油液分析技術(shù)

油液分析技術(shù)又稱(chēng)為設備磨損工況監測技術(shù)，是一種新型的設備維護技術(shù),它利用油液所攜帶的設備工況信息來(lái)對設備的當前工作狀況以及未來(lái)工作狀況作出判斷，從而為設備的正確維護提供了有效的依據，達到預防性維修的目的。 油液在設備中的各個(gè)運動(dòng)部位循環(huán)流動(dòng)時(shí)，設備的運行信息會(huì )在油液中留下痕跡，這些信息主要包括以下三個(gè)方面:

1、油液本身的物理和化學(xué)性質(zhì)的變化

2、油液中設備磨損顆粒的分布

3、油液中外侵物質(zhì)的構成以及分布

設備潤滑與磨損狀態(tài)監測(以下簡(jiǎn)稱(chēng)油液監測）是設備開(kāi)展潤滑管理、設備狀態(tài)維修的重要基礎工作,是提高設備可靠性、保證設備安全運行的重要手段。

油液監測技術(shù)就是通過(guò)對設備在用潤滑油的理化性能指標、磨損金屬和污染雜質(zhì)顆粒的定期跟蹤監測，及時(shí)了解掌握設備的潤滑和磨損狀態(tài)信息，診斷設備磨損故障的類(lèi)型、部位和原因，為設備維修提供科學(xué)依據，指導企業(yè)進(jìn)行設備的狀態(tài)維修和潤滑管理，從而預防設備重大事故發(fā)生的發(fā)生,降低設備維護費用.

油液分析技術(shù)，就是抽取在用油油樣并測定其劣化變質(zhì)程度及油液中磨損磨粒的特性，來(lái)分析判斷機械零部件的磨損過(guò)程，部位，磨損機理,失效類(lèi)型及磨損程度等，得到機械零部件運轉的信息.磨損磨粒的特性主要指磨粒的含量，尺寸,成分，形態(tài)，表面形貌及粒度分布等。油樣分析技術(shù)通常包括油液理化性能分析技術(shù)，鐵譜分析技術(shù)，光譜分析技術(shù),顆粒技術(shù)技術(shù)，磁塞技術(shù)等.

對設備故障所作的統計資料表明：

設備的失效80％是因為潤滑故障導致異常磨損所引起;

柴油機中大約70％是因為油品污染引起，而其中50％是磨損造成的；

滾動(dòng)軸承中大約40％的失效與損壞是由于潤滑不當而導致;

齒輪中大約51％的故障與潤滑不良和異常磨損有關(guān);

液壓系統中大約70%的故障來(lái)自于液壓介質(zhì)被污染,污染度等級過(guò)高所致；

摩擦消耗的能源占總能源消耗的1/3—2/3；

油液分析技術(shù)的步驟：

1.收集設備原始資料、考察設備現場(chǎng)

2.制定監測計劃和取樣規范

3.按規范取樣

4。樣品分析

5。數據處理

6。提交監測診斷報告

7。收集反饋意見(jiàn)

8。提出設備維護建議

油液監測能做什么？

潤滑狀態(tài)評價(jià):通過(guò)對設備在用潤滑油的定期跟蹤監測，及時(shí)發(fā)現設備用油的劣化及污染原因，為設備提供合理潤滑方式和換油周期；

磨損故障診斷：通過(guò)對設備在用油中磨損金屬顆粒分析，預測設備主要摩擦副的故障情況,診斷故障部位、原因和程度，指導設備視情維修；

幾種油液分析方法：

鐵譜分析技術(shù)

鐵譜分析技術(shù)利用高梯度強磁場(chǎng)的作用，將油樣中所含的機械磨損威力有序地分離出來(lái),并借助不同的儀器對磨屑進(jìn)行有關(guān)形狀,大小，成分，數量級粒度分布等方面的定性和定量觀(guān)測,從而判斷機械設備的磨損情況，預測零部件的壽命。鐵譜分析技術(shù)的主要內容包括油液取樣技術(shù)，鐵譜制譜技術(shù)，磨粒分析技術(shù)等。鐵譜分析技術(shù)中主要使用的儀器是鐵譜儀，鐵譜儀根據對磨粒的分離，檢測的方法不同，分為分析式，直讀式，旋轉式，在線(xiàn)式等.

