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油水检测培训教程 二0一二年六月相互交流，共同提高！一、设备监测知识 设备的状态监测与故障诊断使用技术手段、方法是多样的，涉及的领域广泛，技术内容十分丰富，是一个较新的不断发展的技术领域。1、监测技术手段、监测技术手段油液监测：油液监测：理化指标、铁谱、发射光谱、污染度、红外光谱。振声测试振声测试：简易振声、精密振声、轴承测试。红外分析：红外分析：温度测试、红外成像。无损检测：无损检测：测厚、探伤、检漏、内窥镜、缓蚀剂检测、炉水检测。电气监测：电气监测：电机故障检测、蓄电池检测。热工参数：热工参数：热工参数、工作参数。腐蚀检测：腐蚀检测：船体电位、外加电流保护装置。2、监测方法、监测方法 按诊断的目的、要求和条件的不同分类：定期监测和连续监测；定期监测和连续监测；直接监测和间接监测；直接监测和间接监测；在线监测和离线监测；在线监测和离线监测；简易监测和精密监测等。简易监测和精密监测等。3、什么是、什么是油液监测技术？油液监测技术就是通过对设备在用润滑油的理化性能指标、磨损金属和污染杂质颗粒的定期跟踪监测，及时了解掌握设备的润滑和磨损状态信息，诊断设备磨损故障的类型、部位和原因，为设备维修提供科学依据，指导企业进行设备的状态维修和润滑管理，从而预防设备重大事故发生的发生，降低设备维护费用。可以把设备诊断中的油液分析比如人体化验血来诊断疾病。设备润滑与磨损状态监测（以下简称油液监测）是设备开展润滑管理、设备状态维修的重要基础工作，是提高设备可靠性、保证设备安全运行的重要手段。4、您的润滑油为什么需要检测？、您的润滑油为什么需要检测？设备失效中约80%是因为设备润滑故障导致部件异常磨损而引起；柴油机中约70%的故障是因为油品污染引起的，其中50%是磨损造成的；滚动轴承中约40%的失效与损坏是由于润滑不当而导致；齿轮箱中约50%的故障与齿轮的润滑不良和异常磨损有关；液压系统中约70%的故障来自于液压介质的污染，导致液压元件的失效。油液监测的功能：油液监测的功能：1、润滑油的质量评定：通过对各种润滑油理化指标的分析检测，对照国家质量标准对润滑油品的质量进行评定，指导企业选择优质、合理的润滑油。2、设备润滑状态评价：通过对设备在用润滑油主要理化指标的定期跟踪监测，及时发现设备用油的劣化程度及污染原因，评价设备的润滑状态，指导企业采用合理的润滑方式和换油周期。3、设备磨损故障诊断：通过对设备在用油中磨损金属颗粒的定量、定性分析，监测诊断设备主要摩擦副的磨损失效状态及原因，指导企业及时采取视情维修措施，保证设备安全运行。5、油液监测为企业带来的作用、油液监测为企业带来的作用1、提高设备的可靠性，避免重大事故的发生、提高设备的可靠性，避免重大事故的发生 通过运用多种专业检测手段连续对设备用油的监测，可发现设备的润滑事故隐患，预报设备润滑事故的发生，提高设备的可靠性。2、节约维修费用，指导视情维修、节约维修费用，指导视情维修坏了才修（坐以待毙）-落后的维修方式，将造成企业维修费用的大量浪费；预防维修（循规蹈矩）-难免出现过剩维修，维修费用仍然有1/3是浪费的；预测维修（防微杜渐）-针对问题的征兆采取行动，使维修的费用明显降低；主动维护（未雨绸缪）-先进的维修理念，大大降低企业总维修成本。3、延长设备使用寿命，创造更大的生产价值、延长设备使用寿命，创造更大的生产价值 设备是企业生存与发展的根本，通过专业化油液监测工作，能提升企业设备管理水平，有效延长设备的使用寿命。效果效果美国陆军每年处理130万个油样，每年从所有的项目中节省大约1亿5千万美元的费用。按国外经验推算，我国仅从改进机械设备润滑、采用节能润滑技术和节能型润滑剂，近期可节约重油200万吨，电力100亿KWH，总价值折合60亿100亿元人民币。同时由于搞好机械设备的润滑与监测维修，减少因摩擦、磨损而更换零部件所造成的停机误产所产生的效益约为300亿500亿元人民币。6、油液的监测技术方法及比较油液的监测技术方法及比较 油液的监测技术方法很多，主要的有以下六种：1、理化分析技术 4、污染度测试(颗粒计数)2、磁塞检测法 5、光谱技术 3、红外光谱技术 6、铁谱技术 主要油液监测技术的比较主要油液监测技术的比较 定量形态分析成分分析适用粒度范围/m 速度实验室条 件投资成本理化分析准不可一般一般低光谱准不可可10-1-1快高高铁谱较准可可1103直读式快分析一般一般一般红外光谱准不可可分子级较快一般高颗粒计数准不可不可1103较快一般高各种监测技术能否相互代替？