機(jī)器潤(rùn)滑油液中的磨粒分析技術(shù)是人們了解機(jī)器內(nèi)部磨損工況的一種有效手段。鐵譜技術(shù)作為一種較好的油檢測(cè)手段，已被不少工業(yè)部門(mén)所接受，也在摩擦學(xué)研究領(lǐng)域中得到應(yīng)用。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，人們更習(xí)慣用一個(gè)或幾個(gè)定量參數(shù)值來(lái)表征機(jī)器磨損特征并以此反映機(jī)器的磨損工況，因此近年來(lái)，人們?cè)阼F譜技術(shù)以及其它形式的油液含鐵量定量分析技術(shù)方面作了許多探索和研究。鐵量?jī)x的出現(xiàn)，為我們提供了一種可供工程應(yīng)用的高精度油液含鐵量定量分析手段。為驗(yàn)證鐵量?jī)x的工作效果，進(jìn)行了與鐵譜儀的定量分析對(duì)比試驗(yàn)。
(一)磨合期對(duì)比試驗(yàn)
機(jī)器磨合期對(duì)比試驗(yàn)油樣取自工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)箱和變速箱，采樣工況見(jiàn)表1。
表1、磨合期油樣對(duì)比試驗(yàn)
采樣順序123457
采樣工況空轉(zhuǎn)試車行駛試車工作行駛駕駛訓(xùn)練
工作時(shí)間(h·min)0:151:303:355:057:009:20
行駛公里(km)31120395575
圖1、鐵譜儀和鐵量?jī)x油液檢測(cè)結(jié)果曲線圖
對(duì)采集到的油樣分別在YTZ-5型直讀式鐵譜儀和TTL-3型鐵量?jī)x上進(jìn)行測(cè)試，其中在直讀式鐵譜儀上讀出DL和DS值，在鐵量?jī)x上讀出PQ值，并測(cè)出。
對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其中Is=DL2-DS2，將這些結(jié)果繪成曲線見(jiàn)圖1。
從圖1可看出，鐵量?jī)x讀數(shù)PQ和鐵譜儀讀數(shù)DL、DS、Is有著很好的一致性，從圖中還可以看出，從第3次油洋以后，發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損趨于平穩(wěn)，而鐵量?jī)x的PQ曲線反映出的變化更明顯。
從以上分析可知，鐵量?jī)x的定量分析指標(biāo)和鐵譜儀有著很好的一致性，而且當(dāng)油液中出現(xiàn)異常大粒子時(shí)，PQ值會(huì)產(chǎn)生劇烈變化，因而對(duì)機(jī)器異常工況有很高的檢測(cè)靈敏度。
(二)異常期對(duì)比試驗(yàn)
水泥球磨機(jī)齒輪箱出現(xiàn)故障(第4點(diǎn)后)過(guò)程中油樣定量分析的對(duì)比結(jié)果。所取油樣的鐵譜定量分析由YTZ-5型直讀鐵譜儀完成。該齒輪箱從第4次采樣后一軸承損壞。從油樣定量分析結(jié)果來(lái)看，鐵譜儀的DL+DS曲線和鐵量?jī)x的PQ曲線都顯示出了油樣中磨屑含量的增加，但鐵量?jī)x給出的PQ曲線的變化率要高得多，這是因?yàn)殍F譜儀采用光學(xué)原理測(cè)定油液中磨屑多少，不能像鐵量?jī)x那樣，對(duì)油樣中出現(xiàn)的大磨屑給予“放大”讀數(shù)，而且這種“放大”作用隨大磨屑尺寸的增大而大大增強(qiáng)，這就提高了鐵量?jī)x對(duì)機(jī)器異常工況的反映能力。
2、故障期油樣檢測(cè)結(jié)果對(duì)比曲線
可見(jiàn)，鐵量?jī)x和鐵譜儀在對(duì)油樣定量分析方面，有很好的一致性，且鐵量?jī)x對(duì)油液中大磨屑尤為敏感，其讀數(shù)精度高，檢測(cè)誤差小，加上操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，表明鐵量?jī)x適于各種機(jī)器的油液含鐵量監(jiān)測(cè)，可為預(yù)報(bào)設(shè)備故障，確定機(jī)器最佳換油周期，控制新產(chǎn)品磨合周期等工作提供準(zhǔn)確的技術(shù)依據(jù)。
2、風(fēng)機(jī)齒輪箱潤(rùn)滑在線監(jiān)測(cè)
