在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中，摩擦副的相對運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不同程度的摩擦和磨損，這將會(huì)產(chǎn)生能量的消耗和材料的損耗，進(jìn)而造成能源的浪費(fèi)和機(jī)械設(shè)備使用壽命的縮短。為了減少摩擦副在使用過程中所產(chǎn)生的摩擦和磨損，通常使用的方法是在機(jī)械設(shè)備中加入潤滑油。
潤滑油被稱為機(jī)械設(shè)備的“血液”。機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于潤滑油所處的工作環(huán)境比較復(fù)雜，因此潤滑油在發(fā)扦其作用的同時(shí)，它本身也會(huì)因多種外來因素而受到不同程度的污染，從而攜帶各種污染物，如機(jī)械零件的磨損顆粒、腐蝕產(chǎn)物、以及潤滑油添加劑經(jīng)一系列物理化學(xué)變化而形成的膠質(zhì)、瀝青、油泥、機(jī)械燃料燃燒產(chǎn)物等，由于這些污染物與機(jī)械設(shè)備以及潤滑油的工作狀態(tài)有著密切的關(guān)系，因此可以通過對機(jī)械設(shè)備中在用潤滑油進(jìn)行各種性能分析和檢測，判斷摩擦副表面材料的摩擦磨損特性，這就產(chǎn)生了油液監(jiān)測技術(shù)。
一、 油液監(jiān)測技術(shù)的主要內(nèi)容
油液監(jiān)測技術(shù)就是將采集到的設(shè)備潤滑油或工作介質(zhì)，利用光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等分析手段，分析其理化性能指標(biāo)，檢測其所攜帶的磨損和污染物顆粒，從而獲得機(jī)器的潤滑和磨粒狀態(tài)的信息，定性和定量地描述設(shè)備磨損狀態(tài)，找出誘發(fā)因素，評價(jià)機(jī)器的工作狀況和預(yù)測其故障，并確定故障部位、原因和類型，從而對實(shí)際工作做出指導(dǎo)。圖1為油液監(jiān)測流程圖，列出了油液監(jiān)測中所用到的主要分析方法以及所對應(yīng)的分析內(nèi)容。
從圖1中，可以看出，油液監(jiān)測技術(shù)所采用的技術(shù)手段主要涉及到潤滑劑分析和磨損微粒分析兩大領(lǐng)域。潤滑劑分析是通過監(jiān)測機(jī)械設(shè)備中在用潤滑油品的理化性能指標(biāo)的變化，來檢測機(jī)械設(shè)備的潤滑狀態(tài)以及存在的機(jī)械故障。磨損微粒分析技術(shù)是通過監(jiān)測機(jī)械設(shè)備中在用潤滑油品所攜帶的磨損微粒的元素、尺寸、形貌、濃度等，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器設(shè)備摩擦狀態(tài)的監(jiān)測和故障的診斷。
潤滑油的理化性能指標(biāo)主要有粘度、密度、酸值、抗氧化安定性、極壓抗磨性、腐蝕性等。參照潤滑油的這些性能指標(biāo)，油液監(jiān)測技術(shù)中對潤滑劑理化性能分析的主要內(nèi)容包括：油品的衰化、油液中添加劑的損耗、油液的污染。如，油品在使用過程中由于環(huán)境溫度等外界條件的影響，引起了其粘度、密度、酸值等性能指標(biāo)的改變，從而造成油品的衰化，縮短了油品的使用壽命；另外，為了優(yōu)化潤滑油的使用性能，潤滑油中通常加有各種具有不同性能的添加劑，而這些添加劑在使用過程中受到外界的作用會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生相應(yīng)元素的化合物，造成添加劑的損耗，從而使油品的性能發(fā)生劣化；除此之外，在潤滑油的使用過程中，由于摩擦副的磨損和多種外界因素，也會(huì)造成潤滑油的污染，從而影響其性能。
油液監(jiān)測技術(shù)的另一個(gè)領(lǐng)域?qū)τ鸵褐心チ５姆治鲋饕幸韵聝?nèi)容：化學(xué)成分分析，判斷機(jī)械設(shè)備發(fā)生異常情況的部位和磨損類型；濃度含量分析，判斷機(jī)械設(shè)備磨損的總量；尺寸大小分析，判斷機(jī)械設(shè)備磨損的嚴(yán)重程度和磨損類型；幾何形貌分析，判斷設(shè)備的磨損機(jī)理。
二、 油液監(jiān)測技術(shù)的常用技術(shù)方法
針對油液監(jiān)測的內(nèi)容，油液監(jiān)測技術(shù)對在用油品以及磨粒進(jìn)行分析時(shí)，主要使用以下分析方法。
1、 理化性能分析