各种监测技术能否相互代替？红外光谱技术只反映分子结构的信息，对原子、溶解态离子和金属颗粒都不敏感，换言之在通过油液分析对设备状态进行监测时，红外光谱仪不能代替原子发射（吸收）光谱仪、铁谱仪、颗粒计数和理化性能分析。因此在以设备状态监测为目的的现代油液分析技术中，此五种技术红外光谱分析技术、原子发射（吸收）光谱技术、铁谱技术以及颗粒计数技术和理化分析技术既各自独立存在又相互补充，成为用于油液监测的工业摩擦学实验室的基本配置。二、油液监测技术1、油液的理化检测技术油液的理化检测技术 物理性能指标主要的有粘度、水分、闪点、机械杂质、斑点测试、抗氧化性、抗乳化性、抗磨性等。化学性能指标主要的有总酸值、总碱值、防腐性、防锈性、氧化安定性、添加剂元素分析。2 2、污染度测试技术、污染度测试技术 进行污染度测试的仪器是颗粒计数器、润滑油污染测试仪，颗粒计数是对油液内的颗粒进行粒度测量，并按预选的粒度范围进行计数，从而得到有关磨粒粒度分布方面的信息以判断机器磨损的状况。也就是评定油液内固体颗粒(包括机械磨损颗粒)污染程度的一项重要技术，可与铁谱技术联合应用于液压油的监测。颗粒计数方法颗粒计数方法光阻法（遮光法）ISO4402,ISO11171规定方法。光阻式传感器原理光阻式传感器原理 当液体中的微粒通过一窄小的检测区时,与流体流向垂直的入射光,由于被具有不同遮光系数的颗粒所阻挡而减弱,从而使传感器输出的信号降低,这种信号变化与微粒的截面积成正比。颗粒计数演示图颗粒计数演示图33、光谱分析技术、光谱分析技术、光谱分析技术、光谱分析技术发射光谱学及操作原理发射光谱学及操作原理 发射光谱学（OES）是一项用于检查和定量分析材料中组成元素的技术。OES利用每个元素都有其特有的原子结构的事实。当原子吸收到附加的能量时，其核外电子就会从低能级跃迁到高能级的轨道上去，这时的原子处于不稳定状态，原子由不稳定状态返回稳定状态要释放一定频率的电磁波能量，每种元素发出特有波长的光或颜色。将辐射出的光经过色散，得到按波长排列的线光谱，根据特征谱线有无出现判断 物质是否存在，根据特征谱线的强弱判断该物质含量的多少。油料分析光谱仪油料分析光谱仪油液光谱分析特点：油液光谱分析特点：可在30秒钟内精确分析出油液中近20种（最多可达32种）元素的（PPM级）含量，可分析润滑油和液压油中的各种磨损金属元素Fe、Cu、Al、Pb，添加剂元素S、P、Ca、Ba和外界污染元素Si的浓度。1、通过测量磨损元素的成分和含量，根据设备运动摩擦副零件的材料构成，可以判断磨粒产生的可能部位。(例如)2、通过测量添加剂元素及污染物的成分及含量，根据润滑油的性能要求，可以判断润滑油的劣化变质程度；3、通过测量磨损元素的变化率，可以判断摩擦副的磨损趋势及其严重程度，对机械设备的运行状态进行监测；4、通过观察元素含量的变化趋势，可分析燃油中的金属元素，确证燃油是否满足燃气轮机制造商制定的燃油规范，监控燃油处理的效果。4、铁谱分析技术、铁谱分析技术 铁谱分析技术是利用高梯度的磁场，将油内磨屑颗粒与油液及杂质分离，并使其按一定规律，沉积在置于磁场上方的玻璃片上，形成谱片，再利用铁谱显微镜对谱片上的磨屑进行大小、形状、色泽、表面纹理等的观察、磨损类型的识别的技术。可与光谱联合应用于柴油机的工况监测和故障诊断分析。（1）铁谱分析原理）铁谱分析原理 在高梯度的强磁场作用下，将在用润滑剂或工作介质中的 铁磁性颗粒按尺寸大小依次沉积在透明载体上以进行测量、观察和分析的技术。（2）铁谱分析仪器组成？）铁谱分析仪器组成？铁谱分析系统组成：1）直读式铁谱仪 2）分析铁谱仪 3）铁谱显微镜 4）图像分析软件 5）读数器（淘汰） 1）直读式铁谱仪）直读式铁谱仪原理原理由永久磁铁、虹吸泵、光电传感器、玻璃沉淀管和信号放大、显示装置组成。这种仪器可获取2个反映样品磨粒浓度的数值，操作简单，分析速度快，适用于对设备作初步诊断。玻璃沉淀管装在倾斜的永久磁铁上方，利用虹吸泵使试样经过毛细管，然后流至废液杯。当试样在沉淀管内流动时，在永久磁铁的磁场力的作用下，试样中的磨粒沉淀在管的内壁，两束相距5mm的光线穿过磁铁照射到沉淀管上，第1道光束的位置接近沉淀管的入口端，大磨粒（大于5m）和部分小磨粒沉积在这个位置。第2道光束的位置是小磨粒（12m）沉淀处。