油液监测仪器

油液监测仪器（精选九篇）

油液监测仪器 篇1

润滑系统、液压系统和燃油系统是飞机、舰船、火车、重载车辆等大型机械设备的重要组成部分, 其工作状况的优劣是这些设备能否正常使用和发挥效能的根本。油液是这些系统的“血液”, 如同对人体的血液检查一样, 提取这些系统中的油样进行监测和分析, 不仅能获知油品本身的性能, 判断其是否可以继续使用、是否会对系统造成负面影响, 也能间接地获知该系统所在设备的工况, 且在进行油液监测时, 无需对系统进行分解和拆卸。另一方面, 油液监测可测定和诊断设备的具体故障、故障部位及其严重程度, 并提供状态警告, 设备维修人员可以监测故障的发展和使用需求, 并以最少影响设备的使用和最高维修效益来履行最佳时机的维修。

高新技术的飞速发展, 要求机械设备更加机动且具有持续性, 而各种设备也日趋先进和复杂, 这对油液监测提出了新的要求。计算机、人工智能、微细加工技术以及设备故障监测诊断理论的发展, 为在线油液监测技术的产生和发展奠定了基础。

1 在线油液监测技术

传统的油液监测为离线油液监测方式, 通常采用光谱元素分析与铁谱等技术, 通过对取自设备润滑系统或液压系统中的油样进行实验室检测, 评估设备的污染及磨损状态, 并给出指导建议。离线监测是目前油液分析的主要形式, 在多种行业设备油液监测中发挥着重要作用。

但由于离线油液监测需要提取设备油样, 再进行分析, 这样就会受到取样周期、取样部位及取样人员素质等因素的影响, 导致所取油样不具备代表性, 从而无法发现问题;再者, 离线分析需经过运输环节来传送油样及检测结果, 占用了较多时间, 使监测的时效性受到影响, 从而导致可能无法发现故障隐患和错过最佳维修时机;此外, 离线分析无法实现对油液的连续检测, 只能按照取样周期对油样进行检测, 导致可能无法发现偶然出现的故障隐患。

基于上述原因, 近年来, 国内外研究机构开始着手在线油液监测技术及其应用的研究工作。他们研制了多种在线油液监测传感器, 并针对不同的监测对象, 通过几种传感器的组合, 构建了在线油液监测系统, 实现了设备的在线实时监测。大量实践结果表明, 在线油液监测技术很好地解决了取样代表性、监测时效性以及连续监测等问题, 能够及时准确地发现设备的故障隐患, 取得了很好的经济效益。

2 在线油液传感器

与离线监测设备的工作原理基本相同, 在线油液传感器的监测对象也通常为水分、金属元素、污染物等。

2.1 在线水分监测传感器

油液的介电常数随油液中水分含量的变化而变化, 通过测量油液的介电常数即可测得油液中的含水量, 在线水分监测传感器就是利用了这一原理, 通过采用电容或电阻等电学方法, 将油液中介电常数的变化转变为输出电信号的变化, 从而测出油液中的水分含量。

2.2 在线金属元素监测传感器

在线金属元素监测通常采用在线铁谱或在线X射线荧光能谱技术实现。在线铁谱监测原理是:通过激励线圈, 使磨粒按粒度大小依次分布在梯度磁场方向上, 而后通过图像传感器进行观测, 得出磨粒的形态、磨损机理、来源部位及其可能表征的故障隐患等。在线X射线荧光能谱监测原理是:首先在油路中放置一个X射线发射装置, 探测器采集通过油液后的X射线能谱, 通过分析软件, 可以得到油样中金属元素的定量检测结果。

2.3 在线油质监测传感器

在线油质监测传感器通常通过检测油液的黏度或自动颗粒计数实现设备油液的油质监测。在线油液黏度检测传感器通常采用测量置于油液中微型活塞往复运动的行程及时间的方法, 通过计算得出油液的黏度;自动颗粒计数传感器采用遮光法, 通过测量流过传感器的一定体积油液中指定尺寸范围的颗粒个数, 计算出油液中该粒径的颗粒浓度。通过对油液黏度及颗粒浓度进行检测, 从而得出油液的油质水平。

当前, 国内外研究机构对油液在线监测传感器做了大量研究与探索, 但由于设备磨损故障表征不同, 特性各异, 使得油液在线监测传感器技术的发展受到影响。另一方面, 通常只实现了单纯通过在线监测判别有无故障并预警, 但对所存在的误报率、故障机制评判、磨损状态及其故障相关性等还未能给出确切的定量描述。

3 典型在线油液监测系统

本文通过美国西北太平洋国家实验室和能源部联合研制的船用燃气涡轮发动机在线油液监测系统这样一个典型例子来介绍在线油液监测系统。该系统包括一个8通道非色散型红外光谱分析仪、一个油液磨损金属监测传感器、电源、作为计算机控制/用户接口的触摸屏、油液分析软件、去泡单元及入口油压调节装置。该系统可检测油液中的水分含量、总酸值、添加剂消耗情况以及颗粒的数量、总质量及其形态等。

该系统的油液分析软件能够对各传感器进行数据采集, 对测试数据进行分析, 对比用户设定的阈值, 自动给出预警或异常信息, 同时将采集的数据存储到数据库中, 从而实现对设备的连续监测和趋势分析。该软件的结构如图1所示。

通过与实验室检测数据进行对比, 表明该系统对水分含量、总酸值、添加剂消耗情况以及颗粒的数量、总质量等的检测数据与实验室检测结果基本一致, 该系统检测结果准确、可靠。

4 在线油液监测技术的发展趋势

从近年来世界各国设备油液监测工作的重点和投资倾向来看, 在线油液监测技术具有以下发展趋势:

(1) 研制快速、智能的在线油液监测仪器或监测系统。通过集成多个在线监测传感器构建自动推理的在线油液监测系统, 针对特定监测对象, 采用智能诊断技术, 降低在线监测系统的虚警率。

(2) 建立信息接收、发送与管理的计算机管理与网络化系统, 实现远程诊断。实现在线油液监测远程诊断所需研究的关键技术包括分布式诊断技术 (尤其是多智能体的诊断技术) 、网络安全技术、前端信号处理与提取技术和基于网络数据库的各类在线油液监测诊断专家系统。

摘要：在线监测是设备油液监测的重要发展方向。通过油液监测技术在各领域的应用状况与国内外在线传感器发展情况, 提出了一种监测系统的构建模型, 并讨论了在线油液监测未来的发展方向。

关键词：在线监测,传感器技术,状态监测,故障诊断,油液

参考文献

[1]Fitch Jim.What’s hot current trends in lubrication and oil analysis[J].Machinery Lubrication Magazine, 2003 (9) :3-5.

