设备油液监测技术

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。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

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。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

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。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

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。因此，必须根据设备的特点，制定设备油液监控取样的规定。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

油液取样应根据不同设备的结构、监控目的、使用状况，明确取样范围、取样位置、取样时机、取样时间间隔、取样数量、取样种类、取样方法及步骤、取样瓶、取样记录、取样标签和取样注意事项等内容，使取样工作规范化、标准化，以保证所取油样具有代表性和真实性。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

1)取样范围 设备油液检测的取样，可以根据设备监测目的不同，分为正常取样与特除取样二种情况。

（1）正常取样

正常取样是定期取设备在用油样，目的是测定设备油液系统中金属微粒含量变化趋势、在用油液的质量变化，达到预测设备故障以及使用油液质量状况。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

（2）特除情况取样

该取样目的是检查、验证设备发生故障或事故以及使用油液的质量变化。在下列情况需要随时进行取样。

①设备滑油系统完成维修后或换上新的运转零部件后；

②设备偶然发生破坏性故障，又不知道原因，应立即取代表性油样；

③设备在运行时，出现大的振动或杂音；

④设备在运转过程中，出现滑油系统故障如滑油系统损坏、滑油消耗量大、滑油压力波动或为零；

⑤设备突然自动停运；

⑥滑油中有肉眼可见的金属碎屑；滑油滤堵塞；

⑦滑油变色、浑浊、发黑、分层、有羽状物。

2)取样

设备油液监控的油样应按取样规定要求由专人负责获取

（1）取样瓶与取样工具

滑油取样瓶为洁净的100毫升塑料瓶、它与取样管均一次性使用；取样工具为真空取样器。

（2）取样数量

常规不少于30毫升，取样后将瓶盖盖好。特殊情况，根据检测工程另定。

（3）取样时间

必须在设备停至工作后30分钟内和补加滑油前进行取样。

（4）取样登记

取滑油样后，应认真填写取样卡片和滑油瓶上的标签，包括：设备号、采样部位、油样牌号、取样日期、设备及滑油工作时间、滑油牌号、滑油消耗率、取样原因等参数。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。

（5）取样方法

目前取样方法有三种，即取样阀取样、取样泵取样和吸管取样。根据设备的结构、取样的方便程度和经费状况，自行选择取样方法。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

①取样阀取样（见图1-1）

A.找到设备取样阀位置；

B.打开取样瓶盖，将瓶盖放置在合适的地方，以免污染瓶盖；

C.打开取样阀并放掉一些油，以冲掉取样阀出口处堆积的沉积物及管路中的“死油”；

D.将取样瓶放置于取样阀下(不允许取样瓶口与取样阀接触!)，油液装满到取样瓶的3/4处，关闭取样阀；鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。

E.盖紧取样瓶盖，防止泄漏(在盖取样瓶盖之前，禁止用任何物品擦拭取样瓶!)。

F.按规定要求认真填写取样瓶上的标签，做好取样记录。

图1-1取样阀取样

② 取样泵取样（见图1-2）

A. 确定取样位置；

B. 检查油面高度，根据不同的设备，选择取样管的最佳长度(取样管吸口应处于油箱液面高度一半略下)；

C. 打开取样瓶盖，并将取样瓶口旋紧在取样泵上，同时将吸油管安装在取样泵上；

D. 将吸油管的另一端插入油箱中，拉动取样泵的活塞杆，从装备油液系统中抽取油液；

E. 反复拉动取样泵的活塞杆，将油吸入取样瓶中，直到油液装满到取样瓶的3/4处；

F. 将取样瓶从取样泵的泵体上拧下，盖好取样瓶盖。

G. 按规定要求认真填写取样瓶上的标签，做好取样记录。

图1-2取样泵取样

图1-2取样泵取样

③吸管取样（见图1-3）

A. 打开装备油箱口盖；

B. 拧开取样瓶盖，将瓶盖放置在合适的地方，以免污染瓶盖；

C. 使用一根长度与直径合适的塑料管作为吸管，将其插入油箱；

D. 让吸管一端充满一段油液后，用拇指按住吸管的上端口，拔出吸管，将吸管下端放进取样瓶，松开手指，让存于吸管下端的油液流入瓶中，如此反复操作，让油液装满到取样瓶的3/4处 (不允许用嘴吸取样管取油！)；籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。

E. 盖紧取样瓶盖并拧紧，盖好油箱盖。

F. 按规定要求认真填写取样瓶上的标签，做好取样记录。

图1-3吸管取样

3)取样位置

取样位置是指被监控设备具体的取样部位。一般选在设备油液系统摩察副之后，油滤装置之前某个位置。通常在装备的油箱加油口、放油口、专用放油阀，根据放油的难易程度，可在上述取样口自行选择。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。