在沉淀管的光线照射的上方，设置了2个光电传感器，其接受的光强率减量反映出这2个位置处的磨粒数量。光电传感器的信号经过放大和转换，然后用数字显示出来。大磨粒读数值用“Dl”表示，小磨粒读数值用“Ds”表示。1样品油试管，2沉积管，3光纤，4光源，5玻璃管，6磁铁，7光电传感器，8切换阀壳体，9切换阀柱塞，10切换阀盖，11行程开关，12缓冲容器，13微量真空泵 14排气管，15废液杯，16按钮 YTZ-5型直读式铁谱仪型直读式铁谱仪 1、仪器配有32K的EEROM存储器，可存储数百个油样读数，并且掉电不丢失；2、仪器还配有RS232和USB接口，数据可导人U盘，方便携带和转移，也可以上传至电脑；3、仪器有配套光盘，可以对采集过来的数据进行进一步数据分析和处理，绘制成曲线和打印成报表等。直读铁谱仪直读铁谱仪特点特点1:新型磁场，薄膜开关面板，大屏幕新型磁场，薄膜开关面板，大屏幕LCD造型美观，简洁流畅；造型美观，简洁流畅；特点特点2:RS232，USB输出方式输出方式直读铁谱仪软件直读铁谱仪软件1、可以存储和打印数据；、可以存储和打印数据；2、可以重新查询功能；、可以重新查询功能；程序会根据你选的联接方式进程序会根据你选的联接方式进行相应的查询。行相应的查询。如果是如果是RS232，程序会跟下位，程序会跟下位机进行串口通讯；机进行串口通讯；如果是如果是U盘，程序会读取目录盘，程序会读取目录下的所有下的所有csv文件；文件；如果是如果是INTERNET，程序会跟，程序会跟下位机进行下位机进行TCP通讯。通讯。3、可以打印当前参数和选择打印曲线 DL，DS，DL+DS,DL-DS (DL-DS)/(DL+DS)；4、可以选择开始打印的数据和打印数据的个数。2）分析式铁谱仪）分析式铁谱仪 原理原理 由磁铁（电磁铁或永久磁铁）、蠕动泵（亦称微量泵）或气压泵、输油导管、回油管及玻璃基片等组成。这一仪器用于制备铁谱片，实现磨粒从试样中分离。其工作原理为：在磁铁上倾斜地安放一张玻璃基片（倾斜角度为12左右）蠕动泵的滚轮外缘装有输油导管,输油导管的一端置于玻璃基片的上方,另一端插入盛有试样的试管中,启动蠕动泵(或气压泵),使试样以1530mL/h的流速吸入输油导管并流至玻璃基片，然后从与玻璃的下方搭接的回油管流入废油瓶。玻璃基片上划有U形憎油糟，使试样在玻璃基片上沿垂直于磁铁磁力线的方向由上向下流动，在重力、浮力、磁场力和粘滞阻力的共同作用下，试样中的磨粒便牢固地粘附在玻璃基片上，再用四氯乙烯溶剂冲洗，去除基片上的残液，磨粒便牢固地粘附在玻璃基片上，制成了铁谱片。对于铁磁性磨粒，按尺寸大小依次有序沉积，紧靠入口处下方沉积尺寸大于5m的磨粒；在距铁谱片出口端50mm处沉积的磨粒，其尺寸多为12m；在靠近铁谱片出口端，磨粒尺寸更小，甚至不以连续的链线状沉积，有色金属磨粒和非金属微粒不按这种规律沉积，具有随机性。YTF-5型分析式铁谱仪（单联）型分析式铁谱仪（单联）YTF-6型分析式铁谱仪（双联）型分析式铁谱仪（双联）性能特点1、采用气压方式输送油样，保持磨粒原始状态；、采用气压方式输送油样，保持磨粒原始状态；2、输送油样的流量可在、输送油样的流量可在10-30ml/h内任意选择并设内任意选择并设有快速挡；有快速挡；3、并且配有、并且配有700万像素的数码相机，可将照片上传万像素的数码相机，可将照片上传至电脑，进行进一步处理；至电脑，进行进一步处理；4、薄膜开关操作面板，大屏幕、薄膜开关操作面板，大屏幕LCD显示，显示，操作简操作简便，造型美观大方；便，造型美观大方；5、单片机自动控制，可同时制作两个谱片，适合、单片机自动控制，可同时制作两个谱片，适合于各种油液分析。于各种油液分析。 制谱仪示意图 玻璃基片制谱仪示意图制谱仪示意图3）铁谱显微镜）铁谱显微镜（进口）（进口）由反射光源、透射光源、载物台、照相机等构成。由于铁谱显微镜有反射光源和透射光源，故又称为双光显微镜。反射光源和透射光源可以同时使用，也可以单独使用，其光强可以分别调节。透射光从显微镜的下部发出经过折射镜折射后向上穿过放在载物台上的铁谱片进入物镜，再通过双路镜到达目镜，从而更清晰的观察铁谱颗粒。图4 铁谱显微镜目镜：目镜：10X物镜：物镜：10X20X40X100X放大倍数放大倍数:铁谱显微镜铁谱显微镜(国产）国产）用途：谱片的定性分析用途：谱片的定性分析 利用双光显微镜（或称铁谱显微镜）对谱片上的磨屑进行大小、形状、色泽、表面纹理等的观察、磨损类型的识别，称之定性铁谱，还可以测量磨粒尺寸，鉴别其成分和测定表征磨粒数量的光密度值以及对磨粒进行显微摄影。