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磨粒直接成像技术在设备润滑状态监测领域的应用

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关键词 ：油液分析 ；颗粒计数 ；磨损分类 ；智能铁谱 ；激光成像
中 图分 类号 ：Ｔ Ｈ１ １ ７ ． １ 文 献标 志 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：０ ２ ５ ４ － ０ １ ５ ０（ ２ ０ １ ５ ）０ ８ － １ ３ ９ － ０ ７
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２ＢＲＩ ＣＡＴＩ ＯＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ａｕ ｇ ．２ ０１ ５
Ｖｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． ８
第４ ０卷 第 ８期
ＤＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ４ — ０ １ ５ ０ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ８ ． ０ ２ ８
Ｓ ｈ ｉ Ａｉ ｆ ｅ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｉ Ｌ ｉ ｊ ｉ ｅ Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ Ｙｉ ｆ ａ ｎ
（ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ Ｉ ｎ ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ７ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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磨 粒 直 接 成 像 技 术 在 设 备 润 滑 状 态 监 测 领 域 的 应 用
史爱峰 石立杰 梁 一 帆
北京 １ ０ ０ １ ７ ６ ）
（ 斯派超科技 （ 北京 ）有限公司
摘 要 ：润 滑 油 中的 磨粒 是 判 断设 备 是 否正 常 运转 以及 失 效 原 因 的 重 要 依 据 。研 究 一种 基 于 人 工 神 经 网 络 和 直 接 成 像技 术 进 行磨 粒 分 析 的新 方法 ，该 方法 结 合 颗粒 计 数 和磨 粒 分类 两方 面 的信 息 ，不仅 能 通 过磨 粒 的 数量 、尺 寸 、尺 寸 分 布等 ．检 测设 备 是 否正 常 运转 及 磨 损程 度 ，而且 可 以 根据 磨 粒磨 损 类 型诊 断设 备 故 障 的可 能原 因。 相 比与 其他 方 法 ，该 方法 检 测 速度 快 ，可广 泛 应 用 于离 线 实验 室 和 现场 在 线 油液 检 测 。该 方 法 已成 为 最新 的 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ｄ ７ ５ ９ ６ 标准 。

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铁谱技术在润滑油在用油监测中的应用

铁谱技术在润滑油在用油监测中的应用


磨损 的零部件 ，并在换 油后对设备进 行了试运行。机组在试运行 ２ 即 ２ｈ（ 连续运行 ８４ ｈ） ，对机组在用 １ 后 １ 油进行采样分析 ，铁谱直读 数据显示 在用油磨粒浓度明显升高 ，磨损率加 快 ，表 明存在异 常磨损 。 为密切监测机组的磨损趋势及磨 损状态 ，缩短采样周期至 ２ ０ｈ ０ 。机 组运行 ２ ０ｈ（ ０ 即连续运行 ８６ ｈ） １ １ 时采样分 析的铁谱直读 数据显示磨粒 浓度较运转 ２ 时大幅升高 ， 明产 ２ｈ 表 生 了严重的异 常磨损。在用油分析谱 片显示的大量异常磨粒见 图 ３ 。 由图 ３ 可见 ，谱片中包含 了不同 种类 的磨粒 ，反 映了不 同的设 备状
在用 油铁 谱定 量磨 损趋 势分 析结 果
见 图 １ 。
由图 １ 以看 出，固定式燃气发 可 动机 一压缩机组在运 行过程 中大体经 历了 ３个磨 损阶段 ： ◇机组运行 ４０ ０ｈ之前属磨合 ０
进行 了铁谱分析 ，发现分析谱片上存
在大量的摩擦 聚合物 以及较多的铜和
发生严重磨损 ，由于突发过载导致压
Ｆｅａｔ ＇ ｕ｜ Ｅｓ
随 着现 代 工 业 发展 对 生产 设 备 管
理 的科 学性 、高 效性 的要 求越来 越 高 ，油液监测技术已经成为设备润滑 管理 和状态监测的重要手段之一。铁 谱技术 作 为油液监 测 的一项 重要手 段 ，在润滑油在用油监 测与技术服务 工作 中发挥 了越来越重要 的作用。 铁谱技术是 ２ ０世纪 ７ 年代初由 ０
油 液 监测 技 术 的 应 用 延伸 到 预 知维 修
和故障诊断领域 。目前 ，铁谱技术已 广泛应用于全 国工业领域 的设备监测
●
和故障诊断。 铁谱分析仪主要分为直读铁谱仪 和分析铁 谱仪 。中国石油兰州润滑油 研究开发 中心使用北京优文科工贸有
铁谱分析技术在油液监测中的应用

