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油料分析技术 机器及润滑油品的动态监测及分析 1. 润滑油油品理化指标及其状态监测。油品理化指标：(新油，在用油，废油均有意义)(1)粘度：主要指标流体的剪切阻力，与油膜压力，承载能力相关性粘温关系 T h h40. h100粘压关系 P h(2)闪点： (着火温度)燃油稀释影响(1.5-2.0%正常；3.0-4.0%影响磨损；7%爆炸)积炭，乙二醇(3)污染变质：氧化，碳化，硫化，腐蚀(4)酸碱指： (TAN，TBN)反映润滑油抗氧化程度(5)水份：锈蚀，氧化(6)添加剂损耗：Cd,Mg,Ba,P,Zn滤清器(空气，机油)失效密封，泄漏发动机燃烧不完全检测仪器：粘度计(振荡球式)滴定计FTIR光谱仪润滑油测试工具箱dcA数量颗粒计数器2.油料铁谱分析技术铁谱分析技术原理：油样流过“高梯度强磁场”，油样中磨粒分离(大小有序)，从而测量、观察、振谱，分析磨粒成份大小，数量，形貌，形状。(1)磨粒尺寸可从0.1-1000um以上。范围大(异常磨损)(2)磨粒图谱，磨粒形状，表面形貌磨损机理仪器： 分析式铁谱仪：制谱仪，铁谱显微镜，光密度读数，磨粒定量仪直读式铁谱仪：旋转式铁谱仪：在线式铁谱仪：气体式铁谱仪：PRADICT：FM.BDRFAST PLUS系统Swansea.Uni：RPD国产： 分析式 FTP-X1 北京协力技术研究所TPF-2 重庆光学仪器厂旋转式 XTP- 杭州轴承试验中心KTP型 徐州中国矿业大学在线式 OLF-1 西安交通大学第二汽车厂技术中心取样 技术： 取样部位，取样频率，样瓶记录时刻： 动态平衡磨损状态稳定(瞬时)取样停车后即刻取样部位： 压力油路取样(滤清器前)，接近监测油箱取样(油底壳)(中部取样)频率： 磨合期取样间隔时间短一点，频率高一些正常磨损期间隔时间长一些，频率低异常磨损期间隔更短一些，袖具体情况而定，参见表9-2表9-2样瓶记录： 设备型号名称、单位、日期、编号(标签，记录表)润滑油牌号样瓶最好无色透明玻璃或塑料(耐油)瓶，30-50ml制谱：操作步骤，严格操作规范，防止，减少人为偏差磨粒分析： 摩擦学知识：摩擦原理，磨损原理失效分析及故障诊断金属材料及热处理知识磨粒与磨损机理：粘着磨损：因高温，高压引起粘着而导致材料的迁移形成磨损磨料磨损：因硬颗粒或硬凸物引起的表面磨损疲劳磨损：微何种由于重复受力变形引起的表面剥落腐蚀磨损：介质化学反应引起的表面磨损磨粒：(图谱)正常磨粒 红色氧化物严重滑动磨粒 黑色氧化物严重滚动磨粒 聚合物切削磨粒 腐蚀磨粒疲劳剥落磨粒球状磨粒片状磨粒块状磨粒磨损趋势分析：平均磨损量：Wpc=S(Wpc)/n磨损率：G=W/T磨损量 严重度 严重指数磨粒数： At As Al+As Al-As IA=(Al+As)(Al-As)Dt Ds Dl+Ds Dl-Ds ID=(Dl+Ds)(Dl-Ds)3.油料光谱分析技术光谱分析机理：光电磁波 两重性：波动性，粒子性短波 长波波动性：光干涉，光衍射 光的波长。 l=n/g (n-速度，g-频率)粒子性：光电效应，光子的能量 光的强度。 e=hg (h-普朗克常量，g-频率)A发射光谱 M M物质 高能激发态 能量较低的状态(基态)激发气化 hg能量以光的形式发射MMhg通过测量物质的发射光谱的波长和强度进行分析的方法称为发射光谱分析法。原子发射光谱分析法：用火焰，电弧，等离子为发射源光发射光谱学(OES)利用每种原素都有特定的原子结构，当受到激发源附加的能量时，每种元素发射出特定波长的光。