该法的本质是根据个别异常磨屑的特征判断设备的磨损部件曾发生过的摩擦磨损过程。4）分析铁谱软件）分析铁谱软件本系统利用数码技术将双光路显微镜中观察到的铁谱磨粒图象传送到计算机，利用专用软件完成图像存储、编辑、参照比对、定性判断、分析记录，报告单、存档及打印输出，从而实现铁谱图像计算机管理。强大的分析功能；随机配备功能强大、全面的图谱分析软件；有上千幅标准参考图谱；有用户图谱专项，有铁谱分析报告单。三、铁谱分析检测操作使用全过程步骤介绍三、铁谱分析检测操作使用全过程步骤介绍 第第1步步油液取样油液取样 取样技术是油液分析技术成败的关键一步。取样注意事项：取样位置 取样时间 取样周期 取样记录 取样器具 （包括油样瓶、取样管、取样器等）要清洁干净，防止污染；二次取样时应采用两根取样胶管。第第2步步:油液预处理油液预处理1.样品加热：样品加热：将盛有润滑油样品的瓶子放入干燥箱中，使样品在655的温度下，保持30分钟，目的是使样品的粘度降低，便于对样品振荡。2.振荡：振荡：手动振荡和器械振荡，目的是使因沉淀而聚集的磨粒得以分散，并使各种尺寸的磨粒都能悬浮在样品中。3.稀释：稀释：包括浓度稀释和粘度稀释浓度稀释当油样中磨粒浓度高时，为避免磨粒在铁谱片上（或沉积官内）发生堆积现象影响观察与分析所采取的措施；粘度稀释是在油样中加入一定量的四氯乙烯，目的是降低样品的粘度，以改善油样的流动性。第第3步步制谱制谱第四步第四步铁谱分析（定量分析、定性分析）铁谱分析（定量分析、定性分析）定量分析 直读式铁谱仪直读式铁谱仪可以直接读出大磨粒读数Dl和小磨粒读数Ds。Dl 大磨粒读数值用“Dl”表示，主要代表大磨粒（大于5m）和部分小磨粒的相对浓度；Ds小磨粒读数值用“Ds”表示，主要代表小磨粒（12m）的相对浓度；Dl+Ds总磨损量Q=Dl+Ds，它反映相对的磨损总量；Dl-Ds磨损严重度，在总磨损量中，严重磨损的大颗粒 所占比重的大小，它是不正常磨损的一个重要标志。Is磨损严重度指数，为总磨损量与磨损严重度的乘积，Is （Dl+Ds）（DlDs）；WPC磨粒浓度WPC Dl+Ds/油样量，它表示每毫升未稀释 油样的总磨损量，WPC的急剧增加标志非正常磨损的出现，它是目前常用的定量参数之一。谱片的定性分析谱片的定性分析 利用双光路显微镜（或称铁谱显微镜）对谱片上的磨屑进行大小、形状、色泽、表面纹理等的观察、磨损类型的识别，称之定性铁谱，还可以测量磨粒尺寸，鉴别其成分和测定表征磨粒数量的光密度值以及对磨粒进行显微摄影。该法的本质是根据个别异常磨屑的特征判断设备的磨损部件曾发生过的摩擦磨损过程。铁谱加热分析的程序是：铁谱加热分析的程序是：将铁谱片放到电热平板上，从室温升温到330 ，保持90S，取下后，即可放到铁谱显微镜上观察。观察时，应该注意磨粒的尺寸效应，大尺寸磨粒氧化膜回火色能够显示出来，小磨粒由于表面氧化膜的面积不够大，不足以反射可接收到的光，或者由于磨粒的厚度不够，不能生成足以显示回火色的氧化膜，因此显示不出回火色。铁谱片加热后,合金钢(蓝色)和铸铁(深草黄色)磨粒铁谱监测技术的特点铁谱监测技术的特点 1、基本属于离线分析方法，每一个样品分析时间长；基本属于离线分析方法，每一个样品分析时间长；2、不不仅仅可可以以观观察察到到磨磨粒粒的的大大小小，还还可可以以观观察察到到磨磨粒粒的的形形貌貌和颜色；可以监测摩擦副工况和研究磨损机理；和颜色；可以监测摩擦副工况和研究磨损机理；3、铁铁谱谱分分析析的的规规范范化化不不够够，分分析析结结果果对对操操作作人人员员的的经经验验有有较大的依赖性，若缺乏经验，往往会造成误诊或漏诊；较大的依赖性，若缺乏经验，往往会造成误诊或漏诊；4、要完整监测磨损工况，还需要与其它监测方法配合。、要完整监测磨损工况，还需要与其它监测方法配合。四、磨擦学介绍摩擦学的定义摩擦学（Tribology)是一门涉及数学、力学、物理学、化学、机械工程学、以及材料科学、石油化工等多种学科领域的一门综合性边缘学科。摩擦学是研究相对运动的相互作用表面的有关理论与实践的一门学科。摩擦是现象，磨损是结果，润滑是减缓磨损的一种办法。摩擦学研究内容摩擦学研究内容（1）摩擦学机理的研究（2）各种典型机械运动副在不同工况、不同介 质作用下的摩擦学特性和失效机理的研究（3）各种材料和表面处理工艺的摩擦学特性研 究（4）润滑剂、工艺润滑冷却剂和固体润滑材料 的研究（5）摩擦学数据中心和数据库的建立（6）摩擦学测试设备和测试技术的应用及研究摩擦类型干摩擦干摩擦边界摩擦边界摩擦 指两接触表面存在边界膜的摩擦。