[2]沈庆根.化工机器故障诊断技术[M].杭州:浙江大学出版社, 1994.

[3]文虎, 复松波.设备故障诊断原理、技术及应用[M].北京:科学出版社, 2006.

[4]毛美娟, 朱子新, 王峰.机械装备油液监控技术及应用[M].北京:国防工业出版社, 2006.

液压系统工作油液的选择依据 篇2

正确而合理地选用工作油液，对液压系统适应各种环境条件和工作条件，提高元件和系统的工作可靠性，延长其使用寿命，防止意外事故等都有直接的影响。考虑到液压系统对工作油液上述必要的性能要求，一般都是采用矿物油作为液压系统的工作介质。

适用于液压传动系统的矿物油品种较多。机械油、汽轮机油、液压油、精密机床液压油、航空液压油、稠化液压油等都被普遍的采用。而在油液品种的选择上，粘度是所考虑的主要因素之一。一般推荐油液的粘度大多在11.5一60厘沲之间。而根据：情况的不同，还应作如下考虑：

(一)周围环境温度或系统工作温度高，宜采用高粘度的油液，如汽轮机油或液压油。如果温度一般时，宜选用机械油。如对于一般机床液压系统，冬季可用10号机械油，夏季可用20号机械油或30号机械油。

而对于严寒地区，环境温度低于15°C以下时，为保证低温情况下的正常起动，应选择20号或30号等低凝液压油。温度特别低时，应选择30D号低凝液压油。

(二)工作压力高时，应选用粘度高的油；反之，则选用粘度低的油。对于一般中低压液压系统，工作条件并不恶劣，一般选用10号、20号或30号机械油，即能满足要求。而中低压的精密机床液压系统，要求油液有较好的抗氧化安定性时，可选用22号或30号等汽轮机油。如果对油液有抗磨、防锈等要求时，可选用20号、30号或40号等液压油。

对于工作压力为70公斤力／厘米2以上的中高压系统，由于元件摩擦副的磨损增加，要求摩擦面具有一定的油膜强度来降低摩擦磨损，宜选用抗磨性好的20号、30号、40号等抗磨液压油。

(三)当液压系统处在高温、高压及密封处的间隙较大时，油的相对漏损量很大；而执行机构的运动速度不高，即所需的工作油量很小，这样，漏损量的相对比例就很大，宜采用粘度较高的油；而在高速运动中，虽然漏损较大，为避免活动部件的卡住，仍宜采用粘度比较低的油。

（四）根据工作的条件和元件的特殊要求，选用专用液压油。如对航空液压系统和精密 液压系统，可选用HY一10号航空液压油、精密机床液压油和清净液压油等。

(五)对于有防火要求的液压装置(如冶金、汽轮机、煤矿等的液压系统)，应采用抗燃性液压油，如磷酸酯液压油等。

(六)考虑整个液压系统的经济性因素，加以对比选择。

总之，液压油品种选择的范围较广，选择二种以上性能相近的油液混合使用。从液压油的价格、液压元件及系统的使用寿命等因应根据具体情况决定。可选择单独一种油液，也可我国近年来又试制了一种专用液压油，称为稠化液压油，有上稠、兰稠数种牌号。它的凝固点低、氧化安定性好，防锈、润滑、粘温性能良好。因加入了稠化剂，粘度指数很高，耐寒性能好，能用于低温工作环境。工作时泡沫少，声响小，可用于建筑机械、工程机械、起重机械、油压机及其他一般液压系统中。

油液常用的脱水方法浅析 篇3

【摘 要】水分对油品的理化性质有着很大的影响。例如加速油品的氧化、乳化，降低油品的黏度等。工业上常用的脱水方法有重力分离法、离心分离法、电场分离法、吸附分离法、吸附分离法、真空脱水法。本文对常用的脱水方法分析其原理、适用场合、除去水分的类型。

【关键词】真空脱水；脱水方法；影响因素

0.引言

水在油液中主要有三种存在形式：游离水、乳化水、溶解水。油品中的水分来源于很多方面。原油在开采后期通常使用注水的方法，从而导致开采出来的水分含量较多；除此之外，油品在存储的过程中，由于直接与大气接触，从而导致大气中的水分溶解到油品中。水分对油液的理化性质有着很大的影响[1]。水分能促使油的氧化变质、加快油品的乳化，降低油品的黏度，从而影响油品的性能。当温度达0℃，油品中的水分会结成冰，可能导致设备中油路堵塞，从而影响正常的机械工作。

1.油液常用的脱水方法研究

1.1重力分离法

重力分离法的原理是利用油和水间的密度差且互不相溶的性质，经自然沉降来达到油和水的分离目的。然而这种方法一般只去除油液中的游离水，主要的作用场合是刚开采出来的原油，因为原油中的含水量较高，而对于油液中的乳化水和溶解水此方法难于去除。

假設油液中水滴为球形且形状保持不变，那么水滴在重力场的作用，其下沉速度可用斯托克斯公式来表示：

由式（1-1）发现，水滴在重力场的作用下，下降速度主要受到水滴直径、水和油液的密度差、油液的动力粘度因素的影响。下降速度与水滴的直径、水和油的密度差成正比，与油液的动力粘度成反比。即增加水滴的直径、油水密度差，降低油液的动力粘度，使得水滴的下降速度增加，下降速度的增加即可提高脱水的效率。

1.2离心分离法

离心分离法的原理是指利用油与水的密度不同且互不相容的性质，在离心力的作用下，水与油所受到的离心力不一样，从而实现油水的分离。

假设水滴呈球形且在运动过程中不变形，那么水滴在离心力的作用下，其离心速度u2可以表示为：

由式（1-2）可以发现，水滴的离心速度与水滴的直径、油水的密度差、离心机的转速和离心半径成正比，与油液的动力粘度能反比。增加水滴直径、油水密度差、离心机的转速和离心半径，减少油液的动力粘度可以提高油水分离速度。离心分离法的效果较重力离心法有一定的提高，但是此方法需要消耗能量，主要除去油液中大部分的游离水和少量的乳化水[2]。