風(fēng)電機(jī)組是風(fēng)力發(fā)電的核心設(shè)備，其投資約占總投資的70%。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于安裝在野外幾十米高空，不便于進(jìn)行油液取樣離線分析，因此在線監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為新的前沿技術(shù)并加以推廣。未來(lái)的技術(shù)提升已將診斷監(jiān)測(cè)，預(yù)放性維修，改善可靠性作為主要目標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)通常每半年取樣分析一次來(lái)對(duì)潤(rùn)滑油狀態(tài)監(jiān)測(cè)，就是指利用實(shí)驗(yàn)室的物理化學(xué)分析技術(shù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組正在使用的潤(rùn)滑油樣品進(jìn)行綜合分析,獲得設(shè)備潤(rùn)滑與磨損狀況的信息，并據(jù)此預(yù)測(cè)設(shè)備磨損過(guò)程的發(fā)展，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障或預(yù)防故障的發(fā)生。但所需設(shè)備價(jià)格昂貴，取樣環(huán)境惡劣，取樣難度很大，分析費(fèi)力費(fèi)時(shí)，測(cè)量結(jié)果的獲得具有較大的滯后性。近年來(lái)，各項(xiàng)油液在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展迅猛，它很好克服了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室離線分析方法成本高，操作復(fù)雜，測(cè)量樣本點(diǎn)有限的不足，成為新一代油液監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要方向。
潛在的隱患
齒輪早期磨損，疲勞損傷。
潤(rùn)滑油被污染，潤(rùn)滑不良。
解決方案
實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)：
磨損金屬顆粒數(shù)量。
潤(rùn)滑油品質(zhì)。
水份含量。
粘度。
油溫。
相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品：
亞泰風(fēng)電油液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
3、工程機(jī)械液壓油污染的原因及控制
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和革新，機(jī)電液一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械上的應(yīng)用得到了廣泛的發(fā)展，液壓系統(tǒng)工作性能的好壞，直接影響工程機(jī)械的作業(yè)性能。在液壓系統(tǒng)中，液壓油是傳遞動(dòng)力和信號(hào)的工作介質(zhì)，同時(shí)還起到冷卻、潤(rùn)滑和防銹的作用。液壓油污染嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致液壓元件磨損加劇出現(xiàn)故障，使液壓系統(tǒng)工作性能變壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，液壓系統(tǒng)故障中70%以上的故障是由于油液污染而造成，其中75%以上是固體顆粒的污染。
1液壓油污染的原因及危害
1.1液壓油氧化變質(zhì)
工程機(jī)械在工作時(shí)，液壓系統(tǒng)由于各種壓力損失產(chǎn)生大量的熱量，使系統(tǒng)液壓油溫度上升，系統(tǒng)溫度過(guò)高時(shí)液壓油容易氧化，氧化后會(huì)生成有機(jī)酸，有機(jī)酸會(huì)腐蝕金屬元件，還會(huì)生成不溶于油的膠狀沉淀物，使液壓油的粘度增大，抗磨性能變差。
1.2 液壓油中混入水分和空氣
液壓油新油有吸水性，含有微量水分;液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)系統(tǒng)溫度降低，空氣中的水氣凝結(jié)成水分子混入油中。液壓油中混入水分后，將降低液壓油的粘度，并促使液壓油氧化變質(zhì)，還會(huì)形成水氣泡，使液壓油的潤(rùn)滑性能變差還會(huì)產(chǎn)生氣蝕。液壓油能溶解部分空氣，有時(shí)還會(huì)吸入氣泡?？諝饣烊胍簤河椭锌杉涌煲簤河脱趸冑|(zhì)，還會(huì)引起噪聲、氣蝕、振動(dòng)等。
1.3 液壓油中混入顆粒污物
液壓系統(tǒng)及元件在加工、裝配、儲(chǔ)運(yùn)中將污物混入系統(tǒng)中;使用中漏氣或漏水后形成不溶物;使用中金屬零部件磨損后產(chǎn)生的磨屑;空氣中灰塵的混入等，這些都易形成液壓油中的顆粒污物。液壓油中混入顆粒污物，容易形成磨料磨損，降低液壓油的潤(rùn)滑性能，冷卻性能。固體顆粒污染的原因有以下幾種：