流体摩擦流体摩擦 指两相对运动的接触表面间存在流体膜的摩擦。磨损类型磨损类型减少磨损的途径减少磨损的途径材料的选配 耐磨性 按磨损类型选材原则 润滑 表面强化处理或耐磨处理 结构设计 科学使用设备、精心维护设备润滑状态曲线边界润滑状态I、部分流体动压润滑区或称混合润滑区II、流体动压润滑区III。边界润滑两种接触面间存在极薄润滑膜的润滑形式。两接触表面间存在的极薄的润滑膜称为边界膜。根据膜的性质不同，它可以分为吸附膜和反应膜两类。吸附膜又可分为物理吸附膜和化学吸附膜；反应膜分为化学反应膜和氧化膜。摩擦学研究进展流体润滑理论的进展正常磨损磨粒正常磨损磨粒 正常磨粒产生机理正常磨粒产生机理四、典型铁谱磨粒分析四、典型铁谱磨粒分析1、正常磨损磨粒、正常磨损磨粒 A.正常滑动磨粒（亦称摩擦磨损微粒）运动中的两摩擦副表面在正常滑动磨损机理下所产生的磨损称为正常磨损。特点：正常滑动磨粒呈薄片状，表面光滑；其长轴尺寸从0.515m，甚至更小，厚宽在0.151m之间；磨粒形状因子，较大的磨粒约为10:1，而0.5m的磨粒约为3:1。2、严重滑动磨损微粒、严重滑动磨损微粒其长轴尺寸在15m以上；形状因子约为10:1；有时，这类磨粒表面有划痕，且有直的棱边；严重滑动磨粒包括产生于气缸套-活塞环、齿轮的节线与齿根之间和节线与齿顶之间的异常磨粒。严重滑动铸铁磨粒严重滑动铸铁磨粒严重滑动铸铁磨粒严重滑动铸铁磨粒磨损轴颈3、粘着磨损磨粒、粘着磨损磨粒粘着磨损机理粘着磨损机理粘着磨损机理粘着磨损机理摩擦副因负荷或速度过高而使应力变得过大时，润滑油膜会发生破裂。由摩擦副因负荷或速度过高而使应力变得过大时，润滑油膜会发生破裂。由于固相焊合，接触点表面的材料由一个表面转移到另一个表面的现象。于固相焊合，接触点表面的材料由一个表面转移到另一个表面的现象。特点：特点：特点：特点：磨粒表面粗糙，可看到滑动的条纹、严重拉毛、轮廓不规则，有时呈现出磨粒表面粗糙，可看到滑动的条纹、严重拉毛、轮廓不规则，有时呈现出不同的回火色；不同的回火色；尺寸范围大于尺寸范围大于1515m，长轴尺寸与厚度之比大约为，长轴尺寸与厚度之比大约为6 6：1 11010：1 1。粘着磨损机理粘着磨损机理粘着磨损机理粘着磨损机理4、疲劳磨损磨粒疲劳磨损机理（疲劳磨损机理（1 1）疲劳磨损机理（2）1（1）与疲劳磨损有关的磨粒）与疲劳磨损有关的磨粒疲劳剥块磨粒：块状，表面光滑有麻点。磨粒的尺寸大于10m，形状因子约为10:1；片状磨粒：极薄，表面有孔洞、折皱、裂纹等缺陷，这类磨粒的最大尺寸可达100m；受应力不大的摩擦副易产生层状疲劳磨损磨粒，受拉伸应力较大的摩擦副表面，如齿轮的轮齿，容易产生块状疲劳磨损磨粒。（2）球状磨粒）球状磨粒球状磨粒：是在疲劳裂纹内表面相对运动的搓揉作用下形成的。表面光滑，球形，球状磨粒的直径多数为3m左右；在白反射光照射下，球状磨粒具有明亮的中心和黑色环带的成像特点；滚动轴承和齿轮节线处产生疲劳破坏时，易产生球状磨粒。（3）层状磨粒）层状磨粒层状磨粒是因磨粒粘附于滚动元件的表面之后，又通过滚动接触而形成的。层状磨粒是极薄的游离金属磨粒；主尺度在2050m之间，形状因子约为30:1；在这类磨粒上经常可以看到空洞；层状磨粒数量的不断增加与大量球状磨粒的同时存在，是滚动轴承在着将导致剥离的显微疲劳裂纹的标志。5、磨料磨损磨粒、磨料磨损磨粒二体磨料磨损铁谱照片二体磨料磨损铁谱照片典型切削磨粒红反典型切削磨粒红反/绿透绿透二体磨料磨损二体磨料磨损三体磨料磨损三体磨料磨损与磨料磨损有关的磨粒与磨料磨损有关的磨粒 一种切削磨损微粒是由于较硬的零件可能安装不良或出现裂纹，造成硬的锐边嵌入较软零件大表面而形成的。这类切削磨损微粒通常粗大，其平均宽度为25m，长度约为25100m。另一种切削磨损微粒是润滑系统中的坚硬磨粒嵌入软表面后伸出，再切削与之相对的零件表面而形成的；这类切削磨损微粒的尺寸较小，其厚度小到只有0.35m；切削磨损微粒多呈月牙壮，也有螺旋状、丝圈状等；切削磨损微粒损微粒的存在是设备摩擦副不正常磨损的标志。切削钢磨粒切削钢磨粒典型切削磨粒红反典型切削磨粒红反/绿透绿透 6、与腐蚀磨损有关的磨粒、与腐蚀磨损有关的磨粒 腐蚀磨损最终产物-红色氧化物微粒Fe2O3，不表现磁性，在可见光和偏振光下均呈橙黄或桔红色；高温下铁与氧反应的混合物-黑色氧化物微粒，有明显的铁磁性；低温下产生的酸性腐蚀产物-亚微米级腐蚀微粒。