对设备故障所做的统计资料表明:
设备失效80%是因润滑故障导致异常磨损所引起;
滚动轴承中约40%的失效与损坏是由于润滑不当而导致;
齿轮中约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;
摩擦消耗的能源站总能源消耗的1/3~2/3。
油液分析概况
油液分析技术又称设备磨损工况监测技术,它利用油液所携带的设备工况信息来对设备当前工作状况以及未来工作状况作出判断,从而为设备的正确维护提供了有效的依据,达到预防性维修的目的。油液在设备中的各个运动部位循环流动时,设备的运行信息会在油液中留下痕迹,这些信息主要包括:油液本身物理和化学性质的变化;油液中设备磨损颗粒的分布;油液中外侵物质的构成及分布。
油液分析技术,就是抽取在用油的油样并测定其劣化变质程度及油液中磨损磨粒的特性,来分析判断机械零件的磨损过程、部位、磨损机理、失效类型及磨损程度等,得到机械零部件的运转信息。磨损磨粒的特性主要指磨粒的含量、尺寸、成分、形态、表面形貌及粒度分布等。油样分析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,磁塞技术等。
油液分析技术的步骤,1)收集设备原始资料、考察设备现场,2)制定监测计划和取样规范,3)按规范取样,4)样品分析,5)数据处理,6)提交监测诊断报告,7)收集反馈意见,8)提出设备维护建议。并且,抽取油样时应做到:在设备工作期间抽样;取样容器要干净、干燥、中性,从邮箱上、中、底部取等量油混合作为试样;取样前不要给机箱补充新油。
应该明确,油液分析方法是传统的温度检测及振动检测的有利补充。比测温度能更为及时地暴露隐患,因为在润滑状体良好时,即使及使上元件发生一般磨损或初始断裂,轴承温升并不显著,除非轴承被拉跨。同时,某些不易测得温度和振动的轴承,如立磨行星减速机中行星齿轮的轴承,很难测定某个轴承的温度和振动,此时油液分析方法更显必要。且在破碎或粉磨系统中振动信号的检测会受到更多振源变化的干扰,可靠性大为降低。因此,油液分析技术不能只认为是对润滑状体进行检测而已,它在对设备运行状态监测方面也起着越来越必不可少的作用。
几种油液分析方法
铁谱分析
铁谱分析技术利用高梯度强磁场的作用,将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默写进行形状、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情况,预测零部件的寿命。铁谱分析技术的主要内容包括油液取样技术、铁谱制谱技术、磨粒分析技术等。铁谱分析技术中主要使用的仪器是铁谱仪,铁谱仪根据对磨粒的分离,检测的方法不同,分为分析式、直读式、旋转式、在线式等。
直读式铁谱仪依据颗粒的沉积位置不同,将磨损颗粒大致区分为大颗粒、小颗粒,其读数分别为DI和Ds表示,但这种区分缺乏严格的物理意义,如果实验数量多,其趋势线可以反映零件磨损的变化。直读式铁谱仪主要用来直接测定油样中磨粒的浓度和尺寸分布,只能做定量分析,能够方便迅速而准确地测定油样内大小磨粒的相对数量,因而能对机械状态做出初步的诊断。倘若不但要了解磨损微粒的数量级分布情况,且要观测分析磨粒的形态、表面形貌和成分等因素,做出较准确地诊断,则需要使用分析式铁谱仪。
分析铁谱主要是借助高倍显微镜来观察磨损颗粒的材料(颜色不同)、尺寸、特征和数量,从而分析零件的磨损状态。分析铁谱也是一种强烈依赖个人经验的技术,结论的正确与否与分析者的个人经验关系极大,这也是这项技术仍在推广之中的原因之一。利用分析铁谱技术,可将磨损颗粒分为这样几种:粘着擦伤磨损颗粒、疲劳磨损颗粒、切削磨损颗粒、有色金属颗粒、污染杂质颗粒、腐蚀磨损颗粒。
由于不同的磨损颗粒代表不同的磨损类型,因此容易从磨损颗粒的特征看出设备的主要磨损类型。除了要分析磨损颗粒的特征外,还必须分析磨损颗粒的尺寸和数量,只有这样,才能正确地判断设备的磨损状态。
光谱分析
光谱分析油样可以有效地检测机械设备润滑,液压系统中油液所含磨损颗粒的成分及含量的变化,同时也可以准确地检测油液中添加剂的状况及油液的污染程度。油液中各磨损元素的浓度与零件的磨损状态有关,故可根据光谱检测结果来判断零部件磨损状态及发展趋势,诊断及其故障。
光谱分析油样主要用来检测零件磨损而产生的悬浮的细小金属微粒的成分和尺寸,分析速度快,操作简单,分析费用低。原子发射光谱分析是根据原子所发射的光谱来判定物质的化学组成,由于各种元素原子结构的不同,在光源的激发作用下, 可以产生许多按一定波长排列的谱线组,称此为特征谱线。通过检测谱线上有无特征谱线的出现来判断该元素是否存在,进行光谱定性分析,根据特征谱线强度求出元素含量,进行光谱定量分析。
采用光电直读光谱仪测定润滑油中的各种金属元素的浓度的工作原理是:用电极产生作用的原理是:用电极产生的电火花做光源,激发油中的金属元素辐射发光,将辐射出的线光谱由出射狭缝引出,由光电倍增管将光能变成电能,再向积分电容器充电,通过测量积分电容器上的电压达到测量试油内金属含量浓度的目的。如果测量和数据处理由危机控制,则速度更快。
此外,还有原子吸收式光谱技术,X射线荧光光谱仪等。
红外光谱分析
红外光谱分析是通过测量各种化合物在红外光谱区吸收的特定波长光线的能量,对油液中的化学物进行定性和定量分析。傅里叶变换红外光谱仪已广泛用用于油液分析,其检测的项目包括油液的降解产物,添加剂耗损和外界侵入的化学污染物等。红外光谱仪测试速度快,并且能同时检测油液多方面的质量指标,适用于对使用中油液的性能进行状态检测和趋势分析。
自动颗粒计数技术
自动颗粒计数技术可自动地对样液中的颗粒尺寸测定和计数,不需从样液中将固体分离出来。自动颗粒计数技术中所用的仪器主要是自动颗粒计数器。自动颗粒计数器按工作原理分为遮光型、光散射型和电阻型等,应用最普遍的是遮光型。该技术可以鉴别颗粒的大小,并有技术其技术,可以同时对不同尺寸范围内的颗粒计数以得到颗粒分布情况。这样可以检测到大颗粒的发展趋势,可以早期预报机械中部件的磨损。自动颗粒计数技术可用于实验室内进行的污染分析、在线污染检测及现场油液污染测定。
其他油液分析技术还有:重量分析技术、显微镜技术技术、显微镜比较分析技术、滤器堵塞技术、扫描电子显微镜技术及图像分析技术等。
摘自《润滑油品导购》2013年5月号,由深圳优宝惠www.chinaeubo.com整理提供,EUBO提供全球领先润滑解决方案!
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