1.3电场分离法

电场分离法是指油液在静电场的作用下实现静电破乳，从而使水滴在重力或离心力作用下聚结，最终达到油水分离的目的。静电脱水分离技术主要脱除水中的乳化水和游离水，对于刚开采出来的乳状原油应用比较广泛。虽然经过处理的油液的含水量有所降低，但是仍不能满足机械系统对油液含水量的要求。施加在原油的静电场主要有静电场、交流电场、脉冲电场。

在油液中通入直流电场中，其中水滴动态过程。一段时间后，水滴极化成偶极电子。不同电级的小水滴互相靠近，形成较大水滴，较大水滴又与周围的水滴形成更大的水滴。水滴是不断的增大，当达到沉降的尺寸后，自然沉降，从而达到油水分离。但对于一些微米级的水滴聚结速度比较慢。直流电脱水主要通过偶极聚结实现沉淀。

对于黏度较大的油液，聚结时阻力比较大，所以很难使用直流电进行聚结，而使用交流电脱水可以对黏度较大的油液进行脱水。其脱水的微观机理主要是偶极聚结和震荡聚结。由于交流电场中方向是不断变化的，故小水滴分布混乱。小水滴混乱的分布可以增加其相互碰撞的机会，有利于水滴的聚结、变大、沉降、最终达到分离的目的。但是交流电脱水对于乳化膜较厚的细小水滴作用效果不理想[3]。

脉冲电场脱水法基于交流电场和直流电场基础上发展起来的。在脉冲电场中，小水滴被极化，在电场力的作用下发生吸附、聚结形成水链。水链过长可能导致电极间放电甚至短路；水链过短会使水滴重量过轻，从而不能达到理想的分离效果。水链的形成与油液中的含水量、破乳剂含量、及脉冲电场的幅值、频率、占空比等有关系。

1.4真空分离法

真空分离法是原理是相同温度下油和水的饱和蒸气压相差很大，采取一些方法使油液表面上方维持一定的真空度，此时油液中的水分将以蒸发或沸腾的方式迅速生成水蒸气，而油液几乎不发生汽化，汽化生成的水蒸气不断被真空泵抽走，从而达到高效快速脱水的目的。

式中：ω为液体的蒸发速率，k为玻尔兹曼常数，Tw为液体的温度，mo为液体分子的质量，α1为表面蒸发系数，Aw为蒸发表面积，Pw、P1w为分别为液体在温度为Tw时饱和蒸汽压和液面上的实际蒸汽压力。

从液体的蒸发速率公式中，可以看出在温度等其他条件不变的情况下，若增大真空度，也就是油液中水分的饱和蒸汽压和实际蒸汽压差变大（油的饱和蒸汽压随温度的变化不大，故可以忽略），由式（1-2）可以知道饱和蒸汽压和实际蒸汽压的差值变大可以提高油液中水分的蒸发速度。

1.5聚结分离法

聚结分离法，利用聚结材料的亲水性，使细小的水滴在其表面聚结形成较大的水滴，在重力和油液流动的冲击作用下，粒径增大的水滴脱离聚结材料表面而下沉。经过聚结处理后的油液，其添加剂含量及原始性质基本不会发生改变。

聚结分离的过程包括三个阶段：预过滤、聚结和分离。预过滤阶段是用孔径较大的滤材去除固体颗粒以优化聚结的效果，延长聚结滤芯的寿命。这一过程多使用在聚结分离之前。聚结阶段的机制是微小的水滴粘附在聚结滤芯的纤维介质上，液流推动小水滴聚在纤维的交叉点聚结形成更大的水滴。分离阶段是指聚结后形成大大水滴随着油液流向用憎水材料做的筛网，油可以穿过筛网，大水滴被筛网阻挡并沉降到聚结器的底部。

2.总结

综上论述，不难发现油液脱水的方法各有各的优点和适用场合，不同的场合应选用最佳的油液脱水方法，真空脱水法最具竞争力，因为该方法的不仅能够去除油液中的游离水和乳化水，还能去除其他方法不能去除的溶解水，该方法主要用于那些对水分要求高的油液，能够使油液中的水分含量达到最小值。对于不同的场合，根据油品对水分的不同的要求，选取不同的方法进行脱水。 [科]

【参考文献】

[1]李延朝，程素萍.润滑油聚结脱水技术[J].液压与气动，2003，（3）：41-42.

[2]王宏.油品聚结与真空脱水的试验性研究[D].北京化工大学硕士学位论文，2012.

机械润滑油液监测研究方向 篇4

1. 基础研究。

(1) 机器润滑系统中磨粒浓度的数学模型, 包括磨粒生成机理、运动轨迹、工况负荷变化时磨粒生成与损耗的动态过程等问题。直接测量真实润滑系统中磨粒浓度的变化并找出其规律是很有价值的试验研究。 (2) 多传感器信息融合思想在油液监测方法之间和油液监测方法与其他监测方法 (如振动监测、温度监测、性能参数监测等) 之间的应用与发展, 以提高油液监测的准确率。 (3) 磨粒自动识别技术的开拓, 努力将信息处理技术、计算机软、硬件技术、人工智能和视觉工程的最新成果与之相结合, 针对磨粒的特征, 探索识别机制和方法。 (4) 开发实用、新型、原理集成的在线监测仪器和技术。

2. 应用研究。

油液颗粒污染在线监测技术现状 篇5

通过对液压油性能和状态进行监测, 可以得到油液颗粒度相关信息, 及时对被污染油液进行净化处理, 避免污染环境, 同时还可以及时发现设备运行故障, 对液压系统和油液污染进行有效控制, 因此在线监测液压油的颗粒污染度对国民经济建设和节能环保事业有着十分重要的意义。

