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1、,油液分析技术,1941年，美国西部铁路部门首次将光谱技术用于监测润滑油中金属元素的浓度，以确定机车发动机的运行状况和预测元件的故障，并证实此项技术是十分有效的。到了五十年代，美国军事部门开始关注铁路部门执行的油液分析计划，美国海军首先实施了一项计划以确定油液分析是否可以用于监测飞机发动机的故障，后来发展成为NOAP，即海军油液分析计划。美国空军在确定油液分析计划是保障喷气式发动机飞行安全的有效方法之后，于1962年启动了空军油液分析计划。在越南战争中，美国空军应用油液分析技术挽救了197架飞机和1752台发动机，价值约2.8亿美元。1976年，美军在国防部的领导下成立了三军联合油液分析机构J
2、OAP,将油液分析扩展到地面庄稼设备和战术车辆，实现各军种之间的联合保障和信息交流及分析标准规范的制定。到目前为止，美军在全球18个国家设立了300多个油液分析实验室，。在民用领域，目前整个北美有200多家商业油液分析实验室服务于各个领域。,油液分析和振动测试及红外测温（热像）技术一起，将是未来工业领域最为重要的机器非解体早期状态监测和故障诊断技术。油液分析技术可以应用于航空、航海、军事、发动机、动力系统、液压系统、齿轮箱、汽车、采矿、工程机械、工业设备、场内设备等所有使用油液润滑的场合，其在国外已有60多年的应用历史。,为什么要进行油液监测？设备润滑与磨损状态监测（以下简称油液监测）是设备开
3、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。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。,美国麻省理工大学(M.I.T)研究表明，机械设备故障很多都来源于油液性能的劣化,在我国，目前广泛应用在航空、船舶、军事、铁路、矿山、石化、发电等行业，油液循环于机器内部，就像机器的血液
4、，其中携带大量的磨损信息，验油就象人验血查病一样。利用此项技术，我们可以从一滴油里寻找到好多重要的信息，主要有以下的内容：1.磨损分析 用光谱和铁谱技术检测油液中的各种金属元素的含量和磨屑形貌，用来判断摩擦副的磨损状态，发现潜在故障。2.污染分析 用光谱技术检测油液中的异常的灰尘含量，发动机中有无冷却液进入，有无其他油品串入。用自动颗粒计术器可以检测液压系统中固体污染物的含量。3.油质分析 检测在用油品的理化指标，如黏度、闪点 水分、总酸值、总碱值以判断油液是否可以继续使用。4.附属分析 对入库的新润滑油进行检测，以判断真假；检测燃料油中的颗粒度和水分含量，以评价燃料油的品质；检测冷却液的冰点
5、和酸碱度，判断是否需要更换;新设备出厂时液压系统清洁度的检测评价。,有统计资料显示，油液分析对故障判断的准确率在85%以上，对大型和重要、关键设备定期使用油液分析进行状态监测，有明显的直接或间接的经济价值。油液是机械设备的血液，油液分析是设备血液的诊断医生，凡是需要油品润滑的地方，都可以通过油液分析寻找到保证设备正常润滑，避免设备异常磨损的良方。,以发动机油的光谱分析为例，说明油液分析的分析方法：铁Fe主要来自活塞环、汽缸套、凸轮轴、挺杆、正时齿轮组铜Cu主要来自连杆铜套、止推垫、摇臂套铅Pb主要来自主轴瓦、连杆瓦铬Cr主要来自活塞环、摇臂轴铝Al主要来自活塞硅Si主要来自灰尘钠Na主要来自防
6、冻液中的添加剂,通过定期持续的油液分析，通过各元素含量的变化趋势分析，可以早期发现异常磨损，并判断出磨损部位。油液分析带来的利益：1.早期发现机器内部的异常磨损，提前安排处理故障，不至于由小故障导致到大故障，减小故障的成本。2.提早发现故障，做到主动安排维修，减少停工损失。3.对机器做到预防性维修，维修的成本最小。4.大容量系统可以实现按质换油，使换油更科学，减少换油成本。确定机器合理的换油周期。,5.科学的掌握机器的运行状态，时刻做到心中有数。6.可以作为一个故障诊断工具使用，如若机器异常振动和噪音或其它的故障表现，都可以使用油液分析进行检测判断。7.运用先进的技术管理设备，提高企业的设备管
7、理水平，提高企业的形象,例子：,2003年，在对油田石化总厂的一台气压机进行例行的光谱监测时，发现润滑油中Cu、A1、Sn等主要金属元素和Na等污染元素的含量急剧上升，如图1、图2所示。,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，表明设备运转异常。为了进一步验证这个结论，对该油样进行了铁谱分析，在谱片上发现大量的金属异常磨损颗粒和非金属污染物的沉积。根据上述光谱与铁谱的综合分析，证实设备存在严重的故障隐患，润滑油的品质也已严重劣化。因此，立即停机检查，发现由于一个密封圈泄漏，导致废气与冷却水进入润滑油，油品的润滑效力降低，导致轴瓦异常磨损。由于问题发现早并且处