潤滑油的常規(guī)理化性能通常包括粘度、水分、閃點(diǎn)、酸度和機(jī)械雜質(zhì)等。在油液監(jiān)測過程中潤滑油理化性能的分析就是指運(yùn)用物理化學(xué)方法對以上各種性能進(jìn)行分析測定。潤滑油的理化性能分析是監(jiān)測機(jī)械設(shè)備磨損和油液污染情況的最簡中最直接的方法。
2、 顆粒計(jì)數(shù)
顆粒計(jì)數(shù)是評定油液受固體顆粒污染程度的一項(xiàng)重要技術(shù)。通過把油樣中的顆粒進(jìn)行粒度測量，并按預(yù)選的粒度范圍進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到有關(guān)顆粒粒度分布方面的重要信息。目前顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)的方法主要有過濾稱重、顆粒自動(dòng)計(jì)數(shù)、電阻型磨粒監(jiān)測。采用顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)，通過對不同時(shí)期的在用油液進(jìn)行分析，與標(biāo)準(zhǔn)對比獲得對油液污染程度的評價(jià)；另外，通過分析也可以得出油液中磨粒的增長速度，從而對機(jī)器磨損速度做出判斷。
3、 紅外光譜分析
油液的理化性能分析，主要考慮從油液的物理化學(xué)參數(shù)出發(fā)，表征其狀態(tài)，如粘度、水分、閃點(diǎn)等，這些數(shù)據(jù)只是從宏觀上反映了在用油液與新油相比之下性能的變化，并不涉及由于油液內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)變化而引起的油液性能變化的內(nèi)因。而對在用潤滑油進(jìn)行紅外光譜分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對油液中各種分子或分子基團(tuán)性質(zhì)及狀態(tài)的評定。
紅外光譜是由分子的振動(dòng)一轉(zhuǎn)動(dòng)能級躍遷形成的光譜，其波長通常出現(xiàn)在紅外區(qū)段，通過對在用油液進(jìn)行紅外光譜分析，能夠達(dá)到對潤滑油的氧化、硝化、硫化、抗磨劑損失、燃油稀釋、水分和積碳污染等方面的表征。紅外光譜分析具有速度快、準(zhǔn)確性高、重復(fù)性好、需樣量少等優(yōu)點(diǎn)，因此其在油液監(jiān)測中具有獨(dú)特的作用和意義。
4、鐵譜分析
鐵譜分析技術(shù)是利用高梯度強(qiáng)磁場將機(jī)械設(shè)備在用潤滑油中所含磨損微粒按其粒度大小有序地分離出來，鑒別機(jī)械摩擦副在不同磨損狀態(tài)下所產(chǎn)生的各種特征磨損微粒，通過對磨粒形態(tài)、大小、成分、濃度和粒度分布等方面進(jìn)行定性定量檢測，從而直觀地獲得機(jī)械摩擦副表面的磨損情況的重要信息，達(dá)到診斷設(shè)備部件運(yùn)行狀態(tài)的目的。鐵譜分析的速度快，表達(dá)信息量多，能夠提供準(zhǔn)確的油液信息。
5、原子光譜分析
由于設(shè)備部件的摩擦磨損，潤滑油中包含各種摩擦磨損微粒。相應(yīng)地，這些潤滑油中的微粒也能夠反應(yīng)零部件的磨損狀態(tài)。光譜分析提供了一種研究元素種類以及相應(yīng)濃度的方法。
原子光譜分析技術(shù)主要包括原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜。原子吸收光譜是原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí)所吸收的特征波長光的強(qiáng)度。在油液檢測技術(shù)中主要使用的是原子發(fā)射光譜，原子發(fā)射光譜是原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)是發(fā)出的特征譜線，通過發(fā)射光譜儀的測試，可以迅速準(zhǔn)確地得到潤滑油中各種元素的種類以及含量，從而對與該元素相對應(yīng)的零部件的磨損狀態(tài)做出判斷，診斷與潤滑系統(tǒng)有關(guān)的故障，達(dá)到診斷機(jī)器各部件技術(shù)狀態(tài)的目的。
油液監(jiān)測技術(shù)是機(jī)械設(shè)備潤滑系統(tǒng)故障診斷的一種重要手段。通過對機(jī)械設(shè)備中在用油液的理化性能指標(biāo)和油液中磨損顆粒的等污染物的分析表征，可獲得機(jī)械設(shè)備摩擦副潤滑和磨損的信息，從而對機(jī)械設(shè)備所存在的故障做出診斷，找出故障發(fā)生的部位，確定故障的類型和發(fā)生故障的原因，指導(dǎo)人們及時(shí)對所存在的故障做出處理，減少不必要的損失。
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