传统离线式检测主要集中在光谱分析、铁谱分析、颗粒计数及油品理化分析等方面, 检测周期长, 不能及时反映设备运行状况, 具有很大滞后性[5,6]。根据有关调查表明:离线油样分析结果有50%没有发现问题, 45%显示失效即将发生, 仅5%检测出严重问题[7,8]。近年来, 随着计算机电子技术和信号处理技术的发展, 油液在线监测技术由于具有及时性及便捷性等特点[5], 成为工况检测和故障诊断的主要手段。笔者介绍了颗粒度在线监测技术, 并指出其发展趋势。

1油液颗粒度在线监测技术的研究现状*

目前颗粒度在线监测技术主要利用电学、光学及磁场理论等原理, 监测相应的油液理化指标 (如介电常数、颗粒浓度) 变化趋势或颗粒图像来判断颗粒污染状况。国内、外在线监测技术主要有电测法、光测法和磁塞法。

1.1电测法

陈世明等设计了一种可直接读取油液污染度的在线监测电容传感器 (图1) , 并通过实验验证了此传感器适用于机械装备的油液在线监测[9]。传感器0的进、出油口直接接入油路中, 可测得污染油液总介电常数;传感器1~m的进、出油口与油液之间通过滤清器连接, 可测得除去金属颗粒后的污染油液介电常数。两者的差值就是污染油液中金属颗粒的介电常数, 从而确定金属颗粒的含量。但油液经过滤清器后会产生流量压力改变, 极有可能影响传感器所采集到的油液介电常数, 导致最终结果不正确。

1.2光测法

殷勇辉等基于Beer-Lambert定律设计了光纤油液污染监测传感器[10]。图2为传感器探头结构, 主体部分由样品池和透镜系统组成, 入射和出射部分通过螺纹与主体连接, 光学系统通过调整螺钉进行校准, 确保了光学系统的稳定性。由光源产生的光通量I0通过入射光纤接头和透镜进入测量区域 (即布置于光路主体上的油液样品池) ;油液管路中未被颗粒散射和吸收的部分出射光由透镜会聚, 经出射光纤接头导出到光探测器单元 (即光电接收管的光敏表面上) , 利用光电信号放大器可以测量出载有信息的光通量。通过测量发光强度的变化即可反演计算出油液中所有固体颗粒物的分布, 从而表征设备润滑系统的颗粒污染度。但为了保证测量精度, 该方法只适用于流速低工况中, 且只能监测适当粘度的油样。

1.3磁塞法

磁塞检测技术是在油液系统中安装磁塞或探针, 将油液中的颗粒吸附到磁塞上, 利用磁塞检测仪和磁强针估量所收集到的颗粒数量和颗粒产生趋势[11~13]。磁塞检测的特点是安装方便、结构简单。使用磁塞法可通过判断微粒种类、形状、粒度和颜色判断系统故障性质, 适用于200℃以下、工作尺寸为100~400μm的机械装备颗粒在线检测, 但其缺点是只能用于检测黑色金属颗粒, 对非磁性材料无效。

此外, 国外也有针对油液颗粒的在线监测传感器, 比如由美国MACOMT echnologies公司开发的Tech AlertTM10型颗粒传感器、加拿大Gas Tops公司开发的Metal SCAN颗粒传感器[14]、英国Kittiwake公司开发的FG型在线颗粒量传感器[15]和Smith公司的EODM系统的OLS传感器[16], 但只能检测最小为50μm的铁屑颗粒, Harvey T J等开发的在线颗粒计数器也只能定量估计油液中的颗粒度[17,18]。

2基于压差原理的的油液污染度在线监测仪

根据液体过滤原理[19], 陈彬等根据过滤压差引起活塞伸出位移与污染度成正比的关系, 设计了一种油液污染度在线监测装置 (图3) [20]。该在线监测装置主要由复合活塞缸体、5~15μm污染物检测活塞、位移传感器、压力传感器、数据采集处理及控制系统等组成, 其工作原理为油液经5、15μm多级过滤网后产生不同的压差, 并推动多级液压缸运动, 通过设置在各活塞杆处的位移传感器监测各位移量, 与经实验建立的数据库进行比较, 得出对应的油液污染度。该装置的特点是可以实时在线监测油液运动状态, 监测结果以标准形式输出油液的污染等级, 结构简单, 且不受油液性能、监测过程中油液运行参数影响, 监测结果准确、可靠, 减少了人为因素对系统的影响。

1———进油口;2———进油压力传感器;3———15μm污染物输入口;4———5μm污染物输入口;5、6———油液通路;7———出油口;8———出油压力传感器;9———数据采集处理装置;10———位移传感器;11———大于15μm污染物监测活塞杆;12———15μm污染物监测活塞杆;13———5μm污染物监测活塞;14———5μm污染物监测活塞杆;15———15μm污染物监测活塞;16———大于15μm污染物监测活塞;17———复合活塞缸的缸体

3结束语

液压油中颗粒污染物对设备正常运行危害最大, 通过对油液在线监测, 可及时获知油液性能参数的变化, 实现主动预防, 减少和杜绝设备事故的发生。油液颗粒污染度的在线监测是预防设备事故发生的重要途径, 目前其监测方法较多, 但普遍存在测量油液污染度精度不高、测量数据响应较慢及稳定性较差等不足。根据对现有在线监测技术的分析, 发现还需从很多方面进行更深层次的设计和优化 (例如传感器监测技术的智能化及降低虚警率等) , 找到最合理的油液在线监测技术, 才能及时对污染油液做出正确处理。

摘要：介绍了基于不同工作原理的在线监测技术, 并分析其优、缺点, 指出基于压差的在线监测装置具有较高的可靠性, 可为油液颗粒污染度在线监测和节能环保研究提供相关依据。

风电机组的油液分析监测技术 篇6

相接处的摩擦副, 在机械设备中是普遍存在的, 只要有相对运动, 就会有摩擦和磨损的产生, 摩擦不仅消耗材料和能源, 造成资源的浪费, 同时还会降低设备的寿命。据统计, 由于润滑不良导致异常磨损使得设备失效约占80%, 总能源消耗的1/3~2/3是因为摩擦损耗的[1]。在实际生产过程中, 机械设备通常采用添加润滑材料 (绝大多数是润滑油) 的方式来减少摩擦损耗, 延长设备的寿命[2,3]。在不同的工作环境下, 润滑油会受到各种因素的影响而受到不同程度的污染, 特别是零件在长期运行中的磨损颗粒、金属的腐蚀产物、油液中外侵物质以及油液的物理和化学性质的变化所产生的胶质、沥青、油泥以及机械燃料燃烧产物等。