7、非金属微粒、非金属微粒铁谱分析常见的非金属微粒有：摩擦聚合物微粒、纤维物微粒、积炭微粒及油渣物微粒等。摩擦聚合物微粒：摩擦聚合物微粒是润滑油在临界接触区受到超高压力作用使油分子发生聚合反应而产生的。两种形式的摩擦聚合物微粒：一种透明的片状物，有时在它的非晶母体内嵌有金属微粒；两种摩擦聚合物微粒均有极好的抗热解性。纤维铁谱照片纤维铁谱照片纤维铁谱照片纤维铁谱照片铜磨粒照片铜磨粒照片铝磨粒铝磨粒铁谱片加热后铁谱片加热后,合金钢合金钢(蓝色蓝色)和铸铁和铸铁(深草黄色深草黄色)磨粒磨粒五、油液的综合检测五、油液的综合检测1、铁谱技术和颗粒计数技术综合应用、铁谱技术和颗粒计数技术综合应用LaserNetFines-C自动磨损颗粒分析仪自动磨损颗粒分析仪 LaserNetFines-C自动磨损颗粒分析仪是将形貌识别和颗粒计数两种常用的油料分析技术合二为一的分析仪器，采用激光技术和先进的图象处理软件自动识别颗粒形貌分布。它可以是一台独立的分析仪器也可作为一个完整的油料分析系统中的一部分。LNF-C型自动磨损颗粒分析仪型自动磨损颗粒分析仪 2 2、铁谱监测与光谱监测的综合应用、铁谱监测与光谱监测的综合应用、铁谱监测与光谱监测的综合应用、铁谱监测与光谱监测的综合应用 3 3、铁谱监测与理化检测的综合应用、铁谱监测与理化检测的综合应用 在在42-16042-160型柴油机监测中，发现腐蚀磨损颗粒，结型柴油机监测中，发现腐蚀磨损颗粒，结合光谱和理化分析，及时判明是进海水造成的。合光谱和理化分析，及时判明是进海水造成的。铁谱分析：在谱片上发现大量红色氧化物，明显表明油铁谱分析：在谱片上发现大量红色氧化物，明显表明油中有进水的迹象；中有进水的迹象；光谱分析：滑油中钠元素的含量高达光谱分析：滑油中钠元素的含量高达500ppm500ppm，明显高于，明显高于其它油样，初步判断为滑油中进海水；其它油样，初步判断为滑油中进海水；理化分析：使用理化分析：使用SYP1015SYP1015石油产品水分试验器，测试结果石油产品水分试验器，测试结果为水分含量为为水分含量为1.51.5。综合判断：柴油机滑油中有海水，含量综合判断：柴油机滑油中有海水，含量1.51.5，已经导致，已经导致油液中产生大量的红色氧化物。油液中产生大量的红色氧化物。结论建议：拆检柴油机滑油相关系统，更换润滑油。结论建议：拆检柴油机滑油相关系统，更换润滑油。拆检结果：柴油机滑油冷却器盘管腐蚀导致海水泄漏进拆检结果：柴油机滑油冷却器盘管腐蚀导致海水泄漏进柴油机滑油。柴油机滑油。注意：发现滑油内有海水时，必须立即拆卸清洗，更换注意：发现滑油内有海水时，必须立即拆卸清洗，更换滑油，以免时间长而使海水蔓延机件锈蚀严重。滑油，以免时间长而使海水蔓延机件锈蚀严重。六、铁谱监测技术的应用六、铁谱监测技术的应用 1、研究磨损机理 2、在设备视情维修和磨合期提供科学依据 3、在各行业诊断机械设备故障应用应用1、研究磨损机理、研究磨损机理产生不同类型磨粒的原因？产生不同类型磨粒的原因？磨粒类型磨粒类型原因原因摩擦磨损 边界润滑 机器启动 机器停车 磨料污染物 切削磨损 尖锐的边 硬/软金属疲劳磨损 过长时间工作 层状颗粒 过负荷严重滑动磨损 过速 过热氧化颗粒 缺油 腐蚀污染物腐蚀颗粒 酸性介质 气泡冲蚀球粒 高温熔化与不同磨损型式相对应的磨粒种类与不同磨损型式相对应的磨粒种类磨损型式磨损型式磨粒种类磨粒种类粘着磨损 正常滑动磨粒 严重滑动磨损磨料磨损 切削磨粒表面疲劳磨损 疲劳剥离磨粒 球状磨粒 层壮磨粒腐蚀磨损 红色氧化物微粒 亚微米级腐蚀微粒应用应用2、在设备视情维修和磨合期、在设备视情维修和磨合期提供科学依据提供科学依据 机器设备一般都有制造、使用、维修和报废期，在设备使用过程中，增加使用期，缩短维修期，就能充分发挥设备效能，提高企业的经济效益，而通过对设备的状态监测，实行以设备状态为基础的状态维修是实现以上目标的有效方法和途径。诚然，要求机械设备不出故障是不现实的，绝对安全可靠的机械设备根本不能使用，也是根本不存在的。最好的设备也不可能永远不出故障，重要的是能及时发现设备的异常和故障，掌握设备的运行现状，把握住它的发展趋势，对已经形成的或正在形成的故障进行分析诊断，判断故障的部位和产生的原因，并及时采取有效的防治措施，做到防患于未然。