幾乎所有機械設備都離不開潤滑, 而設備故障與潤滑失效密切相關, 雖然潤滑油可能僅占設備全部運轉費用的0.5%～1.5%, 但40%以上的機械設備故障是因為潤滑油使用不當或潤滑油質量不合格。所以必須大力推廣應用高性能潤滑油, 以延長設備換油期, 減少設備故障, 節省維修費用, 提高設備使用壽命。可以將源于潤滑油的設備故障歸于兩個方面: 即潤滑油本身的質量問題和潤滑油在使用過程中性能指標變化。必須定期監測設備用油的理化指標和潤滑油的摩擦學性能, 以便及時采取預防措施, 避免不必要的損失。
通過分析潤滑油性能參數的變化可以間接了解機械主要部位的工作狀態, 及時準確地監測設備的工作情況。就油液監測與診斷, 其主要內容包括潤滑油物理化學性能指標變化、潤滑油運轉參數如油壓的變化、潤滑油摩擦學性能的變化。首先, 油液監測是摩擦學系統監測過程, 監測內容主要包括油品自身劣化、油品污染、金屬磨損顆粒和摩擦學等4 個方面。監測手段主要包括油品紅外光譜分析、顆粒計數、油品性能指標和摩擦學性能測試分析等。由于大量機械設備的故障起因于潤滑不良, 因此通過對油品自身劣化和污染進行監測, 有利于及時消除設備的故障隱患, 延長設備的大修周期。其次, 早期油液監測以監測診斷設備的磨損故障為目的, 其技術方法以鐵譜技術為代表, 但鐵譜技術往往用于發生事故后的油液診斷。目前油液分析技術已從早期的油樣分析和磨屑逐步過渡到現代在線油液監測。現代在線油液監測技術將潤滑油和機械備視作統一的整體, 強調從摩擦學角度出發考察潤滑失效和設備故障。而通過分析潤滑油的理化指標和摩擦學性能指標可以準確預測設備發生磨損故障的發展趨勢。
從油液監測出發進行機械設備故障診斷, 能夠較為準確地預測故障的原因及部位, 更全面地監測設備的運轉情況, 并能利用早期預報及時發現和排除設備的故障隱患, 減少損失。經過十幾年的發展, 油液監測技術已成為摩擦學監測和故障診斷的重要技術方法。目前, 國內在油液監測方面仍存在認識及實踐的誤區, 如將油液監測簡單地等同于油品質量常規檢測、用鐵譜或光譜, 鐵譜聯用等單一的手段取代油液狀態監測系統、忽略常規監測和油質分析, 僅對用油量大的設備進行監測等。實際上油液監測技術是一門涉及摩擦學和其他多學科交叉的綜合應用技術, 作為涵蓋設備當前潤滑與磨損狀態的完整監測系統, 其核心在于根據監測對象的結構特征與監測目標, 恰當地選用不同的監測方法, 以最經濟的方式達到最佳的監測效果。油液監測十分強調生產實踐和經驗的積累,這有助于提高診斷的準確性。
目前, 最先進的工業摩擦磨損診斷方法以潤滑油診斷為基礎, 通過對潤滑油系統進行分析, 進而指導設備維修和保養。由于設備運轉過程中磨損表面磨屑進入潤滑油中, 因此通過分析潤滑油的性質可以判斷機械的運轉狀態。在某些場合, 異常振動是設備故障的先兆, 而對磨屑進行分析可以獲取機械內部的相關信息。將潤滑油物理化學測試與潤滑油中的磨屑分析相結合, 有助于進行機械診斷和預防綜合分析。而磨屑監測利用分析磨屑形貌和組成來判斷系統是否鄰近或達到故障狀態。
常用的磨屑檢測方法主要包括原子發射光譜法、原子吸收光譜法、X 射線熒光光譜法、鐵粉記錄法以及電磁鐵和磁屑檢測方法。應當注意的是磨屑作為事后診斷僅能在一定程度上起故障診斷作用。以蝸輪蝸桿箱潤滑油下的蝸輪磨損監測為例, 磨屑分析結果表明潤滑油的機械雜質含量高達5%, 光譜分析結果潤滑油中鐵、銅、硅嚴重超標, 鐵譜監測顯示結果異常, 拆機檢查發現蝸輪磨損嚴重。而實際上, 僅從油中雜質含量超標或光譜分析中的鐵等金屬元素濃度異常即可判斷拆機檢查。
幾種常用的工業摩擦磨損自動監測設備如下: 自動黏度測量計, 如振蕩黏度測量儀Houillon 黏度計等樣品吸入毛細管后, 可自動進行清洗、采集、記錄并完成報告, 測量過程僅需5 min, 并可在40 ℃～100 ℃范圍內進行恒溫測量。傅立葉紅外光譜儀, 根據新油與舊油的紅外光譜差異可以確定舊油的化學變化, 并確定各種污染物成分, 可用于檢測水、積炭、化學組成以及由氧化引起的潤滑油變質。發射光譜儀主要用于測量金屬磨損、污染元素和添加劑, 可以同時測定磷、硼、鋅、鎂、鐵等20 多種元素, 為及時準確地評定潤滑油質量、判斷潤滑油使用性能提供依據。