直讀鐵譜儀依據顆粒的沉積位置不同，將磨損顆粒大致區分為大顆粒和小顆粒，其讀數分別以Dl和Ds表示，但這種區分缺乏嚴格的物理意義，如果實(shí)驗數量多,其趨勢線(xiàn)可以反映零件磨損的變化。直讀式鐵譜儀 主要用來(lái)直接測定油樣中磨粒的濃度和尺寸分布,只能做定量分析,能夠方便迅速而準確地測定油樣內大小磨粒的相對數量，因而能對機械狀態(tài)作出初步的診斷。如果不但要了解磨損微粒的數量及分布情況,而且要觀(guān)察分析磨粒的形態(tài),表面形貌和成分等因素,作出較準確地診斷，就需要使用分析式鐵譜儀。

分析鐵譜主要是借助高倍顯微鏡來(lái)觀(guān)察磨損顆粒的材料(顏色不同)、尺寸、特征和數量,從而分析零件的磨損狀態(tài)。分析鐵譜也是一種強烈依賴(lài)個(gè)人經(jīng)驗的技術(shù)，結論的正確與否與分析者的個(gè)人經(jīng)驗關(guān)系極大，這也是這項技術(shù)仍在推廣之中的原因之一。 

利用分析鐵譜技術(shù)，可將磨損顆粒分為以下幾種：

1.粘著(zhù)擦傷磨損顆粒 

2.疲勞磨損顆粒

3.切削磨損顆粒

4.有色金屬顆粒

5。污染雜質(zhì)顆粒

6。腐蝕磨損顆粒

由于不同的磨損顆粒代表不同的磨損類(lèi)型，因此很容易從磨損顆粒的特征看出設備的主要磨損類(lèi)型.除了要分析磨損顆粒的特征外，還必須分析磨損顆粒的尺寸和數量，只有這樣，才能正確地判斷設備的磨損狀態(tài). 

光譜分析

光譜分析油樣可以有效地檢測機械設備潤滑,液壓系統中油液所含磨損顆粒的成分及含量的變化,同時(shí)也可以準確地檢測油液中添加劑的狀況及油液的污染程度。油液中各磨損元素的濃度與零件的磨損狀態(tài)有關(guān),故可根據光譜檢測結果來(lái)判斷零部件磨損狀態(tài)及發(fā)展趨勢，診斷機器故障.

光譜分析油樣主要用來(lái)檢測零件磨損而產(chǎn)生的懸浮的細小金屬微粒的成分和尺寸,分析速度快，操作簡(jiǎn)單,分析費用低.檢測尺寸范圍一般小于10um原子發(fā)射光譜分析是根據原子所發(fā)射的光譜來(lái)測定物質(zhì)的化學(xué)組分。由于各種元素原子結構的不同,在光源的激發(fā)作用下，可以產(chǎn)生許多按一定波長(cháng)排列的譜線(xiàn)組，稱(chēng)此為特征譜線(xiàn).通過(guò)檢查譜線(xiàn)上有無(wú)特征譜線(xiàn)的出現來(lái)判斷該元素是否存在，進(jìn)行光譜定性分析,根據特征譜線(xiàn)強度求出元素含量，進(jìn)行光譜定量分析。

采用光電直讀光譜儀測定潤滑油中的各縱金屬元素的濃度的工作原理是：用電極產(chǎn)生的電火花作光源,激發(fā)油中的金屬元素輻射發(fā)光,將輻射出的線(xiàn)光譜由出射狹縫引出，由光電倍增管將光能變成電能，再向積分電容器充電,通過(guò)測量積分電容器上的電壓達到測量試油內金屬含量濃度的目的，如果測量和數據處理由微機控制,則速度更快。.

此外,還有原子吸收式光譜技術(shù),x射線(xiàn)熒光光譜儀等。

其他油液檢測技術(shù),

紅外光譜分析

紅外光譜分析是通過(guò)測量各種化合物在紅外光譜區吸收的特定波長(cháng)光線(xiàn)的能量,對油液中的化合物進(jìn)行定性和定量的分析.傅立葉變換紅外光譜儀已廣泛用于油液分析,其檢測的項目包括油液降解產(chǎn)物,添加劑耗損和外界侵入的化學(xué)污染物等.紅外光譜儀測試速度快,并且能同時(shí)檢測油液多方面的質(zhì)量指標,適用于對使用中油液的性能進(jìn)行狀態(tài)檢測和趨勢分析.