早期的设备维修是在故障发生后才进行维修，是一种事后（被动）维修方式，也就是当设备发生故障或性能、精度降低到合格水平以下时所进行的非计划修理，也称故障修理。这种维修制度所带来的弊端是显而易见的，绝大部分设备（特别是部队武器装备，工厂生产流水线设备）不能等到坏了以后再进行修理，随着设备的广泛应用和设备的大型化、集成化，在被动维修方式的基础上提出了预防（主动）维修方式，设备运行一段时间后停机维修，这是一种有计划、有充分准备的维修工作，因此称之为预防维修方式。也就是以设备的工作时间来确定修理的范围和程度，这种设备的故障与使用时间有明确的关系，它比事后维修有一定的优越性，但由于定期维修是按照固定的修理周期来安排修理的，一方面不可避免的会造成“过剩维修”，对机器不利，也造成人力、财力的浪费；另一方面又不能预防由于随机因素引起的偶然性故障。随着科学技术的进步和发展，特别是检测仪器设备的迅猛发展，设备维修方式产生了质的飞跃设备状态维修方式。也就是通过对设备的技术状况进行监测，在掌握设备技术状态的基础上做到“该维修时就维修”，既能充分利用设备的工作寿命又能有效的预防故障，节约维修经费,提高设备完好率。由此可见，从设备维修方式的发展过程来看，以监测诊断技术为基础的设备状态维修方式较为合理，更为科学。所以近年来越来越多的企业设备维修方式正由传统的计划维修发展为计划维修和状态维修相结合，开始向状态维修和预知维修迈进，越来越多的企业领导和管理部门都非常重视设备的监测诊断工作。实行什么维修制度体现了一个国家一个单位的技术发展和管理水平，并且正在日益成为设备维修管理工作现代化的一个重要标志。而监测诊断技术为设备的状态维修提供了强有力的技术保证和支持。0180240300120 60Dl+D时间（min）A B 磨合点（B）生成的磨损颗粒（1000）剧烈磨合阶段（A点）生成的磨损颗粒（1000）在设备维修方面的应用在设备维修方面的应用柴油机磨合的铁谱监测，节省磨合时间柴油机磨合的铁谱监测，节省磨合时间例如:Z12V-190B柴油机磨合阶段的直读铁谱磨损趋势曲线。见下图。工厂原来规定，磨合时间是330min。直读铁谱结果表明，至B时，磨合已基本结束，磨损颗粒观察也表明，运转180min油样中主要是正常磨损颗粒了。Z12V190B柴油机磨合期的直读铁谱磨损趋势曲线应用应用3、铁谱监测技术在诊断设备故障的应用、铁谱监测技术在诊断设备故障的应用 在钢铁、石化、造纸、汽车制造、铁路船舶、港口岸吊、国防军事、火力发电等行业中，长期以来，人们为了能及时了解设备运行状态和油液理化性能，一直在关注对设备状态和油品性能的监控，也做出很多研究和探索。如振动监测技术、噪声监测技术、温度监测技术、油液分析技术、声发射技术和无损监测技术等。其中油液分析技术较好地适用于液体或半液体状态下运行的设备状态监测分析，是一项很重要的分析技术。机械设备动态磨损监测目前比较成熟的办法是在设备工作时或停机30min内抽取循环油样，对油液中的磨损产物磨损颗粒进行定性定量的铁谱分析，继而分析设备的磨损状态和趋势，预报异常磨损故障并分析异常磨损原因。1、在钢铁、石化、在钢铁、石化、造纸行业应用造纸行业应用 钢铁、石化、造纸厂的油液监测主要是针对各种液压系统使用的液压油、合成液压油、抗燃液压油，变速箱使用的齿轮油，油膜轴承油和润滑脂进行周期性的、连续的状态监测，及时发现故障隐患，保证设备在正常的润滑状态下运转。在用油的油液监测：在用油的油液监测：定期做油液的检测分析，根据检测结果所提供的数据，判断设备润滑磨损状况，指导设备的视情维修和运行管理。检测周期：每月检测1次。检测项目检测项目 汽轮机（透平）油 空压机油 冷冻机油40 运动粘度微量水分闪点总酸值污染度光谱元素分析铁谱磨损分析40 运动粘度微量水分闪点总酸值光谱元素分析铁谱磨损分析40 运动粘度微量水分闪点总酸值光谱元素分析铁谱磨损分析 上海宝钢工业检测公司-胡申辉 刘仁德 油液监测技术在齿轮减速箱的状态监测中的应用油液监测技术在齿轮减速箱的状态监测中的应用 “通过现场实例，说明了油液监测技术在对以磨损为主要失效原因的润滑油设备齿轮减速箱的磨损状态和发生异常磨损原因的分析是非常有效的。”有一台1200T/H的卸料机的卸料机，我们对卸料机的减速机进行了光谱和铁谱分析。该卸料机是采用强制润滑的减速机，2002年1月19日对该减速箱油样分析时发现光谱数据分析显示铁元素的浓度达到1432.50ppm，直读铁谱数据分析DL=21360，DS=7280，磨损严重度指数Is达到惊人的40325.12104，以上数据可以通过（表1、2）看出减速箱的磨损状态的变化。