油液分析技術,是通過對潤滑油中所含金屬磨粒的氣相色譜、紅外譜、光譜和鐵譜等進行分析,獲取機器的潤滑和磨損的狀態信息,用以評判機器的磨損狀況、預報故障或者確定故障的部位、原因和類型等的一項技術。鐵譜分析是目前廣泛使用的一項油液分析技術。應用鐵譜分析技術可以在機器不停機、不解體的情況下,利用高強度梯度磁場,將機器的摩擦副產生的磨粒從潤滑油中分離出來,并按其尺寸大小順序排列對磨粒進行定量的分析,從而獲得有關磨損狀態的各種信息。應用實例如下。
實例:
利用鐵譜分析技術確定道依茨柴油機的換油周期及對其進行故障診斷CC21、CA25、CA30、CC42型振動壓路機、S1502型攤鋪機和30kW發電機組等機械設備的動力,都采用了道依茨系列風冷柴油機。由于工程機械的工作環境惡劣(如噪聲大、振動源多、外界干擾明顯),使用常規不解體的診斷方法很難得到準切的診斷結果,同時,停機拆檢的費用又很高,所以應當采用實用、有效而且易行的鐵譜分析方法。
按照道依茨系列風冷柴油機說明書的要求,應該每隔200h換一次機油,但在換油時發現,由于其運行的工況不同,其機油的使用狀況差異很大,有的已經變質,而有的卻沒有發生多大變化,仍可正常使用。由于施工中工程機械配套的道依茨柴油機數量多,換油成本很高,于是我們利用鐵譜指標(磨粒濃度WPC、大小磨粒數之比DL/DS、磨損烈度IS),并結合油液的黏度、含水率和酸度等常規理化指標,對其制定了換油標準(見表1),當運行中的柴油機油的任何一項指標達到了換油標準時,都應立刻更換新油。
表1 道依茨柴油機用的柴油機油的換油標準
項目 | 換油標準 | 項目 | 換油標準 |
含水率 > | 0.2%(重量比) | 大小磨粒數之比 > | 3 |
運動黏度變化 > | +25%或-15% | 大磨粒濃度WPC > | 15 |
酸值增加值 > | 2.0mgKOH/g | 磨損烈度IS > | 15 |
采用新的換油周期,在保證柴油機正常潤滑的條件下,有的機器(如攤鋪機)的換油周期最長一次可延長至2個月(總工作臺時接近400h),而有一臺CC21型振動壓路機,由于其柴油機比較老舊,故機油變質較快,磨損烈度較大,因而在施工旺季工作集中的時候,換油周期最短時只有100h(見表2)。
表2 CC21型振動壓路機油液監測數據
取樣日期 | 大磨粒讀數DL | 小磨粒讀數DS | 磨損烈度IS | 磨粒濃度WPC | DL/DS | 結論 |
2002.6.2 | 7.20 | 3.40 | 40.28 | 5.30 | 2.1176 | 可繼續使用 |
2002.6.15 | 14.30 | 4.40 | 185.13* | 9.35 | 3.2500* | 換油 |
2002.7.1 | 16.60 | 10.40 | 167.40* | 13.35 | 1.5961 | 換油 |
2002.7.13 | 9.80 | 3.40 | 84.48 | 6.60 | 2.8824 | 可繼續使用 |
2002.7.22 | 11.70 | 5.70 | 104.40 | 8.70 | 2.0526 | 可繼續使用 |
2002.8.9 | 22.70 | 15.10 | 287.28* | 18.90* | 1.5033 | 換油 |
2002.8.15 | 33.90 | 17.20 | 853.37* | 25.55* | 1.9709 | 換油 |
2002.8.27 | 18.70 | 15.30 | 115.60 | 17.00* | 1.2222 | 換油 |
2002.9.9 | 44.30 | 14.50 | 752.24* | 29.40* | 3.0551* | 須進一步檢查 |
柴油機主要摩擦副的磨損狀態可通過油樣中某種元素磨粒的多少來決定。例如,Fe:主要顯示氣缸套、曲軸、齒輪等的磨損;Cu、Pb:主要顯示主軸瓦、連桿軸瓦的磨損;Cr:主要顯示第一道鍍鉻活塞壞、活塞銷的磨損等。如果鑄鐵磨粒較多,說明多為氣缸套異常磨損;若出現合金鋼磨粒,則說明正時齒輪損壞或者曲軸磨損等。但在實際應用鐵譜技術對柴油機進行檢測時,在顯微鏡下很難分辨出是鑄鐵磨粒還是合金綱磨粒。我們采用加熱箱將譜片加熱至330℃,此時的鑄鐵磨粒顏色變為草黃色,而碳鋼和低合金綱的磨粒則為藍色,這樣就能將他們分辨開了。
利用分析式鐵譜儀,能及時地掌握機器的磨損狀況,預報故障,避免異常磨損故障的發生;同時,可合理地確定機器的換油周期,節省油料,做到科學潤滑,以確保機器的使用壽命。