通过光学、电学、磁学等分析手段将采集到的润滑油或工作介质进行相关的理化性能指标分析, 检测其中所含有的磨损和污染物等颗粒, 最终获得机械设备的润滑和磨粒状态的信息, 来判断设备的当前工作状况以及预测未来工作状况, 为设备的正确维护提供有效的依据, 达到预防性维修的目的, 这种监测和分析的方法就是油液分析技术, 又称为设备磨损工况监测技术[4]。

1 油液监测系统

油液监测通常是监测一个或多个参数, 主要监测对象有油质、水份、磨粒浓度和添加剂等, 并以此来判定状态[5]。油液监测系统分为离线监测系统和在线监测系统。

1.1 离线监测系统

离线监测主要采用定期采样的方式, 将采集的油样送到相应的理化实验室进行分析, 判断油液的质量状态和使用寿命。这种方式可以较全面地获得所需的油样参数, 这对于设备磨损状态及油品状况都能做出准确的判断。但其缺点也是非常明显的。

1) 离线检测的流程复杂, 检测耗时较长, 从油样提取、各参数的检测到得出最终结论需要较长时间, 必然导致油样分析的滞后及延时, 无法真正及时地诊断故障。

2) 部分检测仪器价格昂贵, 体积庞大, 不适合在企业一级推广使用[6]。

3) 取样不一定有代表性。对于风力齿轮箱, 用油量一般在600 L以上, 只有几百毫升的离线取样, 不能够发现真正的问题。

4) 对于远离地面的风场的风机齿轮箱, 不方便取样的设备难以开展定期的离线监测。

1.2 在线监测系统

在线润滑油状态监测则是在保证设备正常运行的情况下, 通过实时监测在用润滑油, 判定设备运行状况, 其能有效避免重大事故的发生, 并进行有针对性的维护和修理。油液在线监测不必要测定和分析油液的全部参数, 它通过获取监测指标的相关信息或者与标准值对比间接地反映相对变化值。据统计, 在一般机械部件的失效形式中, 过度磨损或非正常磨损导致的失效占了70%以上[7], 因此一般选择磨粒浓度来作为检测对象。

磨损颗粒可以反映机械设备润滑系统的磨损状态。对磨损形成机理研究成果表明:不同类型的磨粒来源于不同磨损形式, 因此, 不同类型的磨粒都具有其自身的特征。磨损颗粒是磨损过程的产物, 携带大量而丰富的有关磨损的信息。分析这些信息的有关数据, 可以了解相应的磨损状况。一般来说, 磨损量与磨损颗粒大小及浓度成正比, 随着磨粒浓度的增加, 磨损变得越来越严重[8,9]。随着负载增大, 磨粒大小增大, 将会导致磨损进一步加剧。因此, 磨粒越大对运动副的磨损影响越大。 (表1)

根据风电机组的运行特性和实时监测的局限性, 在线监测主要是从反映设备磨损信息的以下几个参数进行监测:磨损铁磁大颗粒数量, 小颗粒数量以及非铁磁颗粒数量;监测时间以及颗粒增长梯度, 主要用于反映磨粒增加的速度;大小颗粒比值以及铁磁颗粒所占颗粒总数的比例, 这主要反映了颗粒的分布特点。

同时, 要求在线磨损监测系统能够满足:对磨粒大小的测量灵敏度高, 且具有较大的测量尺寸范围;

可以判断磨粒的材质, 不同的材质反映磨粒的不同来源, 据此可预测磨损产生的原因和部位;通过对上述采集的数据进行处理, 可以初步判断设备磨损状态, 并进行有关预测分析;直观的诊断结果输出, 并制定简单并与指标匹配的状态评价标准。

2 国内油液监测现状

虽然相对于世界发达国家, 我国利用油液监测技术起步较晚。但经过二十多年的努力, 我国在该领域已经取得明显的成效, 已经拥有一支技术力量雄厚的科研、管理队伍。然而, 与国外成熟的油液监控系统相比, 还存在着不小的差距, 存在如下亟待解决的问题[10]。

1) 缺少符合我国设备及环境的小型、手持式油液检测装置及监测检验方法的应用及理论研究。

2) 缺少基于互联网技术的油液信息的研究及应用。

3) 没有全国性的关于油液监控的权威性机构, 同样没有健全油液监控的相关准则和标准。

4) 真正的行业技术专家贫乏, 因此, 迫切需要建立远程的专家系统及远程诊断和监控。

目前, 我国风力发电场越来越多且分布范围广、环境恶劣, 一线的运维人员能力有限, 遇到技术分析的问题无法有效解决, 而行业专家又大都集中在研究所或相关的技术中心, 与现场相距很远, 仅仅靠出差进行救火式的方式远远不能达到工业应用的要求。

5) 一线的运维人员、行业专家及最终的决策者之间缺乏一个便于交流及互助的平台, 信息没有得到有效的共享, 严重制约了我国油液监控的发展及提高。

3 结语

油液分析监测技术借助对油内磨屑微粒、设备润滑油和液压油自身性能的监测和分析, 了解设备操作中的零部件和润滑的磨损情况。它是一种既有效又全面的设备状态监控和故障诊断技术, 不仅能够掌握设备的运行状态, 还能监控润滑油的质量[11]。油样分析的工作流程:取样→油样分析→故障诊断→用户反馈。油液分析的手段有:铁谱分析技术、光谱分析技术、理化分析技术、红外光谱监测及油温检查等。油液分析技术对研究机械磨损部位和过程、磨损失效的类型、磨损机理有重要的作用, 也是对机械设备进行状态监测时不解体、不停机进行故障诊断的重要手段。取样后离线分析法是机械油液分析中最常使用的方法, 如今随着传感器技术的提升, 在线传感器无论是在成本还是功能方面都能达到状态监测的要求, 故风电机组的油液在线监测也是未来发展的一个方向。

参考文献

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油液监测仪器 篇7

直至20世纪80年代, 油液监测技术虽然在国内外得到成功应用, 但仍不能如性能监测和振动监测那样得到国际工业界的认可。时至今日, 经过近60余年的发展, 它已经被业界认可为一个独立的技术领域。其主要标志如下。