因为没有两种元素有相同的光谱强，所以元素就能分辨出来，发射光线的亮度(光强度)与对应元素的浓度成正比。(1)激发源：输送能量到油样现代光谱中，典型的方法：电荷放电法在一环圆环和圆棒电极之间形成一较大的电位差，在此间隙注入油样，同一电容所存储的电荷通过此间隙放电，并形成高温电弧，使油样汽化形成一等离子区，这个等离子区是一高温，高电荷的气体，发出强烈的光，此光线释放出所有元素在此过程中吸收的能量，发射光谱由光学系统分成独立的波长并测定。(2)光学系统由Rowland cride(罗兰德国)原由制成的多色仪由一根光导纤维电缆所载的光线集中在入口缝隙，通过一块透镜使最大数量的光进入入口缝隙谱线，出口缝隙精确设置在焦点曲线的适当位置上，以便被测元素的特定波长光线通过。(3)读出系统衍射光栅将各特定波长的光离散反射到焦点上，即出口缝隙处，许多个光电倍增管精确地置于出口缝隙之后，光电倍增管是一电子真空管，它检测并转换光线成一倍增电信号，一个光电倍增管对应一种特定波长。电子处理转换将电信号转换成待测元素浓度值PPM值，最后由打印机输出。仪器： Spectro公司：Jr.Jr+.及SpectroM型光谱仪Baird公司：FAS-2c.MoA型光谱仪磨损监测常分析元素：Fe.Ag.Al.Cr.Cu.Mg.Ni.Si.Ti.Mo.B.Na.Pb.Sn.Zn.(15种)燃气轮机燃油杂质分析元素：K.Na.Mg.V.Cd.Si.Pb。油料分析光谱功效(1)润滑油换油期。(2)新油品牌号。(3)摩合期。(4)合理的大修期。(5)柴油机综合台架试验。(6)摩擦学设计。(7)状态监测，故障诊断。元素的PPM值油品质量磨损部位磨损度PPM差值(PPM)磨损率G磨损趋势取样时间(T)油液分析(概述)-颗粒度计数器2009-03-04 20:00油夜分析技术又称为设备磨损工况监测技术，是一种新型的设备维护技术，它利用油液所携带的设备工况信息来对设备的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，这些信息主要包括以下三个方面： 1、油液本身的物理和化学性质的变化 2、油液中设备磨损颗粒的分布 3、油液中外侵物质的构成以及分布一、油液分析的目的 1、测定油品的品质以决定可否继续使用(只适用于油槽体积很大的机器)。油槽体积较小的机器通常应该依据制造商指定的期限换油。但如果多部同一型号的机器使用某一牌号的润滑油，定期分析其中一部机器所使用的油品有助于监察油品的使用效率。 2、鉴定及判别不同油品的品质优劣。 3、显示机器的运行状况。 4、发现可能发生的问题。 二、油品取样 抽取油品样品以供化验时，应注意下列各点： 1、使用清洁及密封的容器。 2、取样机器应处于稳定运行状态中。 3、在过滤器或离心器之前的取样管处抽取油样，并应预先将取样管冲洗干净。 4、抽取油样应选择油池的中部(不可离池底或油面太近)。 5、在样本罐上清楚注明机器号码，机件名称，油品使用小时，油品型号及级别，用油单位名称及地址，取样日期，油样分析目的。 6、进行化验前应将油样摇匀。 三、验油频率 为了有意义地解释油样测试的数据，应将油品性质转变的趋势,保存一连续性的记录，令到突然或特出的变化，能清楚的显示出来。若是没有系统地抽样检验，可能得出误导性的结果。 1、新机开始操作时，应每月或每两月验油一次。 2、正常运行的机器，每半年或每年进行油品的列行检验。 3、运行时出现问题的机器应立刻验油。 4、某些油品，如轧制油，乳化油等需要特别的维护措施。 四、油品报废标准 不同油品的各个特性有不同的报废标准。