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磨粒在线监测方法分析与试验装置的设计.pdf 55页

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第1章绪论 第1章绪论 1.1油液监测技术概述 现代工业生产的基本特征之~是大量采用高性能、高自动化程度、高精 度、大型化的生产设备,它们的功能多、性能参数提高、工作强度加大、结 构更加复杂。各种设备互相关联,紧密耦合,形成了庞大的运转系统,以极 高的生产效率和产品品质创造价值。在这种生产条件下,对设备的工作可靠 性提出了更高的要求,因为生产系统中任何一台设备出现故障或一台关键设 备的任何一个部件失效都会导致系统不能正常工作,会造成巨大的经济损 失,甚至会导致灾难性恶果。因此,人们在努力提高设备可靠性的同时,积 极开展了机械设备诊断技术的研究,并逐步形成了一门独特的学科体系—— 设备故障诊断学。 在当今各种设备诊断技术中,以摩擦学系统思想为指导、以油品性能检 测及磨损颗粒分析为主要监测手段的油液监测技术得到了越来广泛的应用, 并己成为机械设备故障诊断最为常用和有效的诊断手段之一。 机械零部件的磨损是最常见、最主要的失效形式,为了减少机械设备中 摩擦副作相对运动时引起的磨损,通常是向运动表面之间加入润滑剂,润滑 剂起着减磨、隔振、冷却、清洗和防腐等作用。在用润滑剂中携带着非常丰 富的摩擦学状态的信息。一方面,润滑剂中含有各类微粒,它们是很重要的 信息载体,既有来源于设备摩擦副表面的磨粒,也有因润滑系统故障而导致 的油品失效产物,还有外界进入的污染颗粒,这些微粒的含量每毫升高达 lO”颗。其尺寸范围从纳米级至微米级不等;另一方面,随着设备使用时间 的延长,润滑剂本身性能衰变,从而引起设备摩擦学特性的变化,加剧了摩 擦副的磨损。因此,从油品性能检测和磨损微粒分析两方面着手,就可以全 面地评价设备的润滑状况和磨损故障,这就是油液监测技术的简要原理,它 特别适用于低速、重载、往复运动和以润滑剂润滑且以磨损为主要失效形式 的设备的监测…。 油液监测技术分为油品性能分析和磨粒分析两大类。前者包括油品理化 指标分析、红外线光谱分析等定量方法和斑点实验、油品污染度指数测定等 定性方法;后者包括磁塞检测、定量磨屑监测、光谱油料分析、颗粒计数监 测、铁谱监测技术等方法。磨粒分析是广泛应用于机械零部件的状态监测和 苎鎏翌三盔兰堡圭主垡笙苎 失效预测、采集机械运行状况信息的一项极为重要的方法。实践证明,不同 磨损期(磨合期、正常磨损期、严重磨损期)产生的磨粒具有不同的磨粒特 征,这些特征通过磨粒的数量、尺寸及分布、形貌等表征,它们反映和代表 了不同的磨损失效类型(粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损 等)。根据颗粒的材料和成份的不同可以推断磨粒的来源。所以磨粒形式及 其合成信息对于确定磨损形式和部位是非常重要的“1。。 1.2磨粒分析技术的主要方法及特点 1.2.1光谱分析技术应用特性 光谱分析技术原用于各种样品的化学成分分析。自从在方法上解决了油 质样品分析技术问题之后,便很快地被应用于机器润滑油中所含各种微量元 素浓度的测定。它以lO“(PP&O为单位表示这个相对浓度的测量结果。 内燃机润滑油中含有大量以分散相形式存在的各种微粒。这些微粒包括 零部件的磨损碎屑、润滑系统本身的异常产物,外来污染物等等。而油品中 的各磨损元素的浓度与零部件的磨损状态有关。根据光谱分析的结果就可以 一方面判断与这些元素相对应的各零部件的磨损状态,另一方面也可以诊断 与润滑系统有关的故障,从而达到诊断机器各部件技术状态的目的。 常用的光谱分析技术有发射光谱技术、原子吸收光谱技术、X一射线荧 光光谱、红外光谱技术等等。内燃机润滑油的光谱分析,主要是以发射光谱 为主要手段,它是根据物质受到电弧、火花等能量的直接激发产主光谱,而 每个元素有其固有的波长(即特征光谱线),这是发射光谱分析的定性基 础,光的强度则是定量基础。由此可见,通过发射光谱仪的测试能迅速准确 地得到润滑油中各元素的种类及含量值,再通过数据积累以及与经数据处理 所得到的规律或模式相对照,就可判断摩擦副的磨损状况。 光谱分析的特点是速度快、分析数据准确、适合于大量油样的数据采 集,但是该监测技术也有如下局限性: (1)它运用于5am以下的磨粒,对于大于59in的磨粒一般无能为力。 (2)光谱分析能监测润滑油中所含元素的浓度,反映的是所有摩擦副磨 损颗粒

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