1.油液监测的技术内容已进入国际标准

国际标准化组织 (ISO) 在2006年颁布了两个与油液监测直接相关的标准:ISO/DIS 18436-4和ISO/NP 18436-5。这两个标准是由ISO的“机械振动与冲击技术委员会” (TC108) 之下的“机器状态监测和预诊断分会” (SC5) 的委员们审查表决通过的。两个标准分别规定了从事油液监测技术工作的现场技术人员和试验室分析人员的培训课程和认定标准。油液监测的技术规范进入国际标准, 说明它的成熟性和被认定。

2.油液监测的单元技术和技术结构已基本确定

经过多年技术开发成果的积累和工业应用的实际考验, 至今已形成比较成熟的通用型油液监测技术结构。一个油液监测技术的基本组合是由原子光谱分析技术、红外光谱分析技术、铁谱技术、颗粒计数技术和润滑油理化分析技术 (如黏度、闪点、总酸值等) 所组成。对于特殊专业的监测对象可添可减。以上五大项技术由一个计算机系统控制。不但形成一个数据共享的局域网, 而且通过系统软件中的数学模型、诊断方法乃至专家系统, 对分析结果做出智能性的分析判断和评价。评价结论包括两大部分, 即润滑剂 (包括液压油) 的理化指标、润滑性能、衰变程度、添加剂变化、污染程度和机械设备摩擦副的磨损元素、磨损状态、失效部位、磨损类型等设备磨损情况的评价。

3. 油液监测技术已进入市场运作

商业化的油液监测公司已经出现多年, 并得到快速发展。在美国、英国、澳大利亚等工业发达国家, 油液监测的商业公司在上世纪80年代就已成立和发展, 承担着大量由各行业企业所委托的油液分析业务, 油液监测技术进入市场运作。当时, 我国的油液监测技术装备只作为大型工业企业、研究院所、高等院校、国防单位内部的科技手段, “内向性”和“封闭式”地开发和应用。如今, 在北京、广州、上海、天津等地已成立了多家通过国家或地方技术监督局审查、经工商局注册登记的商业化油液监测公司或技术中心, 有的甚至获得国际认证机构的认证。它们承接着大量包括许多国际知名品牌跨国公司在内的企业外委油液监测订单, 按国际规范进行操作, 出具报告, 并对分析结果承担法律责任。在按市场游戏法则运作的过程中, 这些油液监测专业企业自身也得到发展。

二、油液监测技术已取得丰硕学术研究和工程应用成果

我国科技工作者和工程技术人员在油液监测领域的成就, 如同其他领域一样, 可以归纳为科技开发和工程应用两大方面。在科技开发的硬件方面, 独立研制了铁谱仪、铁量仪、各种快速分析仪及集成的油液监测系统等。在软件方面, 各行业开发了适用的计算机诊断系统乃至专家系统。许多国有大中型企业已将油液监测作为生产链的节点, 纳入日常程序。油液监测技术也在国防现代化建设中发挥了重要作用。从我国第一篇有关油液监测技术研究论文在首届国际铁谱技术会议上宣读和在国际《WEAR》期刊上发表之后, 大量反映油液监测科技研究和工程应用成果的论文在国内外专业期刊上陆续发表。有关油液监测技术的学术著作已有10余册出版发行。油液监测技术已成为高等院校本科生和研究生的选修课程。由高等院校、科研院所及厂矿企业承担的油液监测理论、技术和应用研究成果在国家、省部级的诸多奖项中获奖。至今, 我国已有近800个单位和部门装备了油液监测技术, 遍及机械、交通、铁路、航空、冶金、石油、化工、采矿、煤炭、教育乃至军事装备系统, 产生可观的经济、社会乃至国防效益。工程应用的广泛和有效是我国有别于其他工业发达国家油液监测技术发展的特点。由全国油液监测技术委员会 (原全国铁谱技术委员会) 主持, 曾对我国98个以铁谱技术为主、应用油液监测技术的单位进行了调查。根据所提供财务报表, 其中48个工矿企业在5年期间, 因应用油液监测技术增产3 815万元, 节支8 451万元, 这样取得直接经济效益约1 226亿元。

根据国际通用惯例, 我国油液监测领域的科学研究和工程技术人员于2004年将原全国铁谱技术委员会正式更名为油液监测技术委员会。包括全国著名高校和各行业大型国有企业在内约150个成员单位参加活动。20多年来, 委员会召开了六次全国性学术会议, 出版了六册会议论文集, 发表了近400篇学术论文, 开展了企业调查、技术标准、专题研究等多种学术和技术活动, 特别受到厂矿企业的关注和支持, 突出了紧密结合生产实践的特色。

三、油液监测在设备工程诊断技术领域有着广泛发展前景

无论从设备维修还是从设备管理的角度, 油液监测技术从问世起就与设备工程领域结下不解之缘。它与振动分析技术一样, 同属设备工程的主流诊断技术。在应用操作上, 它们可以联合使用, 发挥各自优势, 实现优势互补。

来自对美国核电站系统的750台设备滚动轴承的失效监测调查表明, 单独采用油液监测技术的占40%, 单独采用振动监测的占33%, 二者综合利用的占27%。振动分析能监测出3个月内的轴承失效, 而油液监测可以提前到18个月前, 诊断出轴承的早期异常磨损。油液监测在经济上可以得到6倍于投入的回报。我国数10年的生产实践也表明, 油液监测在设备工程诊断技术领域中已经扮演了独特和重要的角色。

四、油液监测沿着技术创新和工程应用两个方向继续不断发展

油液监测仪器 篇8

关键词：油液监测技术,状态监测,预知维修

一、预知维修

预知维修是根据设备的日常点检、定期检查、状态监测和诊断提供的信息, 经过统计分析、处理, 来判断设备的劣化程度, 并在出现故障前有计划地进行适当的维修。该种维修体制根据设备的实际技术状态确定维修期限, 不固定拆检分解的范围, 通过不断定量分析监测的某些参数和状态数据及其变动量来确定最佳的维修时机和维修内容。其比事后维修有着很大的先进性, 并且比定期维修制也更合理, 具有以下优点: (1) 保证设备的安全运转; (2) 合理确定维修时间, 延长设备机件的使用寿命; (3) 大幅度降低维修保养费用; (4) 减少零备件及易耗品的用量和库存; (5) 提高施工生产过程中的科学管理水平。

