油液监测技术的发展及其思考.doc

油液监测技术的发展及其思考严新平(武汉交通科技大学武汉430嘶3)奄摘妻：本文首先论述了油藏监铡技木及其内涵，其次从出版物、会议和研究热点等方面对油液监测技咯，术的发展方向与莳势进行了讨论；最后，结合我国袖液监测技术的现状，提出了对这一技术未来的展望。 ，关键词：溺滑油分析磨粒分析油液监测技术Development and Consideration of Oil MonitoringYah Xinping(wuh=a Tramponation University)Abstract：1Ie definition and content of oil monitoring is first introduced in this paper111e tendecy of this technique is then discussed according to the publications，conferencand research areas about oil monitoring、111e future of oil monitoring in China is also outlinedKeywords：Oli,Analysis；Wear Debris AnaIysis；oiI Monitoring1油液监测技术及其内涵 变化。因此，润滑剂变化与摩擦副的磨损是 油液监测技术是通过分析被监测机器的相互联系的。不应只重视某一方面，而孤立地 在用润滑剂(或工作介质)的性能变化和携带 分析和考察润滑剂性能衰败式摩擦副磨损的 的磨粒的情况，获得机器的润滑和磨粒状态 问题。这就是产生“油液监测技术”这一提法 的信息，评价机器的工况和预测其故障，并确 的理由。“油液”两字体现了是从在用润滑剂 定故障原因、类型和零件的技术。这一技术 这一信息载体着手，“监测”两字既包含对润 的工业应用表明：油液监测技术适应用于低滑剂的性能进行监示与分析，又包含对润滑 速重载、环境恶劣(如噪声大、振动源多、外界 剂携带的磨粒(或污染物颗粒、腐蚀产物等) 干扰明显)、往复运动和采用液体或半液体润 进行检测与识别。如同振动监测一般，“振 滑剖且以磨损为主要失效形式的机器的监测动”两字体现了从振动这一物理现象着手， 与诊断。油液监测(Oil monitoring)不能仅认 “监测”两字既可从时域又可从频域等方面进 为是润滑油分析(Oil Analysis)和磨粒分析 行分析。油液监测技术强调从系统工程的观(Wear D粕s Analysis)的统称，而应视为是针 点出发，借助在用润滑荆开展摩擦学故障的对机器的摩擦学系统产生的摩擦学故障从润 监测与诊断，这一名词最早见于1993年南通 滑剂(或工作介质)这一载体实施诊断的方法 港务局召开的“港口机械油液监测技术应用 与技术系统。润滑油分析亦称油污染分析。 研究“鉴定会议资料。1994年9月在印度 主要分析油品的理化指标或受污染的程度： 新德里召开的第七届状态监测与诊断工程管 这一方法仅对摩擦学系统中的润滑剂的状况 理国际会议(COMADEM94)，发表了“Oil 作出描述，对摩擦副的磨损状态没有多少揭 Monitoring Based Condition Mmnmnance M口a萨一 示。磨粒分析主要对润滑系统中的磨粒、污mont一文12J，引起了与会代表的兴趣。同年 染物颗粒和腐蚀产物进行分析与识别，侧重 10月在我国湖北省宜昌市召开了94全国铁 揭示摩擦学系统中的摩擦副的磨损状态。摩 谱技沭会议，会上发表丁“试论我国港航企业 擦学研究表明：润滑剂衰败与摩擦副磨损是 基于油液监测的视情维修”的文章3。这两 相互影响而又互为因果的两个方面。通常， 篇文章首次在国内和国际会议上提出了油液 润滑状态的恶化必然导致磨损加剧；反之，摩 监测(oil Monitoring)这一名词及其内涵尽管 擦副的失效也会污染和促使润滑剂性能发生 当时国际上还没有这一提法，因为1994年8 (Practicing Oil Analysis) “机器基于摩擦学的监测与诊断工作小组 的双月刊商业性的专业杂志。该杂志的主编 (TribologbaseelMonitoringand Diagnosticof 是James CFitch，这是一份发行量达7(300多 Machines)，共有12名专家，召集人是英国 份的专门介绍和讨论润滑油分析技术的商业 University of Wales Swansea的MHJones先 杂志，它介绍润滑油分析技术领域的最新进 生。这一工作小组实质上是研究油液监测技 展，提供润滑油分析工作者交流经验和体会 术的操作与使用、规范与标准等问题。随着 的园地；为工业界的专家和用户提供发表知 设备监测与诊断技术的发展，国内外的学术 识讲座的载体。这份杂志着重介绍油液监测 界与工业界正逐渐接受油液监测技术这一提技术的方法、原理、仪器、应用实例，是从事油 法，将其视为设备监测与诊断技术的一个重 液监测工作者的有用资料。 要分支加以研究与运用，这是因为摩擦学系22会议 统具有显著的系统依赖性和时间依赖性，使1996年4月2226 13在美国AIabama召 得摩擦学故障十分复杂，因此，使现有的各种 开了“集成的监测、诊断和失效预防”国际会 油液监测方法综合运用是开展摩擦学故障监 议(1996 Technology ShowcaseIntegrated Moni- 测与诊断的有效方法。 