(1) 液壓系統(tǒng)本身原有殘留雜質(zhì)，如制造裝配過(guò)程中產(chǎn)生的，又未得到徹底清除;
(2) 新油中含有雜質(zhì)，因?yàn)橛鸵毫鹘?jīng)的油管和儲(chǔ)存油液的油桶含有雜質(zhì);
(3) 野外露天作業(yè)環(huán)境惡劣，各種飛揚(yáng)的物質(zhì)顆粒浸入液壓系統(tǒng);
(4)液壓系統(tǒng)維護(hù)時(shí)拆裝元件和管路等過(guò)程中造成污染物的侵入，或加油、換油時(shí)使用了不潔的過(guò)濾容器帶進(jìn)的污染物等;
(5)來(lái)自機(jī)械摩擦、變形和化學(xué)反應(yīng)等方面的污染。
2 液壓油污染的控制
為保證工程機(jī)械的作業(yè)性能，就必須保證液壓系統(tǒng)正?？煽康墓ぷ?，要保證液壓系統(tǒng)正常可靠的工作，必須對(duì)液壓油污染進(jìn)行控制。
2.1 控制液壓油的工作溫度
液壓油工作溫度過(guò)高對(duì)液壓系統(tǒng)的工作元件不利，同時(shí)會(huì)使液壓油加速氧化。一般機(jī)械液壓系統(tǒng)的工作溫度最好控制在65℃以下，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)工作溫度以控制在80℃以下?？刂埔簤河偷墓ぷ鳒囟戎饕菍?duì)液壓系統(tǒng)的冷卻器性能的控制，整個(gè)液壓系統(tǒng)液壓油油量的合理控制，液壓系統(tǒng)元器件負(fù)荷及轉(zhuǎn)速的控制。
2.2 元件和系統(tǒng)在加工和裝配過(guò)程中進(jìn)行清潔
元件在加工制造中，每一工序都必須對(duì)加工中殘留的污染物進(jìn)行凈化清除;元件裝配前必須進(jìn)行清潔處理，裝配后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清潔和檢驗(yàn);油箱和管道在去除毛刺、焊渣等污染物后，需進(jìn)行酸洗以去除其表面氧化物;對(duì)初裝好的液壓系統(tǒng)作循環(huán)沖洗，并定時(shí)從系統(tǒng)中取樣分析，循環(huán)沖洗直至系統(tǒng)清潔達(dá)到要求。
2.3 防止污染物混入液壓系統(tǒng)
油箱要合理密封并裝設(shè)高效能的空氣濾清器以防止塵土、水分的進(jìn)入;注入新油必須經(jīng)過(guò)有效的過(guò)濾，系統(tǒng)的回油也應(yīng)進(jìn)行有效的過(guò)濾;管路接頭等連接處密封嚴(yán)密，防止塵土、水分和空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng);活動(dòng)件(如液壓缸活塞桿端)必須裝有防塵密封裝置。
2.4 液壓油的過(guò)濾和凈化
液壓油過(guò)濾器(濾油器)是液壓系統(tǒng)中控制油液污染的重要元件，濾油器的應(yīng)用必須保證過(guò)濾精度符合系統(tǒng)的使用要求，由流體阻力引起的壓力損失應(yīng)盡可能小，并應(yīng)具有足夠的油垢容量;定時(shí)對(duì)濾油器進(jìn)行檢查和凈化。液壓系統(tǒng)油液的污染度隨著外界污染顆粒侵入率和系統(tǒng)內(nèi)各種磨損顆粒數(shù)的增加而增大，隨著過(guò)濾比的增大而減小，因此合理選擇過(guò)濾比可有效地降低系統(tǒng)的污染度。固體顆粒是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)污染的主要來(lái)源，通過(guò)合理選擇濾油器的過(guò)濾比是控制系統(tǒng)污染的主要措施。
2.5 定期檢查和更換液壓油
液壓油在使用過(guò)程中，污染物的侵入會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)造成不良的影響，要對(duì)液壓油污染進(jìn)行有效的控制，必須定期對(duì)各密封處、接頭處進(jìn)行檢查處理，對(duì)液壓系統(tǒng)的液壓油進(jìn)行檢查分析，還要定期更換液壓油。更換液壓油時(shí)必須將舊液壓油放凈，整個(gè)液壓系統(tǒng)必須先清潔后，再注入新的液壓油。
2.6 采用液壓油污染度的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)
在工程機(jī)械上采用液壓油監(jiān)測(cè)，可隨時(shí)監(jiān)測(cè)液壓油在使用過(guò)程中的品質(zhì)，而且能及時(shí)準(zhǔn)確地通過(guò)顯示器顯示污染等級(jí)及相應(yīng)的原因，即使在工作人員沒(méi)有觀測(cè)到顯示器顯示的情況，當(dāng)污染度達(dá)到相應(yīng)的級(jí)別時(shí)，報(bào)警裝置也會(huì)進(jìn)行分級(jí)報(bào)警，以確保工程機(jī)械在使用中液壓油性能及品質(zhì)的良好性。