二、润滑油监测技术在实施预知维修中的作用

进行预知维修的首要工作是对机械设备开展状态监测工作, 只有这样, 才能进一步为修理提供信息与依据。开展状态监测需要使用先进的监测仪器设备, 以这些仪器设备的应用积累大量详实的监测数据及故障信息, 获得机械故障发展的趋势性规律, 从而进行故障预报。设备站化验室配备运动黏度、水分、酸值等检测仪器及先进的状态监测仪器铁谱仪。以润滑油监测分析技术为基础, 采取灵活方便的工作方法, 与设备管理及操作人员常沟通联络, 了解设备运行情况, 酌情安排检查时间和部位, 较成功地开展了商二注注水泵的预知维修工作。

三、以润滑油监测技术为基础实施重要机械设备预知维修

润滑油监测技术是设备状态监测与故障诊断的主要方法, 也是开展预知维修的基础工作之一。设备站以盘三注、盘四注、商二注、临南二号注的注水泵为主要监测对象, 对上述单位的注水泵润滑油进行监测。润滑油的监测主要包括两方面内容:一是对润滑油液本身理化性能的分析;二是润滑油液中不溶物质 (主要是磨粒) 的分析, 包括光谱分析、铁谱分析和颗粒计数污染度分析等, 它是监测摩擦副本身工作状态的重要手段。目前, 设备站开展运动黏度和水分等指标的理化性能分析及铁谱分析, 从设备的原理、结构及实际运用特点出发, 制定了对注水泵有针对性的一套润滑油检测分析流程 (见图1) , 收到了良好的效果。下面列举几个注水泵润滑油监测实例。

1. 实例一

(1) 相关监测信息 (见表1)

(2) 数据及分析

理化分析:黏度、酸值等主要指标都未见异常。水分指标不断增大, 2008年3月建议查找进水点并更换润滑油, 如果没有条件可先过滤。同年4月增长到0.13%, 严重超过换油指标。

(3) 结果及说明

(1) 建议仔细查找进水点, 修理后更换润滑油。经检查发现管线穿孔, 冷却水进入润滑油, 造成润滑油含水, 维修后更换了润滑油。2008年4月30日取样加密检测润滑油, 检测结果显示润滑油内仍含少量水, 认为是管线内润滑油中的水, 建议过滤润滑油。同年5月5日再次检测润滑油, 结果显示无水。证明设备维修后正常, 已没有进水点。

(2) 本实例通过润滑油液本身理化性能的分析, 及时发现异常情况, 确保了设备润滑状况良好。

2. 实例一

(1) 相关监测信息 (见表2)

(2) 数据及分析

铁谱分析:从2008年2月份开始出现异常磨损情况, 但不明显, 建议该单位密切关注设备运转情况。同年3月份DL值继续增加, 分析谱片发现沉积链粗大, 有大量片状疲劳磨粒、Fe3O4磨粒, 表明存在严重润滑不良, 局部干摩擦出现高温, 有少量摩擦聚合物, 说明在摩擦副接触的高应力区, 润滑油分子发生聚合反应而生成聚合物, 一般是过载高温的标志, 因此建议商二注检修滑道和十字头, 2008年3月底泵站回复, 经检查发现2号泵一滑道间隙明显增大, 由于在不解体的情况下, 无法观察到滑道及十字头销子的情况。为确保设备润滑油质量和提高判断准确性, 建议换油, 换油5天后, 2008年4月14日取样检测DL值达到94.9, 同年5月20日DL值为136.4, DL值在较短的时间内就回到了高值。表明设备肯定有异常磨损状况发生。因此建议如果有条件应拆机检查维修, 没有条件则密切关注设备运转情况, 如发现温度、振动、噪声等指标异常, 立即停泵。

理化分析:黏度、酸值及水分等主要指标都未见异常。

(3) 结果及说明

(1) 2008年6月5日晚, 小班职工巡检时2号泵突发异常响声, 立即停泵。第二天检查发现, 一道滑道十字头销子轴承损坏, 且该滑道曲轴联杆大头侧面磨损严重。如果发现不及时, 可能会引起曲轴、泵体变形报废。

(2) 与上个例子不同, 理化分析的数据没能有效反映出设备的故障, 这与理化检测仅反映润滑油品质有直接关系。

(3) 本实例中通过DL值的变化趋势和对异常磨粒表面特征的分析, 在判定故障的具体部位及磨损失效形式上起了决定性作用。

3. 实例三

(1) 相关监测信息 (见表3)

(2) 数据及分析

铁谱分析:2008年6月17日商二注6号泵, 直读数据DL值125, 谱片显示沉积链粗大、浓密, 有大量的疲劳磨粒和桔红色颗粒状Fe2O3磨粒, 同时可观察到暗金属氧化物, 判断设备存在异常磨损现象, 建议检查设备。同年7月2日检测DL值上升到156.2, 建议停机检查设备, 并根据2号泵的经验可检查曲轴端。

理化分析:黏度、酸值及水分等主要指标都未见异常。

(3) 结果及说明

(1) 2008年7月7日检查发现6号泵的四个联杆大头可沿曲轴轴向活动。该单位立即进行了解体检查, 发现该泵十字头销子和轴承接触面严重磨损, 瓦轻微磨损, 西一道滑道和十字头拉伤, 若不及时进行大修, 可能会引起变形报废, 造成更大损失。

(2) 预知维修的成功和设备使用单位认真负责的工作态度与积极配合是分不开的。

四、结论

由以上三个润滑油监测实例可以得出以下结论。 (1) 润滑油液监测技术在预知维修中有重要的基础作用。 (2) 润滑油监测中理化是基础, 铁谱是核心, 两者有机结合, 同时又具有相对独立性。铁谱技术可对磨粒的形状、尺寸、颜色、数量及粒度分布等方面进行检测, 能获得大量丰富的故障隐患信息, 尤其适用较大磨粒的检测, 对设备实际磨损状况作出最后判定的落脚点应是铁谱分析。特别当表面疲劳磨损、粘着磨损为设备主要的磨损失效形式时, 铁谱分析的主导作用更明显。

