与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)润滑油性能指标掌握润滑油的性能指标,能进一步熟知其适用场合,为不同工况条件选择合适的润滑油提供必要的依据。
1.粘度粘度是润滑油最重要的性能指标之一,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形成油膜,该油膜起到润滑、减震、冲洗、冷却等作用。
润滑油的粘度随温度的变化而变化。
一般地讲,同一润滑油,温度越高粘度越小,温度越低粘度越大。
称润滑油的这种性能为“粘温性能”,常用粘度指数表示,粘度指数高说明油品粘度随温度的变化较小,粘温性较好。
表示粘度的单位和测定粘度的方法很多,例如英美等国多采用赛氏和雷氏粘度,德国和西欧多采用恩氏粘度和运动粘度,我国主要采用运动粘度。
国际标准化组织规定统一采用运动粘度。
我国新的粘度牌号以N为标记,即N2、N3、N5、N7、……N460、N680、N1000、N1500,共18级。
在使用中一定要注意牌号的种类,以避免差错。
运动粘度可用运动粘度测定仪测定。
2.油性和极压性油性和极压性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。
我国评定润滑油的极压性,主要在四球式摩擦试验机上进行。
3.酸值酸值是指中和每1克润滑油中的有机酸所消耗的氢氧化钾的毫克数,单位是KOHmg/g。
当所用油品的酸值超过标准时应换用新油。
4.水分润滑油的水分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。
测定水分可在水分测定器上进行。
5.水溶性酸和碱水溶性酸和碱是指溶于油品中的无机酸和碱,以及低分子有机酸和碱性氧化物,它们将强烈腐蚀设备,加速油品变质,降低油品的绝缘性能。
6.机械杂质机械杂质是指润滑油中各种沉淀物、胶状悬浮物、砂土、金属粒等杂质的重量百分比,它是反映油品纯洁度的指标。
油品中机械杂质的存在会加剧机器零件的磨损,加速油品老化,严重时还会堵塞油路及滤清器。
7.闪点闪点是表示润滑油蒸发性的指标。
在规定的条件下加热油品,当油蒸气与周围空气形成的一定浓度的混合气体时,同火焰接触时产生短暂闪火时的最低油温即为闪点。
闪点是油品的安全性指标,油品的工作温度一般低于闪点20~30℃为宜。
闪点的测试分为开口闪点与闭口闪点两种,蒸发性较大的轻质油品一般用闭口法测定,而重质油品则常用闭口法。
8.凝点在规定条件下使油品冷却到不流动时的最高温度即为凝点。
凝点是反映油品低温流动性的重要指标。
通常,油品工作温度一般应比凝点高15℃~30℃为宜。
此外,还有灰分、残炭、腐蚀、抗氧化安定性、抗乳化度、抗泡沫性等性能指标。
(三)润滑脂性能指标润滑脂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和滴落;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、防护性和防腐蚀性的场合;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摩擦部位的温度和速度变化范围较大的机械的润滑以及满足某些机械设备的封存、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,其颜色和稠度都应是均匀的,没有硬块颗粒,没有析油现象,表面没有干硬的皮层和稀软糊层。
2.针入度针入度是表示油脂稠度的指标。
某润滑脂的针人度是指在25℃温度下,重量为150g的标准圆锥体,在5秒钟内沉入该润滑脂试样的深度(以1/10mm为单位,表示时不标注)。
脂的针入度越小,稠度就愈高,它不易进入摩擦副表面,而且内摩擦大、能耗高,但它的承载能力高,不易从摩擦面内被挤出来。
3.滴点它是决定润滑脂使用温度的指标。
滴点测定仪的润滑脂被加热后,开始滴落时的温度称为润滑脂的滴点。
润滑脂的使用温度一般应高于滴点20~30℃,以保证可靠的润滑效果。
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。
(四)液压油液压油的主要作用是传递液压能,其次是润滑、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,为了提高油品质量和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,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。
添加剂一般不单独作润滑材料。
同一种添加剂,加到不同种类的基础油或不同类型的原油炼制的油,其效果也可能不完全相同,因此使用时必须通过试验,选择最佳品种和用量。
常用的润滑油添加剂包括清净分散剂、抗氧抗腐剂、油性添加剂、极压(抗磨)添加剂、增粘剂、降凝剂、抗泡沫剂、防锈剂等等。
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。
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、凝聚、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变化、含水量、机械杂质、酸值及闪点变化等理化指标来分析判断。
如果油品劣化程度超过一定限度(按质换油标准),则及时换油。
表2-13、2-14给出了部分油品的质量界限值。
二是润滑油中添加剂的消耗和变质。
使用过程中,添加剂及其反应物也会发生变化。
因此,必须定期对使用中的润滑油取油样进行添加剂含量的测定。
发现添加剂含量减少,及时补充,以保持润滑油的特殊润滑性能。
除采用对使用中的润滑油主要理化指标变化现场作出快速鉴定外,近来国内外还出现用油液的综合质量对油液现场作出快速鉴定的技术及相应仪器。
例如通过测定油液的透明度、介电常数的变化、污染度等参数来评定油液质量。
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,是提高设备管理水平、改善维护保养的一个重要手段,也是保证设备正常运转、创造经济效益的有效途径。
该技术还可用于研究设备中摩擦副磨损机理和润滑机理,磨损失效过程和失效类型,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和故障诊断时,特别是利用振动和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。
油液监测与诊断采用的具体技术包括光谱技术、铁谱技术、颗粒计数技术、磁塞技术等,它们在技术原理、仪器工作原理及结构、检测油样的制备、数据处理、结果分析和应用范围等方面各具特点,选用时应予以注意。
表2-15 为常用的几种油液分析方法的性能比较。
(一)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。
2.选取油样,这是实施技术的重要环节。
原始油样是测定磨损微粒、进而数据处理和分析、最后判断故障的基础,所取的油样中必须含有表征设备主要磨损部位信息的有代表性的磨粒,能正确反映磨损真实情况;要合理地确定取样间隔时间,表2-16 给出一组取样间隔时间参考值。
应严格按规定的技术规范选取原始油样。
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和步骤,认真制备。
4.将检测油样送入监测仪器,定性、定量测定有关参数。
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、类比法等处理数据和结果分析,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。
6.根据数据处理分析的结果,判断设备的异常、异常部位、异常程度及原因,预报可能出现的问题以及发生异常的时间、范围和后果。
7.提出改进设备异常状况的措施(包括处理异常的时间、内容、费用,具体修理方案和实施)。
(二)铁谱技术及仪器油品铁谱分析技术利用高梯度的强磁场的作用,将润滑油样中所含的机械磨损微粒有序地分离出来,并借助不同的仪器对磨屑进行有关形状、大小、成分、数量及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状况,预报零部件的失效。
铁谱技术的主要内容包括油品取样技术、铁谱仪及制谱技术、磨粒分析技术等。
根据分离、检测磨粒的不同方法,铁谱仪主要分为分析式铁谱仪、直读式铁谱仪、旋转式铁谱仪等。
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。