自動(dòng)顆粒計數技術(shù)

自動(dòng)顆粒計數技術(shù)可自動(dòng)地對樣液中的顆粒尺寸測定和計數,不需從樣液中將固體分離出來(lái).

自動(dòng)顆粒計數技術(shù)中所用的儀器主要是自動(dòng)顆粒計數器。自動(dòng)顆粒計數器按工作原理分為遮光型，光散射型和電阻型等，應用普遍的是遮光型。該技術(shù)可以鑒別顆粒的大小，并有計數器計數，可以同時(shí)對不同尺寸范圍內的顆粒計數以得到粒度分布的情況。這樣可以測試到大的顆粒的發(fā)展趨勢，可以早期預報機械中部件的磨損。自動(dòng)顆粒計數技術(shù)課用于實(shí)驗室內進(jìn)行的污染分析，在線(xiàn)污染檢測及現場(chǎng)油液污染測定。

其他油液分析技術(shù)還有，重量分析技術(shù)，顯微鏡計數技術(shù)，顯微鏡比較分析技術(shù)，濾器堵塞技術(shù)，掃描電子顯微鏡技術(shù)，圖像分析技術(shù).

油液分析現狀

我國從20世紀80年代開(kāi)始進(jìn)行油液分析工作，已對飛機，艦船，大型工程車(chē)輛等實(shí)施油液分析，并已成立了大批油液分析實(shí)驗室，有些部門(mén)和行業(yè)還建成了專(zhuān)業(yè)的油液監測技術(shù)中心，頒布了一系列油液分析行業(yè)標準，取得了一大批高水平的研究成果。通過(guò)油液分析，已成功消除了幾十起飛機發(fā)動(dòng)機的嚴重故障隱患，準確診斷了柴油機主軸瓦，活塞銷(xiāo)座，離合器軸承異常磨損等多起船舶故障,節約維修經(jīng)費達幾十億元.

我國的油液分析主要依靠各專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室，主要分析對象是各類(lèi)大型機械設備的潤滑系統和液壓系統，采用的儀器主要是光譜分析儀和污染度測定儀。

隨著(zhù)高新技術(shù)的發(fā)展,我國的油液分析工作有了長(cháng)足的進(jìn)步，但無(wú)論在管理上還是在技術(shù)上,都不能很好的滿(mǎn)足機械設備的快速更新?lián)Q代和日趨復雜的要求，與國外相比，存在較大差距，主要存在如下問(wèn)題：1，在管理上缺乏統一的部署和集中管理,造成實(shí)驗室整體布局不合理，技術(shù)力量分散，各單位間技術(shù)交流和合作渠道不順暢,嚴重制約我國油液分析整體水平的提高。2，在技術(shù)上我國目前的油液分析工作主要以實(shí)驗室儀器分析為主，不能完和全滿(mǎn)足外場(chǎng)快速分析診斷的需求。同時(shí)，由于這些儀器大都依賴(lài)于進(jìn)口，其相配套的智能診斷軟件往往并不能完和全適用于我國機械設備，嚴重制約了診斷的準確性。

對策：

建立全國性油液分析體系，實(shí)現各行業(yè)，各部門(mén)的聯(lián)合。我國可參照joap組織，將各部門(mén)的油液分析機構聯(lián)合起來(lái),建立全國性的油液分析體系。這樣,不僅可以避免重復投資，還可以實(shí)現優(yōu)勢互補，也便于集中優(yōu)勢力量，解決重大或急需的技術(shù)難題。全國聯(lián)合油液分析技術(shù)保障中心可依托現有的專(zhuān)業(yè)技術(shù)中心組建，地區性專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室負責本地區激動(dòng)保障和深層次油液分析.為盡快實(shí)現全國油液分析聯(lián)合，必須首先建立和健全油液分析管理和技術(shù)法規體系。

研制隨行式油液分析系統。目前，我國油液分析主要依賴(lài)各種實(shí)驗室儀器,這些儀器普遍比較昂貴，分析所需時(shí)間較長(cháng),且不能用于外場(chǎng)，必須研制隨行式油液分析儀器。所謂隨行式油液分析系統可分為兩類(lèi):一類(lèi)是系統成為被檢測設備的組成部分,通常采用嵌入式傳感器，對油樣進(jìn)行連續分析。另一類(lèi)是系統獨立于被檢測設備，通常是便攜式小型化儀器，在現場(chǎng)完成油樣分析.此類(lèi)系統的特點(diǎn)是能及時(shí)反映機械設備信息，機動(dòng)性好，操作簡(jiǎn)單,適用于外場(chǎng)，價(jià)格普遍較低,便于大批量配備.