铁谱分析技术在油液监测中的应用


为了更清楚地观察磨粒和获得更多的磨粒信息，将显微镜的 放大倍数调至500倍，此时磨粒形态如图6所示。图中既有表 面呈现红色的磨粒，又有表面呈现黑色的磨粒。从沉积方式 上看，它们沉积在磁力链上，说明磨粒都具有磁性，所以可 以判断这两种磨粒为铁系磨粒。从颜色上可以看出磨粒发生 了氧化反应，据此可以更进一步地确定磨粒是铁系氧化物磨 粒：红色的为Fe2O3团粒，黑色的为Fe3O4团粒，因发生粘 着磨损而产生。前者是因为油样中有水分，后者是因为系统 润滑不良，而发生了粘着磨损所产生的。
3、铁谱技术的特点 (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 (3)能够准确监测机器中一些不正常磨损的轻微症兆，具 有磨损故障早期诊断的效果。
铁谱分析技术也有其不可避免的缺点： (1)对润滑油中非铁系颗粒的检测能力较低，故在对 如柴油机这种含有多种材质摩擦副的设备进行故障断时， 往往感到有所欠缺； (2)作为一门新兴技术，铁谱分析的规范化不够，分 析结果对操作人员的经验有较大的依赖性，若缺乏经验， 往往会造成误诊或漏诊。
（2）磨合中期 图4和图5是采用蓝色投射光、红色反射光的照明方式，在 显微镜下放大200倍时的磨粒形态图。由谱片图上的磨粒 形态可以看出：磨粒分布均匀，具有高度抛光的表面，沿 磁力线呈链状分布，说明磨损主要元素为金属元素，异常 磨粒很少，磨粒视场清晰可见，虽然谱片上仍可见到大的 金属磨粒，但是磨粒大小差异较磨合早期要小的多。

磨粒数量分析 磨粒数量变化可以利用PODS磨损颗粒分析仪进行分析。下 图为变速箱传动装置磨合过程中的磨损颗粒数量变化规律。
磨损颗粒数量变化
由图中可知，在磨合开始阶段，润滑油中磨粒很少， 此时磨损刚开始，产生的磨粒很少，经过一段时间 后，润滑油中磨粒急剧增多，说明各个零件都开始 进入磨合期。但随着磨合时间的推移，油液中磨损 颗粒在过滤器的作用下数目逐渐减少，磨合进行到 60min左右时，颗粒数目趋于平稳，磨损浓度达到平 衡。这与铁谱分析的结果一致。
5油样分析技术

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。
煤矿机械设备的工况特点及润滑需求分析

煤矿机械设备的工况特点及润滑需求分析

煤矿机械设备的工况特点及润滑需求分析摘要：目前，由于市场竞争激烈，煤矿企业要想在市场中脱颖而出，不仅要实施先进的生产技术，还要全面提升管理水平，确保生产顺利进行。

而煤矿生产离不开大量的生产设备，要保障煤矿设备处于良好运行状态，其润滑管理和维护工作逐渐显示其重要性。

因为，高质量的润滑管理关系到企业正常生产和收益，只有不断提升设备润滑管理的质量，才能有效提升企业竞争力，促进企业健康持续发展。

关键词：煤矿机械；润滑1.润滑油控制监测技术随着工业现代化技术的发展，设备润滑油控制监测技术应运而生，主要包括润滑油以及磨损颗粒分析两种。

润滑油分析技术，用于检测设备润滑状态，因润滑不良引起的故障。

其故障多是由于润滑油流失，导致润滑油的理化性能发生变化。

磨损颗粒分析技术，通过监测及诊断机器摩擦状态来实现对设备运行状态的分析。

其工作原理是分析油中磨损颗粒的大小、颜色、浓度以反映润滑油的工作特性。

(1)润滑油理化性质分析润滑油理化性质分析有几项内容，首先是油品降解，包括润滑油的粘度、密度以及测量酸值等。

其次是油品添加剂的损失量，以保证润滑油使设备达到抗磨和抗氧化的作用。

添加剂内通常含有Ba、P和Zn等化学元素。

随着润滑油的消耗其介质产生相应元素的化合物也会产生变化。

元素分析采用等离子体光谱仪，分析化合物通常采用傅里叶红外光谱检测。

最后是对油液污染的检测，润滑油在使用中，会在外来污染物或设备运行时产生物质进入润滑油，而造成油液污染情况。

这些污染质会直接影响润滑油的工作性能，如果检测到元素含量突增，则基本可以判断润滑油被污染了。

(2)润滑油中的磨粒分析该方法的检测内容有，用润滑油的化学成分，判断设备磨损的类型。

通过检测油浓度含量，评估磨损程度和估计设备故障和磨损率，利用油量大小评估磨损的严重程度，最后可以利用油液的几何形状，评价摩擦力矩磨损情况。

因此，油液监测诊断技术，常用于设备故障的诊断，其技术也决定了设备管理水平的发展，设备维护经过一段时间，还必须进行定期的预防性维护、预测性维护以及主动预防性维护工作。