潤(rùn)滑劑檢測(cè)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用
隨著機(jī)械設(shè)備日益向高速,大型,自動(dòng)化與多功能化方向發(fā)展,對(duì)設(shè)備的可靠性提出了更高的要求.設(shè)備運(yùn)行后,對(duì)其進(jìn)行合理的維修保養(yǎng)至關(guān)重要.
為滿足現(xiàn)代大型機(jī)械設(shè)備的維修需求,工業(yè)界提出了視情維修的概念.為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的視情維修,必須依托設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù).根據(jù)國(guó)外相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),機(jī)械設(shè)備70%以上的故障與磨損有關(guān),而油液分析所獲得狀態(tài)參數(shù)能很好地判斷設(shè)備的潤(rùn)滑磨損狀態(tài),因而在國(guó)外被廣泛采用.
油液監(jiān)測(cè)技術(shù)能有效判斷機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生磨損故障的原因及部位,從而使設(shè)備劣化趨勢(shì)及時(shí)得到矯正,避免惡性事故的發(fā)生和發(fā)展,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知性維修
另一方面,油液監(jiān)測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)油質(zhì)劣變?cè)蚝臀廴緺顟B(tài),及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施,使設(shè)備長(zhǎng)期處于良好的潤(rùn)滑狀態(tài),減少故障發(fā)生概率,延長(zhǎng)其使用壽命,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的主動(dòng)性維護(hù).
1 油液分析三個(gè)方面的內(nèi)容
機(jī)械設(shè)備的磨損總是不可避免的.磨損過程一般分為三個(gè)階段,即磨合磨損,穩(wěn)定磨損和劇烈磨損.如果過快或過早出現(xiàn)異常磨損,則應(yīng)查明原因,及時(shí)消除.引發(fā)設(shè)備出現(xiàn)異常磨損的主要原因如下:
(1) 零部件材料加工及裝配質(zhì)量(如不平衡,不對(duì)中);
(2) 用油不當(dāng)(如牌號(hào)不對(duì),添加了與在用油不相溶的油液);
(3) 油液劣變導(dǎo)致品質(zhì)下降,不能滿足設(shè)備潤(rùn)滑要求;
(4) 環(huán)境應(yīng)力(如溫度,濕度等)或機(jī)械應(yīng)力過大;
(5) 設(shè)備維護(hù)不當(dāng)(如空氣濾效率下降導(dǎo)致進(jìn)入粉塵增加).
油液監(jiān)測(cè)的目的是控制設(shè)備的磨損速率,因此應(yīng)能涵蓋引發(fā)異常磨損的所有因素,油液監(jiān)測(cè)技術(shù)主要包括三方面的內(nèi)容:
● 磨損顆粒分析(簡(jiǎn)稱WDA)
● 污染監(jiān)測(cè)與控制
● 潤(rùn)滑油品質(zhì)監(jiān)測(cè)
磨損顆粒分析目的是了解設(shè)備的磨損狀態(tài)及原因,屬于預(yù)知性維修范疇,其它兩方面監(jiān)測(cè)的目的是為了延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命,屬于主動(dòng)性維修范疇.
1.1 磨損顆粒分析
磨損顆粒分析是通過分析油樣,過濾器,磁塞中固體顆粒的成分,含量及尺寸等信息,探究設(shè)備的磨損機(jī)理,磨損部位,磨損原因及預(yù)測(cè)磨損發(fā)展趨勢(shì).磨損監(jiān)測(cè)的主要手段包括:
利用光譜元素分析,PQ指數(shù)及鐵譜分析等.必要時(shí),還可借助掃描電鏡進(jìn)行分析. 光譜元素分析可測(cè)量油液中磨損金屬,污染元素及添加劑的成分及含量.連續(xù)監(jiān)測(cè)可以得出部件摩擦副的磨損趨勢(shì)及潤(rùn)滑油添加劑的消耗情況.
PQ指數(shù)可測(cè)量油液中鐵磁性顆粒的含量,一般與光譜元素分析配合使用,提高故障探測(cè)率.
常用鐵譜儀主要有直讀鐵譜和分析式鐵譜.直讀鐵譜分析可以獲得大磨粒讀數(shù)DL ,小磨粒讀數(shù)DS及組合參數(shù)磨粒濃度WPC和磨損烈度指數(shù)IS,用于判斷潤(rùn)滑油中鐵磁性顆粒變化趨勢(shì).
分析式鐵譜通過在雙色顯微鏡下觀察油中磨粒圖像,判斷磨損類型和磨損原因.