研究適應于我國機械設備的智能油液分析技術(shù)。我國的油液分析一線(xiàn)人員往往文化程度有限，且流動(dòng)性大,而依賴(lài)我國現有的油液分析儀器對機械設備進(jìn)行準確故障定位，需摩擦學(xué)，模式識別等專(zhuān)業(yè)知識和長(cháng)期經(jīng)驗積累。目前，我國雖然已研制了一批油液分析專(zhuān)家系統，但故障定位還不夠準確，虛警率搞,因此，迫切需要進(jìn)一步研究智能油液分析技術(shù),實(shí)現高精度的自動(dòng)油液分析和故障診斷。智能油液分析技術(shù)的研究重點(diǎn)有兩個(gè),一是磨粒自動(dòng)識別方法，二是各種機械設備的油液分析判斷標準.

建立全國性油液分析信息和遠程診斷網(wǎng)絡(luò )。建立油液監測信息和遠程診斷網(wǎng)絡(luò )不僅可以緩解我國油液分析點(diǎn)多，但油液分析專(zhuān)家有限的矛盾，還可為油液分析技術(shù)人員和決策者提供及時(shí)掌握情況和進(jìn)行技術(shù)交流互助的信息平臺。目前,我國的信息化基礎建設已初具規模，互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)電話(huà)交換網(wǎng)已遍布全國，且近年來(lái)我國遠程診斷技術(shù)也有了長(cháng)足的進(jìn)步,因此，建立這樣的網(wǎng)絡(luò )是完和全可行的.

油液分析狀態(tài)監測技術(shù)的發(fā)展趨勢

計算機技術(shù)的發(fā)展為油液分析狀態(tài)監測技術(shù)的發(fā)展提供了良好的契機。油液分析狀態(tài)監測技術(shù)必將朝著(zhù)集成化,智能化，在線(xiàn)化方向發(fā)展,其發(fā)展趨勢如下：

磨粒自動(dòng)識別技術(shù)的開(kāi)發(fā).將信息處理技術(shù)，計算機軟硬件技術(shù),人工智能技術(shù)和視覺(jué)工程的最新成果與之結合,針對磨粒的特征探索有效地識別機制與方法。

設備智能磨損監測與診斷系統。在基于摩擦學(xué)系統的基礎上，采用信息提取處理技術(shù),通過(guò)對磨粒圖像的自動(dòng)識別與分析,建立高層智能識別與專(zhuān)家診斷系統，實(shí)現設備磨損狀態(tài)監測與故障診斷，使整個(gè)信息流程系統化，智能化和自動(dòng)化。

狀態(tài)監測與設計制造的良性反饋.油液分析狀態(tài)監測不僅要直接參與設備的維修管理，即將監測診斷與維修管理融為一體，而且要使設備的狀態(tài)監測用于指導產(chǎn)品的設計與制造。設備在運行中可能發(fā)生故障,故障的程度，故障發(fā)生的頻率，故障原因以及維修情況等信息為設備的可靠性設計和制造提供了依據。但在設備可靠性設計中如何利用這些信息，將是我們需要進(jìn)一步研究的課題。

設備主動(dòng)預防性維護策略的研究。生產(chǎn)工程中推廣的“潔凈生產(chǎn)技術(shù)"是環(huán)境保護意識的重大變革.它一改過(guò)去“先污染，后治理"的陳舊觀(guān)念，而是控制生產(chǎn)過(guò)程中得污染物排放。打到潔凈生產(chǎn).“預防為主，查找病因，不治已病治未病"的中華醫學(xué)理論，正是設備主動(dòng)預防性維護的真實(shí)寫(xiě)照。從生產(chǎn)設備失效的發(fā)生及其發(fā)展過(guò)程來(lái)看,往往是由于系統根源性參數出現異常以后，逐漸產(chǎn)生材料磨損，性能下降,最終導致故障停機。如果從分析，監測導致設備發(fā)生故障的根源性參數入手，并采取有效地措施糾正根源性異常工況，使設備工作于良好的工作工況環(huán)境中，它將大幅度地延長(cháng)設備的使用壽命,降低維修費用，亦是設備維修思想的根本變革。