同样油品在不同的机器或不同的操作情况下亦有不同的报废的标准。除了报废标准的界限可改变外，达到此等界限的时间亦因操作状况不同而改变。通常油品寿命及达报废标准的时间受下列因素的影响： 1、机器的工作环境(如温度、湿度、尘埃、机器空转时间与工作时间的比率、工作负载等)。 2、发动机的特性(如机器运行时间，距离上次大修的时间，输出量，材料特性，冷却方式等) 3、维修程序(如关键部件的维修，机件的调较，润滑油或空气隔滤器的更换等)。 4、油料品质(如洁净性、碱性、粘度，润滑性，极压承受性，抗磨损或抗泡沐特性等)。 5、其他相关因素(如燃料性质(含硫量，含铅量，稳定性), 操作员的熟练程度等)。五、主要的油样监察数据及其意义 粘度：粘度增加可能是基于油品的氧化，不溶物含量增高，高粘度油品或水分的渗入。粘度降低可能是基于低粘度油品，水，冷剂或燃料的渗入；或是油品内高分子聚合物受剪切力而产生变化。 闪点：闪点降低显示油品被燃物所稀释，或是油品过高温度而裂化。 不溶物：戊烷不溶物显示油品里固体物质的总含量，包含有机物和无机物。甲苯能溶解大部分的有机物质，故此甲苯不溶物只包含污垢沙粒，磨损金属微粒及未燃烧碳屑。戊烷与甲苯不溶物的差额代表胶质及氧化物的含量。通常戊烷不溶物超越某一限额时才量度甲苯不溶物。 颜色：在极短时期内油品颜色变深显示油品被污染或开始被氧化。 水分：油品中有水显示系统穿漏或空气中的水分凝结。水分会引起腐蚀和氧化，亦会使油品乳化。故此应以离心法，隔滤法或真空处理清除。 酸性及碱性：酸碱度（pH）pH增高代表渗入了碱性油品。pH降低代表油品开始变酸。 总酸值(TAN)：油品的总酸值是量度因氧化而产生酸性物质的指标。 总碱值(TBN)：总碱值增高，可能是被另一种含碱量高的油品污染所造成。总碱值降低，可能是因为高碱度添加剂的损耗，用于中和酸性的燃烧及氧化产物，或被渗入的水分冲走。金属元素分析用于验明污染情况，证实添加剂的含量及显示机件的磨损状况。通常用光谱分析方法进行试验。各种及元素所显示的表征如下： 硅：尘埃，不良的空气隔滤，除泡沐剂。 铁：环，衬垫及一般部位的磨损。 银：肘节削套的磨损（EMD发动机）。通常基于腐蚀或润滑失当，亦可发生在涡轮增压器的轴承部位(EMD发动机)。 铬：环及衬垫磨损，漏水(含铬酸盐的抑制剂)。 铜：止推环，铜铅或青铜轴承。 铅：铜/铅轴承及铅喷溅点。 铝：EMD发动机鼓风机损坏，ALCO活塞。 钠及硼：水分处理抑制剂。 锡：青铜轴承。 锌：含锌的添加剂。新油需做的检测项目 -颗粒度 清洁度 污染物2009-03-04 20:05新油需做的检测项目 运动粘度 GB/T 265、ASTM D445粘度指数 GB/T 1995、ASTM D2270闪点（开口）GB/T 3536、ASTM D92铜片腐蚀 GB/T 5096、ASTM D130酸值 GB/T 264水分 GB/T 260 、ASTM D95泡沫特性 GB/T 12579、ASTM D892承载能力（PB/PD/ZMZ） GB/T 3142、ASTM D2783抗乳化性能 GB/T 7305、ASTM D1401机械杂质 GB/T 511污染度（颗粒计数） NAS 1638、ISO 4406在用液压油需做的检测项目运动粘度 GB/T 265、ASTM D445闪点（开口） GB/T 3536、ASTM D92酸值 GB/T 264污染度（颗粒计数） NAS 1638、ISO 4406 PLD0201 油液颗粒度分析仪光谱元素分析 ASTM D6595(AES) 铁谱分析 GYQB-01(FEGY)液压油监测指标变化的含义粘度上升：油品氧化、油泥增加、油中进水、污染物增加。