磨损趋势图可以直观地反映机器在运行过程中磨粒浓度的变化便于分析其磨损状态及磨损发展趋势，从曲线的变化趋势可以看出02.01.19分析结果较上次发生明显变化（图1、2）。它的变化反映了减速机的异常磨损状况的变化。根据以上定量的数据分析，我们不难发现减速机存在较严重的异常磨损。表表1卸料机横行海侧减速机油样光谱分析结果卸料机横行海侧减速机油样光谱分析结果单位：单位：ppm 分析日期 99.11.28 00.10.10 02.01.19 02.04.17 02.10.18 Fe 145.95 162.16 1432.50 113.94 92.71 Cu 6.26 6.49 8.39 6.28 4.20 Mn 1.53 2.12 1.45 1.27 1.05 Pb 0.41 0.42 5.81 1.92 2.59 Al 2.77 9.81 17.89 0.31 0.13 图1 铁元素浓度趋势曲线图图2磨粒浓度趋势曲线磨粒浓度趋势曲线定性分析定性分析 我们进一步对油样作定性分析，应用分析铁谱仪制作了谱片。在谱片上可以观察到有铁磁性磨粒存在，磨粒多数是层状磨粒和疲劳剥落磨粒(见图3、4)，层状磨粒尺寸在8030微米左右，磨粒大多数呈蓝紫色，且最大尺寸150微米以上，有的齿轮表面疲劳磨损剥落的产物，它具有光滑的表面和随机曲折的轮廓。在显示开裂的过程中，这类磨粒的最大尺寸可达100微米以上。通常情况下受拉伸应力较大的摩擦副表面，如齿轮的轮齿容易产生片状疲劳剥离磨粒。图3 疲劳剥落磨粒 图4 疲劳剥落磨粒检测结论：检测结论：提出警告。建议清洗系统，检修时注意检查齿轮的磨损状况。由于该设备当时的工作任务相对紧，现场无法停机处理，所以只有更换新油来维持，在此我们进行一系列的跟踪。在年修中对减速机进行拆检，发现齿轮表面有严重的点蚀现象，更换了齿轮箱。在这之后，4月17日，我们对该油样进行分析，油样中存在大量的铁磁性磨粒，其中层状磨粒数量较多，磨损率略高，但光、铁谱数据明显减少，在谱片上可见到正常滑动磨损磨粒与其它的较大磨粒共存。这些较大的磨粒是表面光滑化的过程中被破碎的磨削波纹和其它各种表面凸起所形成的碎片，是些正常滑动磨损磨粒，表明该设备正处在磨合期。通过10月18日再次分析，齿轮箱目前正常的运行。证实了我们的诊断结果，同时也避免了减速机齿轮等的失效而导致更大的故障，直接影响正常的生产。光、铁谱监测诊断空压机拉缸故障光、铁谱监测诊断空压机拉缸故障 对XX船2#空压机进行跟踪监测中,每次抽取滑油样分析都发现有150 微米的大金属磨粒和大量小金属磨粒，结合光谱元素数据分析，Fe、Al、Cu磨损金属元素浓度超标，指出该机存在异常磨损，建议对该机进行拆检，检修人员在出航前对该机进行拆检后，发现该空压机已严重拉缸，气缸凸缘金属剥落严重，及时更换了配件，避免了一起严重的机械事故，保证了顺利执行任务，修理后的监测结果恢复正常。光谱分析元素数据光谱分析元素数据元素 Fe Al Cr Cu Pb Sn Si 1次12612.5 0.2 5.9 0.4 0.010.1 2次86.518.1 0.143.1 2.7 4.610.8 修后 15.52.6 0.0 1.4 2.8 0.0 8.21异常磨损磨粒正常磨损磨粒已严重拉缸活塞YTF-6型双联分析式铁谱仪型双联分析式铁谱仪YTZ-5型直读式铁谱仪型直读式铁谱仪油品分析及化验报告油品分析及化验报告油品化验概要为什么要对使用中的油品进行化验?化验哪些项目?化验室分析的项目?分析出的数据有什么意义?油品化验油品化验-目的目的润滑油相当于人体血液了解油品状况，是否还可继续使用设备润滑情况的动态监测磨损金属含量的趋势分析设备润滑故障的原因分析化验室的主要测试项目化验室的主要测试项目主要项目*粘度*IR 红外扫描-氧化度-水分*水分-蒸馏法*不溶物含量*抗乳化试验*金属磨屑含量辅助化验项目:*颗粒计数*清洁度为什么要测试粘度为什么要测试粘度?*最重要的油品特性*为承受负载及保护相互运动的表面，需要足够的油膜强度*粘度过低或过高都会引起问题测试项目测试项目-运动粘度运动粘度*测量油品在40或100 时流过毛细管的时间*单位为cSt/或SUS *良好的重复性/再现性 测试项目测试项目-运动粘度运动粘度(ASTM D445)旧油粘度增加的原因1添加了较高粘度的其它油品2不溶物污染3油品氧化变质4形成乳化液5油品中轻质成分蒸发旧油