totingDiagnostics and Failure Prevention)，这次2发展方向与趋势 会议是由美国国防部三军联合油料分析支持21出版物 中心(JOAPLTSCJoint Oil Analysis Program1992年英国Elsevier Applied Science出版 Technical Support Center)、机器失效预防技术 了，TMHunt博士撰写的著作HJ，该书讨论了润滑 nology)和英国University of WalesSwansea共 油、液压油、润滑脂、燃料和诸如切削液的过 同举办。共有62篇论文收入论文集，其中润 程化合物中的磨粒分析和颗粒检测问题。全 滑剂状态监测和磨粒分析有23篇，占37。 书共15章，包括：机器状态监测和磨粒分析；1998年4月192413由JOAPTSC、 流体状态；磨粒的分类；污染控制；采集磨粒 USA和University of Wales、Swansea、UK又在 的方法；磨粒识别；按尺寸磨粒计数；磨粒化美国Alabama召开了1998 Technology Showcase 学分析；磨粒物理分析；多用途仪器；等级与 的国际会议，发表论文65篇，其中润滑剂状 标准；应用实例；磨粒分析的实施；参考文献。 态监测和磨粒分析有32篇，占49。值得注 这是一本较系统地论述磨粒分析的方法、原 意的是，在这些文章中，有5篇是关于新型的 理、仪器、用途和实例的书。 在线磨粒监测技术传感器或仪器，如激光光1996年美国的LAToms撰写了一书J，该书试图给企业的设备 技术正越来越广泛地引起人们的重视。有6 维修管理者和领导提供一个润滑油分析技术 篇是关于在用润滑油红外光谱分析。 的概貌和建立可靠的基于润滑油分析的设备23研究热点 监测程序的指南。该书的主要内容为：机器尽管油液监测技术已在众多场合领域得 失效；维修的概念；润滑油分析方法；取样技 到了应用，但这一技术仍然还有许多问题亟 术；建立实际的极限值；有效的数据解释方 待解决。概括起来，主要有三个方面：在线油 法；用于自动解释数据和建立有效的润滑油 液监测方法与仪器的研制；磨粒自动识别方 分析程序的专家系统；效益计算方法，失效模 法与技术实现；基于油液监测的智能诊断系 式、影响因素和危害性分析的重要性；维修策统的开发。这三个方面是工业界迫切期望能1999年增刊9够突破的关键问题。 济上都显得不合适。从技术上，由于以本单 就在线油液监测方法而言，研制对不同位服务为主，业务范围较窄，经验积累有限， 成分的磨粒具有检测能力的传感器尤为重 技术水平难以提高；加之，投资有限，仪器设 要，从磨粒浓度和油品质量这两个参数控制 备很难配套常常是一套仪器(如铁谱仪或光 机器摩擦学系统的运行状态并建立这些参数 谱仪)就要承担所有监测任务，这从技术上也 的实际运行状况的关系很有必要，但切不可是难以胜任的。从经济上讲，现有仪器往往 把在线监测的期望提得过高，试图取代离线 分析任务不饱满，有些企业的实验室甚至一 油液监测，这是不切实际的。个月才会使用一次，仪器利用率低，这种局面 就磨粒自动识别而言这仍然是离线油无疑很难产生明显的经济效益，国外工业发 液监测方法与技术的重点和难点。近年来，达国家建立的商业化的专业实验室值得我们 澳大利亚的The University of Western Australia 借鉴，应该设想建立专门的商业化的油液监开展了不少富有探索性的工作。最近，GW测实验室。 Stachowiak发表的“磨粒形态学的数字特征和 32开发和建立基于Intemet网络的油液监 磨粒表面测量”一文对所开展的磨粒识别研 剐与诊断系统 究工作作了较全面的总结和讨论，认为：分形 信息高速公路的提出和建设给现代社会 理论适合于磨粒的边缘特征的描述，对于磨 带来了巨大的变化，将会大大改善人类的生 粒表面纹理的各向异性和方向性也可给出较 产和生活水平。网络化的信息技术的发展同 满意的结果。对于许多摩擦学系统的共同问 样给设备状态监测与诊断技术带来了新的挑 题是磨料磨损，这类磨损的速度与磨料的形 战与机遇。随着计算机网络化的发展，诊断 状十分相关。因此，建立了分形理论与磨粒 知识的资源共享更加容易，网络化的状态监 边缘特征和表面轮廓形状的关系，用以描述 测将成为现实。这不仅可以实现在线监测与 和揭示磨损过程。这一研究对于开发磨粒识 离线诊断之间的数据传输与信息交互，而且 别自动系统和基于磨粒分析的磨损过程识别 可以实现诊断专家随时随地借助计算机处理 系统具有积极意义。 现场的监测与诊断问题，提供技术咨询与指就基于油液监测的智能诊断系统而言， 导。对于油液监测，需要考虑磨粒图像的传 迫切需要重视的是知识整理与表达的问题，输与复原问题，标准图像库的调用与管理问 这是制约智能化诊断系统的关键所在。开发 题。 一个专家系统的框架并不难，最艰苦的工作 参考文献 仍是让专家系统真正具有智能，积累足够的 I南通港务局、武汉交通科技大学、港口机槭油液监测知识，使诊断系统达到人类专家的水平。目 技术应用研究项目鉴定文件1993 52Yah xPOil、Mtadtofing b目一Condition Maintenance前，要提倡知识的收集与整理，这是一项基础Mangement Proceedings of COMADEM94sept 29一性工作，应该有较多的单位(包括研究机构和Oct2，1994，New DelhiINDIA；154161企业)共同关注和从事这项工作，正在运用的 3严新平试论我国港航企业基于油液监测的槐情维静各类油液监测的数据和信息系统以及在线监武汉交通科技大学学报18，S1(1994)：1519测仪器都可为数据的积累起积极的作用。4Hunt TMH日ndb00k of Wear IMafis Analysis and PartideDetection in Lj州七E15耐日APPIi,d Scimee19923思考与展望5TomsSe灿Octdmr1993：31L A Ma