1.2 污染監(jiān)測(cè)與控制
導(dǎo)致潤(rùn)滑油失效的主要原因是污染.如發(fā)動(dòng)機(jī)油污染主要包括:燃油混入,冷卻液滲漏,固體顆粒污染等.采用粘度與閃點(diǎn)等方法可檢測(cè)出燃油混入;冷卻液進(jìn)入潤(rùn)滑油中會(huì)影響油品的潤(rùn)滑性能,加速滑油的衰變,造成腐蝕磨損.常用水分測(cè)定器可檢測(cè)油中水分含量.
在所有潤(rùn)滑油污染物中,危害最大的是固體顆粒,研究表明80%以上的磨損故障與固體顆粒污染物有關(guān).因此西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)固體顆粒污染物的監(jiān)測(cè)與控制非常重視,制定了設(shè)備用油的污染度等級(jí)控制標(biāo)準(zhǔn).常用的控制方法是三步污染控制法:
● 綜合考慮預(yù)期使用壽命,使用環(huán)境等因素,制定設(shè)備的目標(biāo)污染度等級(jí);
● 選擇過濾元件,合理布置過濾系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)預(yù)期的油液清潔度目標(biāo);
● 通過顆粒計(jì)數(shù)器定期監(jiān)測(cè)污染度等級(jí),并采取對(duì)應(yīng)措施;
1.3 潤(rùn)滑油品質(zhì)監(jiān)測(cè)
潤(rùn)滑油品質(zhì)監(jiān)測(cè)包括油品理化分析及添加劑使用性能變化趨勢(shì)監(jiān)測(cè),以確保潤(rùn)滑油能滿足設(shè)備的使用要求.
潤(rùn)滑油的物理穩(wěn)定性常用粘度來評(píng)估.粘度如果超出規(guī)定的范圍,則加速裝備的磨損,流體滲漏,壓力下降,控制精度降低等.
影響粘度變化的因素有:溫度,壓力,污染物,設(shè)備老化等. 潤(rùn)滑油化學(xué)穩(wěn)定性通常采用總酸值(TAN)和總堿值(TBN)來評(píng)估.如果TAN,TBN變化較大,則應(yīng)更換或補(bǔ)充新油,避免磨損加劇.影響潤(rùn)滑油化學(xué)穩(wěn)定性的因素有:過熱,機(jī)械應(yīng)力和污染等.
潤(rùn)滑油添加劑用于改變滑油性能以滿足使用要求，潤(rùn)滑油在使用過程中,添加劑會(huì)逐漸劣變,導(dǎo)致磨損加劇.常用傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)來檢測(cè)在用油的添加劑變化趨勢(shì),指導(dǎo)設(shè)備正確選油與換油.
三種油液監(jiān)測(cè)技術(shù)目標(biāo)不同,可根據(jù)設(shè)備類型,工況條件,所采用的維修方式等多種因素進(jìn)行合理選擇和配置.
2 油液分析的實(shí)現(xiàn)方式
油液監(jiān)測(cè)的一般流程是:取樣,檢測(cè)和提出維修建議.目前油液監(jiān)測(cè)主要有以下三種實(shí)現(xiàn)方式:
(1)實(shí)驗(yàn)室分析.依托油液監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室精密的測(cè)試儀器和專業(yè)經(jīng)驗(yàn),準(zhǔn)確獲得設(shè)備的潤(rùn)滑磨損狀態(tài)參數(shù),并給出相應(yīng)的維修建議.國(guó)外企業(yè)一般委托專業(yè)化的油液分析公司進(jìn)行.由于油樣傳遞和分析時(shí)間較長(zhǎng),因此時(shí)效性較差.
(2)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試.利用便攜式設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)油樣進(jìn)行測(cè)試,主要優(yōu)點(diǎn)是:檢測(cè)速度快,而且能結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)和故障信息,快速判斷設(shè)備狀態(tài).但由于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段的限制,深層次的故障原因不易查明.
(3)在線監(jiān)測(cè).據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì),油液監(jiān)測(cè)中95%以上的油樣為正常.為減少油樣傳遞和分析費(fèi)用,人們不斷研發(fā)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)重要設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)報(bào)警,如粘度傳感器,Metalscan鐵磁性顆粒探測(cè)器等.
油液監(jiān)測(cè)成功的關(guān)鍵是取樣必須有代表性,即油樣中磨屑顆粒,油液性質(zhì)和污染物與設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)在役油之間存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,理想狀態(tài)下油樣應(yīng)該是設(shè)備在役油的"復(fù)制品".
為獲取有代表性油樣,取樣部位,取樣時(shí)設(shè)備的狀態(tài),取樣周期應(yīng)嚴(yán)格遵守取樣規(guī)范,油樣瓶的清潔度也應(yīng)符合要求,盡量避免外界污染給測(cè)試帶來誤差.
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