4)取样时间间隔

取样时间间隔是指在设备寿命期内连续获取油样的时间间隔。制定最佳取样时间间隔是非常重要的，若取样时间间隔太长，不能及时发现影响设备可能损坏的危险期；若取样时间间隔太短，取样频繁，浪费人力与物力。取样时间间隔根据设备的状况特点与取样分析的目的确定，不同的设备、不同的磨损状态，最佳取样时间间隔不同。目前，对取样时间间隔没有统一规定，可以采用二种方法确定。一是采用设备使用寿命的5-20%作为取样时间间隔。另一是根据设备的运行状况确定，在设备运行磨合期内，由于装配时残留物与初期磨合产物较多，取样时间间隔应短些；设备进入正常运行期，各摩擦副磨损平稳，取样时间间隔可以长些；设备运行后期，由于磨损剧烈，取样时间间隔要短些。取样时间间隔还可以根据设备使用的情况，随时加以修改。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

5) 取样注意事项

（1）为防止取样工具被污染，取样器、取样瓶、取样管应置于清洁的取样箱中。

（2）为防止油样间的交叉污染，取样瓶、取样管为一次性使用。

（3）若必须在刮风、下雨时取样，应采取防风、防雨措施，以免油样中进入砂粒与水分。

（4）若在放油口或专用放油阀处取样，应先放掉一段不参与循环的死油；若油箱有进口油滤时，则在油滤底部位置取样，但取样管不准触油滤底。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。

（5）按取样要求取足油样量，以便完成油样各项指标的检测；不宜将油样装满而污染取样瓶上的取样标签。

（6）不要戴绵织或纤维手套，以免污染油样。

（7）妥善保管好取样瓶盖，使其不受污染；取完油样后，将瓶盖盖紧，以防油样溢出。

（8）取完油样后，认真、准确地做好取样记录和填好油样瓶标签上的各项内容。

1.1.2 原子发射光谱仪 目前我国各单位使用较多的原子发射光谱仪是转盘电极式原子发射光谱仪,型号为美国贝尔德公司生产的MOA型与SPECTO公司生产的M型。光谱仪的分析系统主要由四部分组成即激发源、光学系统、检测器和信号处理与读数系统。其分析系统构成见图1-4。工作原理是在光谱仪中有一圆盘式旋转电极将油样带至圆盘电极和一棒状静止电极构成的缝隙之间，利用二电极之间的高压电弧使油样中的各个原子激发辐射特征光谱线。根据特征光谱线的波长和强度确定油液中磨损元素的成分及含量。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

图1-4 转盘电极式原子发射光谱仪的构成

图1-5 MOA型原子发射光谱仪 图1-6 M型原子发射光谱仪

1)转盘电极式原子发射光谱仪的特点：

（1） 油液无需预处理，仪器自动化程度高，操作易于掌握，分析速度快。在不到1分钟的时间内即可测定一个油样中几种甚至数十种元素的含量值。可对多种元素进行定量和定性分析。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 （2）读数准确，重复性好，分析容量大。可以检测在用油品的添加剂元素变化、受污染程度及装备摩擦副的磨损情况。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

2) 转盘电极式原子发射光谱仪的局限性：

（1）由于盘电极不能将大颗粒金属屑带上及电弧能量不足而不能使大颗粒金属屑全部离子化，因此，不能检测油液中大于10微M的金属微屑。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。

（2）有的滑油系统和液压系统装有3～5微M的油滤，截获了部分金属微屑，使油样失去了代表性。

（3） 不能提供有关磨屑的存在形式（如形态、大小等）方面的信息，故不能判断磨损类型。

（4） 不适用于因发动机断油引起轴承卡死和因疲劳引起的裂纹等瞬间故障的预报。

1.1.3设备磨损金属元素来源

不同型号的设备因摩擦副材料不同，其工作状态不同磨损的部件也不同，下面列出通用设备磨损金属元素的来源（表1-5），以便根据磨损金属元素来确定发动机的磨损部位。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。

表1-5 磨损元素与磨损部位

磨损元素 与滑油中磨损元素相对应的磨损部件

Fe（铁） 轴承、阀门、摇臂、活塞环、轴承杯、齿轮、安全杯、轴、锁圈、锁母、销子、螺杆。

Al（铝） 衬垫、垫片、垫圈、活塞、附属箱体、轴承保持架、行星齿轮、凸轮轴箱、轴承表面涂层。

Cu（铜） 轴承、轴套、油冷器、齿轮、阀门、垫片、铜冷却器的泄漏。

Cr（铬） 表面镀铬、密封环、轴承保持架、钢套镀层、盐腐蚀造成冷却器的泄漏。

Zn（锌） 黄铜部件、氯丁橡胶密封件、油脂、冷却系统泄漏、油添加剂。

Mg（镁） 飞机发动机壳体材料、部件架、油中进入海水、油的添加剂。

Ag（银） 镀银轴承保持架；柱塞泵、齿轮、主轴与柴油发动机的活塞销的表面镀层、用银制作的部件。

Pb（铅） 轴承合金材料、焊料、密封件、漆料、油脂。

Ti（钛） 发动机支承段磨损、压缩机盘、燃气轮机叶片。

Sn（锡） 轴承合金材料、衬套材料、活塞销、活塞环、油封、焊料。

Ni（镍） 轴承合金材料、燃气轮机叶片、阀门材料。

Na（钠） 冷却系统泄漏、油脂、海运设备进水。