8、理及时，避免了一起恶性设备事故。故障处理后润滑油中的磨损金属元素及污染元素含量等各项指标趋于正常，设备恢复到正常磨损期。,油液的监测技术方法很多，主要的有以下六种：1、理化分析技术 4、污染度测试(颗粒计数)2、磁塞检测法 5、光谱技术 3、红外光谱技术 6、铁谱技术,油液的监测技术方法,理化分析技术,理化特征分析主要包括油液的物理和化学两个方面，表征油液的性能指标，综合反映油品质量。油液参数与性能的关系如下表所示。,油品性能变化的原因,机械设备状态监测油液分析技术,机械设备状态监测油液分析技术工作流程如图3所示。采集有代表性的,含有机械设备运转状态真正信息的油样是极为重要的。正确的铁谱分析操
9、作、油品理化分析操作以及光谱分析操作,可能得到有用的数据,从而指导设备的维修。,机械设备状态监测油液分析技术主要是针对润滑系统中在用油的监测,包括:(1)在用油理化性能指标的监测。例如对粘度、水分、酸值、碱值、闪点等参数的监测。常用的仪器有振荡球式粘度计、便携式综合油液分析仪以及滴定仪等。(2)在用油污染度的监测。例如控制润滑油的污染度,监测滤清器的效用等。较为方便的仪器是便携式油液污染监测仪、粒子计数器等(3)在用油所含磨粒的铁谱分析,可采用各类分析式铁谱仪、旋转式铁谱仪和直读式铁谱仪。国内外使用较多的铁谱仪有,国产2020 型、2型、型、2型等铁谱仪,以及美国的2型、型铁谱仪。通过铁谱技术
10、监测磨粒的大小、形貌、数量,为故障诊断、状态监测以及磨损机理分析提供依据。,将已知准确浓度的试剂溶液（即标准溶液）由滴定管滴定到预测物质的溶液中，直到所加试剂与预测物质按化学计量定量反映为止，由浓度和消耗体积求出预测物质的含量。电位滴定法：在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法。还有用颜色变化确定终点的，如指示剂、物质的颜色变化等。,4)油样光谱分析。国内柴油机状态监测使用较多,较成功的光谱仪有美国超谱公司的“超谱型”光谱仪和伯乐公司的红外光谱仪。超谱型光谱仪30秒就可以分析一个油样,同时给出20多个元素的浓度值(百万分之一)含量。对于柴油机而言,主要的监测元素有、等元素。前列几种元
11、素可以反映磨损零件的状况。、元素可以反映添加剂和水分的变化,元素可以反映环境污染灰尘的影响。所以,油料光谱分析可快速而有效地对柴油机磨损部位及磨损趋势作出诊断,对油品的污染和变质劣化作出分析。,(5)油液分析红外光谱技术。通过采用红外分析技术,监测油品衰变污染度在90年代逐渐被人们重视。因为红外光谱区波长约在2.525范围,这正是由物质分子的振动 转动能级跃迁引起的光谱区,所以红外光谱可以反映分子振动能级的变化(因此也称为振动光谱)。因为绝大多数有机化合物的振动光谱都出现在红外光谱区,所以红外吸收光谱可以获取分子结构化学变化的信息。因此,实际应用中,借助于红外光谱仪监测新油与在用油的特定波数所
12、对应的吸光度谱线峰位的差谱,可定量地监测油品使用中有机化合物的污染影响程度。例如,监测在用油的养化物、积碳、水、乙二醇燃油稀释以及颗粒灰尘的污染度。除此之外,红外光谱技术也可以监测油品的添加剂降解情况。,实践已表明,油液分析监测可以及时发现失效的征兆,有效防止故障的发生,从而保证柴油机的正常运转。,颗粒计数器,颗粒计数器是用来检测油液中各种微粒的尺寸和多少，颗粒已经形成了一门学问，广泛用于航空、航天、航海、电力、石油、化工、交通、港口、冶金、机械、汽车、制造等领域，对各类油液进行固体颗粒污染度检测。,HIAC9703油液颗粒计数器,利用润滑油中磨粒的遮光和光散射特性可对油液中的磨粒进行直接监测
13、。其原理是当油液流经具有狭窄通道的传感器时,磨粒的遮光作用便产生脉冲信号,脉冲的宽度与磨粒的大小有关,因而可测出磨粒的分布。,ISO 4406-1987清洁度等级标准见表1。表1 ISO 4406-1987（两位数系统）,Pamas PAMAS SBSS 台式颗粒计数器,SBSS型实验室用颗粒计数系统采用注射瓶式采样主要用于油液、聚合物溶液、胶状体溶液中固体颗粒污染度的测量，基于光阻塞原理设计制造单一式颗粒计数系统，由于使用专门制造的传感池并选择精密光学元件，能够保证高分辨率和准确性，通过传感器的每个颗粒都将被检测并根据颗粒大小进行计数，由于设置多达32个可以随意调节的颗粒尺寸通道，因此可以显示一个完整的颗粒数目和大小分布图。即使对于最苛刻的应用场合，仍然能够提供界于0.5-800微米之间不同尺寸范围使用的传感器，采用可编程处理器控制的分析程序能够进行多样品自动采样和报告数据。,一样品的颗粒计数结果见表2，按照ISO 4406-1987标准，该样品清洁度报告结果为：ISO 16/13。表2 颗粒计数结果示例,