参考文献

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油液监测仪器 篇9

1 油液监测技术的工业原理

油液监测技术是通过分析被监测机械设备在用润滑油的性能变化和油中磨损颗粒的情况, 获得机械设备的润滑和磨损颗粒状态的信息, 从而评价机械设备的运行工况和对其故障进行预测并确定其故障原因、类型和部位的技术。润滑油相当于机械设备正常运行的“血液”, 其非正常状态将引起机械设备在运行过程中的故障, 从而导致工业生产不能正常运行。据美国麻省理工学院的有关研究和统计, 在机械设备的故障中, 70%是由于摩擦副表面磨损或腐蚀造成的, 而美国每年国民生产总值的6~7%用来修理由于磨损所造成的机械故障。油液中的污染物质主要为磨损杂质和变质产物两类, 相应地, 油液监测技术也主要包括磨损微粒分析技术和润滑油分析技术两部分, 前者通过分析油中携带的磨损微粒的尺寸、形貌、成分和浓度等指标来实现机器摩擦学状态的有效监测和故障诊断;后者通过监测油品的物理和化学性能指标的变化程度来检测机械设备的润滑状态和识别机器因润滑不良引起的故障, 识别机器因润滑不良引起的故障。这两部分各有侧重又相辅相成, 结合起来就得到了相对完整的监测结果, 达到了预定监测目的。

2 油液监测技术在舰船装备维修中的应用

2.1 油液监测技术在舰船装备维修中的应用现状

大量事实表明, 石油化工、钢铁冶炼、发电、制造等行业已经将油液监测技术应用于日常的设备维护中, 对机械设备故障的及时正确的检测和维修才能保障其正常运转, 但在此过程中, 巨额的维修费用和停机所造成的生产损失, 占据了越来越高的生产成本, 维持机械设备的正常运行日渐成为一个非常重要的问题。设备在高速运转过程中, 会产生摩擦和高温, 摩擦颗粒会影响设备的运转, 高温能导致润滑油自身的变性, 间接的影响设备的运转情况, 我们应用油液监测技术判断设备的工作状态时, 应该全面正确的评估油液携带的信息, 一是设备的磨损状况, 二是设备的油的性质及其润滑程度, 两者对设备的维护保养有着重要意义。

2.2 油液监测技术在舰船装备维修中的监测指标

在利用油液监测技术监测舰船装备时, 我们运用的检测手段主要有理化分析、光谱分析、铁谱分析和油液污染度分析等。常规的理化分析主要粘度 (油品牌号和油品质量的重要指标) 、闪点 (油品蒸发倾向和安全性的指标) 、水分 (测定滑油是否被水污染的重要指标) 、总酸值TAN和总碱值TBN (滑油氧化变质程度和添加剂耗损程度的重要指标) 。光谱分析是可以利用光谱仪快速准确检测润滑油中的各种特征元素的浓度。铁谱分析技术是一种很重要的机械设备润滑油监测技术, 可以较早期的发现设备的故障隐患及对其故障机理进行有效分析, 可以对润滑油中磨损颗粒的数量、大小、形貌、材质和粒度分布等要素进行定性、定量分析。水分、总酸值TAN和总碱值TBN是检测滑油是否受到污染的重要指标。通过对润滑油的监测, 我们可以了解到机器的磨损状态和趋势, 积累数据, 确定合理的换油周期, 指导机械设备的集中检修阶段, 方便管理。

2.3 油液监测技术在舰船装备维修中的检测对象

舰船监测对象主要是摩擦副和油污染, 具体应该包括以下几个方面:1) 气缸套与活塞组, 其磨损形式是活塞环、活塞与气缸套之间沿滑动磨损, 主要表现为粘着磨损、磨料磨损、摩擦化学磨损等形式;2) 连杆大端轴承及小端轴承、气阀与气阀座、凸轮与滑轮、曲轴主轴承、传动齿轮组等, 其磨损形式主要是滑动磨损, 表现形式为疲劳磨损、磨料磨损和粘着磨损等。3) 气阀与气阀座, 其容易在高温、高压和干摩擦、半干摩擦条件下, 产生严重磨损;4) 凸轮与滚轮, 主要磨损形式为滚动磨损, 表现形式为凸轮工作表面被擦伤、拉毛或表面金属层剥落。5) 机械设备滚滑复合磨损;6) 油污污染, 其主要形式主要为制造和生产过程中, 侵入污染物和内部磨损颗粒及维修中产生的颗粒。例外水、微生物、气体和油温过高也会对机械设备产生不良影响。

对要进行演习或其他运作的舰船在使用前, 要先进行上述几个方面的检测, 一旦发现情况立即通报上级主管部门并建议进一步检修。对返航的舰船也要进行积极的检测, 有研究表明[3], 在对某舰进行检测时发现, 有海水泄露到润滑油内, Na含量高达320ppm, 此时要立即清洁油舱并重新换油, 此舰返港后继续进行监测, 并进一步与油料部门协调, 提供检验报告, 通过各部门的积极配合顺利完成舰船任务。

3 小结

油液监测技术是一门交叉学科, 综合了机械学、系统科学、计算机等多个专业, 应用了理化分析、光谱分析、铁谱分析和油液污染度分析等多种分析手段。我国对油液监测技术进行了不断研究, 取得了很大的进步, 有效的应用到了船舰监测中, 但我们在看到其优点的同时也要看到不足, 相互借鉴各行业的油液监测技术, 尽量减少其在应用过程中的故障。目前, 全世界各国油液技术人员都在积极研究如何在设备运行中或基本不拆卸的情况下, 对设备可能发生的故障进行预测和预维修, 保证机械设备能够安全、高效、节能的运行。我们坚信, 油液监测技术将会有更好的发展和应用。

摘要：本文简述了油液监测技术的基本原理, 明确了润滑油在机械设备磨损和污染监测中的重要作用, 其重要指标指导着对舰船装备的诊断和维修, 探讨了油液监测技术在舰船装备的应用, 有效避免了故障的发生, 对舰船装备的正常运转、任务的顺利完成有着非常重大的意义。

关键词：油液监测技术,舰船装备,维修,应用

参考文献

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