機械設備的磨損總是不可避免的。磨損過程一般分為三個階段,即磨合磨損、穩定磨損和劇烈磨損。如果過快或過早出現異常磨損,則應查明原因,及時消除。引發設備出現異常磨損的主要原因如下:
(1) 零部件材料加工及裝配質量(如不平衡、不對中);
(2) 用油不當(如牌號不對、添加了與在用油不相溶的油液);
(3) 油液劣變導致品質下降,不能滿足設備潤滑要求;
(4) 環境應力(如溫度、濕度等)或機械應力過大;
(5) 設備維護不當(如空氣濾效率下降導致進入粉塵增加)。
油液監測的目的是控制設備的磨損速率,因此應能涵蓋引發異常磨損的所有因素,油液監測技術主要包括三方面的內容:1、磨損顆粒分析2、污染監測與控制3、潤滑油品質監測
磨損顆粒分析目的是了解設備的磨損狀態及原因,屬于預知性維修范疇,其它兩方面監測的目的是為了延長設備的使用壽命,屬于主動性維修范疇。
1.1 磨損顆粒分析
磨損顆粒分析是通過分析油樣、過濾器、磁塞中固體顆粒的成分、含量及尺寸等信息,探究設備的磨損機理、磨損部位、磨損原因及預測磨損發展趨勢。磨損監測的主要手段包括利用光譜元素分析、PQ指數及鐵譜分析等。必要時,還可借助掃描電鏡進行分析。
光譜元素分析可測量油液中磨損金屬、污染元素及添加劑的成分及含量。連續監測可以得出部件摩擦副的磨損趨勢及潤滑油添加劑的消耗情況。
PQ指數可測量油液中鐵磁性顆粒的含量,一般與光譜元素分析配合使用,提高故障探測率。 常用鐵譜儀主要有直讀鐵譜和分析式鐵譜。直讀鐵譜分析可以獲得大磨粒讀數DL 、小磨粒讀數DS 及組合參數磨粒濃度WPC和磨損烈度指數IS,用于判斷潤滑油中鐵磁性顆粒變化趨勢。分析式鐵譜通過在雙色顯微鏡下觀察油中磨粒圖像,判斷磨損類型和磨損原因。
1.2 污染監測與控制
導致潤滑油失效的主要原因是污染。如發動機油污染主要包括:燃油混入、冷卻液滲漏、固體顆粒污染等。采用粘度與閃點等方法可檢測出燃油混入;冷卻液進入潤滑油中會影響油品的潤滑性能,加速滑油的衰變,造成腐蝕磨損。常用水分測定器可檢測油中水分含量。
在所有潤滑油污染物中,危害最大的是固體顆粒,研究表明80%以上的磨損故障與固體顆粒污染物有關。因此西方發達國家對固體顆粒污染物的監測與控制非常重視,制定了設備用油的污染度等級控制標準。常用的控制方法是三步污染控制法:
綜合考慮預期使用壽命、使用環境等因素,制定設備的目標污染度等級;
選擇過濾元件,合理布置過濾系統,實現預期的油液清潔度目標;
通過顆粒計數器定期監測污染度等級,并采取對應措施。
1.3 潤滑油品質監測
潤滑油品質監測包括油品理化分析及添加劑使用性能變化趨勢監測,以確保潤滑油能滿足設備的使用要求。
潤滑油的物理穩定性常用粘度來評估。粘度如果超出規定的范圍,則加速裝備的磨損、流體滲漏、壓力下降、控制精度降低等。影響粘度變化的因素有:溫度、壓力、污染物、設備老化等。
潤滑油化學穩定性通常采用總酸值(TAN)和總堿值(TBN)來評估。如果TAN、TBN變化較大,則應更換或補充新油,避免磨損加劇。影響潤滑油化學穩定性的因素有:過熱、機械應力和污染等。
潤滑油添加劑用于改變滑油性能以滿足使用要求。潤滑油在使用過程中,添加劑會逐漸劣變,導致磨損加劇。常用傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)來檢測在用油的添加劑變化趨勢,指導設備正確選油與換油。
三種油液監測技術目標不同,可根據設備類型、工況條件、所采用的維修方式等多種因素進行合理選擇和配置。
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