水分上升：冷凝水进入、冷却系统渗漏、系统密封不良。总酸值上升：油品氧化严重、油品质量劣化。污染度上升：油品污染颗粒增多或磨损状态趋于严重。Fe、Cr、Al等元素含量上升：液压缸、泵、阀件出现异常磨损。Cu、Sn、Pb等元素含量上升：轴承、衬套异常磨损；油冷器铜管、焊接材料剥落。Si元素含量上升：沙子增多可能来源于油过滤物、油箱、通气孔、回油管过滤器等。Ca、Ba、Zn、P元素含量减少：油品添加剂有损耗。通过油液分析估计磨损问题2009-03-04 20:08油液检测可以有效检测三项润滑参数。第一位，也是最重要的，很多实验可以检测润滑油的纯度。这些实验十分直接，检测结果可以直接与新油相比较，计算出哪些参数发生了改变。设计责任线或监测巨大的变化趋势是很普通的活动。通过油液检测也可以监测污染程度，常常用清洁目标来鼓励维护行动，这样可以使润滑油回到可接受的污染水平。以预先维护原则为基础的项目可以监测和改正上面提到的参数，这个项目将会大幅度减少机械磨损的可能性-第三个参数可以通过油液分析来有效的监测。保持润滑油的纯度、清洁将会使机械磨损最小化，这是一个真正的事实。虽然我们努力了很多，但仍有多种磨损形式。如失调，不平衡，超载，不合理的安装，等等。这些磨损常常发生，而且都不是维护专家所能想到的。所以，监测机械磨损需要有一个基本的策略。油液分析一直以来都是早期发觉磨损问题，早期维护的好方式。磨损金属和磨损颗粒度会在机械出现症状之前增加，如震动，温度或噪音。但是，确定金属磨损的程度却很难。测定工业应用中常用设备的磨损程度也很难。下面的齿轮箱例子强调了这一点。齿轮箱中应该有多少铁成分在润滑油中？听起来很简单。但是，当包括很多不同大小，类型，重量，环境和工具时，这个问题就显得有些复杂了。如果考虑到很多润滑系统和润滑油类型，这个问题就更复杂了。考虑一下这个问题的正确答案是不是显得尤其重要了呢？.可能不重要。但大多数情况下，每次取样油的时候就会问到这样的问题。如果油液分析能够有效的监视机械磨损问题，那我们就要问一些更有用的问题了。常常需要确定的问题往往是一些很普通的问题。所以，普通是什么意思？根据韦勃斯特字典，普通就是指既适合一般又适合特殊类型。如何在大种类中辨别某一类型如齿轮箱？答案很简单，通过尽可能的估计数据。在我们继续之前，回顾一下过去估算的磨损金属是很有必要的。固定限制很多项目选用固定限制，给每一个磨损金属规定通过或报废标准。图1是固定限制的一个举例。这种方式的缺点是忽略了不同的产生因素。齿轮箱有很多种大小和形状。某些齿轮箱载重量小，运行速度不变，这样的齿轮箱磨损率低。如果含铁量达到200 ppm，这个问题可能显得尤为严重了。从另一方面来讲，齿轮箱低速运行，载重量很重，在装配厂里测量的齿轮箱中油液含铁量不到500 ppm。润滑方式对磨损金属程度有很大的影响。很多齿轮箱是被泼上润滑油的，油液容积也很小。如果这样，磨损金属将会随着时间沉积在润滑油中。这种情况表明磨损金属程度持续增加，当程度达到固定警戒线时，会形成错误的读数。其它齿轮箱通过过滤循环系统润滑，当磨损颗粒一产生，就会被过滤出去。这样，磨损金属趋势可能会很平稳，在不超过固定警戒线的时候就会发生巨大的改变，而这种情况可能会被固定限制系统忽略掉。趋势分析趋势分析允许某一特殊部件的类型发展。如果取样技术和间隔一致，磨损金属程度的常规检测可以有效检测磨损率的改变量。它可以帮助解释设备组中各种各样的变化。如，无任何特征的含铁量增加，表明磨损率的改变。很多技术可以应用于估计趋势