4、潤(rùn)滑油在線監(jiān)測(cè)的意義
通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑油污染狀況進(jìn)行在線檢測(cè)，進(jìn)行按質(zhì)換油措施，不僅能節(jié)省巨大的不必要開(kāi)支，還能獲得其他一系列的巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，研究潤(rùn)滑油在線檢測(cè)技術(shù)具有重大意義：
(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油品質(zhì)，確定最佳換油期，減少油液消耗，降低失效油液排放。
近年來(lái)，許多企業(yè)及科研單位已充分認(rèn)識(shí)到通過(guò)檢測(cè)油液品質(zhì)來(lái)確定換油周期的重要性，通過(guò)油液品質(zhì)關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)定，獲取最佳的換油期，實(shí)現(xiàn)按質(zhì)換油。按質(zhì)換油可大大降低費(fèi)用。更重要的是能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)油液的失效信息，及時(shí)換油，提前采取措施予以消除，從而避免造成因?yàn)橛鸵菏?lái)的重大損失。
根據(jù)公開(kāi)資料顯示，濟(jì)南某汽車運(yùn)輸有限公司對(duì)在用油液質(zhì)量檢測(cè)已有了較大的發(fā)展，并取得了一定的成效。對(duì)汽車在用油液開(kāi)展進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，實(shí)行按質(zhì)換油后，汽車技術(shù)狀況良好，機(jī)油消耗下降了 8.9%～51%。汽運(yùn)公司在下屬的安豐運(yùn)輸公司車輛試行對(duì)在用油液進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)行按質(zhì)換油，使換油周期平均提升了1/3，機(jī)油消耗下降25%。
根據(jù)中國(guó)汽車協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，在2007-2008 年度中，中國(guó)油液消耗量超過(guò) 700萬(wàn)噸，其中54%為車輛消耗。據(jù)此計(jì)算我們可以知道，在車輛行業(yè)中，如果實(shí)現(xiàn)按質(zhì)換油技術(shù)，一年全國(guó)可以節(jié)省 124.74 萬(wàn)噸，同樣這也是每年能夠減少的排入自然環(huán)境中的油液，在一定程度上緩解了當(dāng)前的環(huán)境惡化壓力。有資料表明，我國(guó)每年消耗的內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑油占潤(rùn)滑油年消耗量的40%以上。實(shí)行按質(zhì)換油，對(duì)節(jié)省油料、節(jié)約能源、提高內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)水平和使用壽命，都是非常重要的。
(2)減少動(dòng)力的維修費(fèi)用及停車維修時(shí)間，延長(zhǎng)使用壽命。
按質(zhì)換油，克服了固定換油期的缺點(diǎn)，對(duì)于工作于惡劣環(huán)境條件下的車輛，準(zhǔn)確的判斷換油時(shí)間。減少了因油液失效而帶來(lái)的機(jī)械設(shè)備損壞，從而減少了維修費(fèi)用，延長(zhǎng)了機(jī)械設(shè)備的使用壽命。根據(jù)國(guó)內(nèi)外調(diào)查結(jié)果顯示，按質(zhì)換油除節(jié)約了油液費(fèi)用外，可提高機(jī)械設(shè)備的完好率及減少由于磨損而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是節(jié)約油液費(fèi)用的5倍。
(3)提高車輛使用性能，促進(jìn)汽車技術(shù)發(fā)展。
汽車技術(shù)發(fā)展的方向是智能化、人性化，減少勞動(dòng)力消耗。將油液檢測(cè)工作自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油液品質(zhì)，便于車輛使用者輕松掌握車輛潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行狀況，能夠提高汽車的使用性能，促進(jìn)汽車技術(shù)的發(fā)展。
