工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术专家讲座.pptx

油样铁谱分析技术是指利用高梯度强磁场将润滑油中所含机械磨损碎屑按照其磨粒大小有序分离出来，经过对磨屑形状大小成份数量和粒度分布等进行定性与定量观察判断设备磨损情况预报零部件失效。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第1页v在各种机械设备中，因为金属表面间相对运动使摩擦副表面不停产生大量磨削碎片和微粒，即磨损颗粒。对于有润滑油摩擦副，磨损颗粒会进入润滑油中。尽管磨损颗粒形成机理非常复杂，磨损颗粒尺寸极其微小（通常为几十纳米到几十微米），但其数量、尺寸、外貌、成份等却反应了不一样磨损方式和磨损过程，这些不但为分析研究磨损过程、颗粒形成提供了直接信息，而且为分析诊疗机械设备运行状态提供了依据。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第2页v铁谱分析法主要用于铁质磨粒进行定性及定量分析其分析磨粒尺寸范围约0.11000m，它包含了对故障诊疗含有特殊意义20一200m尺寸范围。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第3页v铁谱分析法测定主要内容：1.磨粒浓度和大小2.磨粒形貌（反应磨粒产生原因和机理）3.磨粒成份（反应产生部位）。v铁谱分析法特点：v(1)较宽磨粒尺寸检验范围；因为能从油样中沉淀1250m尺寸范围内磨粒并进行检测，且该范围内磨粒最能反应机器磨损特征，所以可及时准确判断机器磨损改变；同时取得磨粒各种信息。v(2)能够直接观察、研究油样中沉淀磨粒形态、大小和其它特征掌握磨擦付表面磨损状态，从而确定磨损类型；v(3)能够经过磨粒成份分析和识别，判断不正常磨损发生部位；v铁谱仪比光谱仪价廉，可适合用于不一样机器设备。v铁谱分析仪器主要有直读铁谱仪和分析式铁谱仪。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第4页v1铁谱技术起源与发展v铁谱技术是20世纪70年代出现一个磨损颗粒分析新技术。它利用高梯度磁场作用将机器摩擦副中产生磨损颗粒从润滑油液中分离出来，并使其按照尺寸大小依次沉积在一显微基片上而制成铁谱片，然后置于铁谱显微镜或扫描电子显微镜下进行观察；或者按照尺寸大小依次沉积在一玻璃管内，经过光学方法进行定量检测，以取得摩擦副磨损过程各类信息，从而分析机器磨损机理和判断磨损状态工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第5页v铁谱技术原理最早由美国麻省理工学院W.W.Seifert和美国Foxboro企业V.C.Westcott于1970年提出，并于1971年研制出用于分离磨损颗粒并进行观察分析仪器铁谱仪和铁谱显微镜。今后，铁谱技术快速被许多国家所接收，并由最初试验室磨损机理研究逐步发展成为用于机器状态监测和故障诊疗主要工具。经过30多年来发展与研究，铁谱技术在摩擦学基础研究和机器状态监测中取得了广泛应用，其作用与主要性已得到普遍认可。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第6页v不但在价格昂贵关键装置（如喷气发动机等）与零件（如滚动轴承）运行中得到普遍应用，而且在批量生产中小型机械定型前也得到应用，以改进设计和产品结构，提升产品质量。总之，铁谱技术在国民经济建设及国防建设各个部门，如航空、舰船、铁路、电站以及汽车、拖拉机、液压、机床、矿山、石油、化工等机械设备状态监测与故障诊疗方面，都得到了广泛应用。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第7页v 2.2.铁谱技术工作范围铁谱技术工作范围v完整铁谱技术包含从机械设备润滑油液取样开始，一直到完成对磨粒识别与分析，提出对被监测设备工况状态汇报。铁谱技术主要工作内容包含以下几方面：v(1)油液取样及处理；v(2)分离磨粒，制备铁谱片；v(3)磨粒检测、识别与分析；v(4)提出分析结论及汇报。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第8页v当前，实现铁谱技术基本设备和工具主要有各种类型铁谱仪、铁谱显微镜、扫描电子显微镜、计算机及磨粒图谱集等。v铁谱仪用途主要是从设备润滑油样中有效地分离出磨粒，制备铁谱片或完成磨粒相关定量测定与分析。v铁谱显微镜作用主要是进行铁谱片上磨粒定性观察、检测与分析。v扫描电子显微镜用途主要是对有主要信息磨粒进行深入微观检测和磨粒材质等分析。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第9页v当前，在铁谱分析技术中，计算机作用计算机作用已不局限于数据处理，计算机已成为磨粒识别与分析主要工具。伴随计算机信息处理技术和人工智能技术迅猛发展，计算机在自动识别磨粒、铁谱诊疗自动化方面将会发挥日益主要作用。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第10页v铁谱技术对磨粒识别与分析主要分为定性分析和定量分析两种方式。所谓定性铁谱分析主要是对磨损颗粒形态（形状及表面形貌）、尺寸进行观察，从对磨粒形态特征、颜色、尺寸大小和差异程度以及材质成份组成分析，来判断机器零部件磨损类型、部位、严重程度及磨损机理。定量铁谱分析则是借助铁谱片（或铁谱沉淀管）上磨粒百分覆盖面积来确定不一样尺寸磨粒相对含量，从而定量地给出机件磨损速度预计。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第11页v当前，应用铁谱技术来分析机器磨损状态，主要是从以下四方面来进行：v（1）依据主要磨粒形成、颜色和尺寸等特征来判定机器（及相关零部件）所处磨损阶段以及对应阶段发生磨损类别（如疲劳、剥落、腐蚀等）及其磨损程度；v（2）依据磨损量（即磨损曲线）对机器磨损进度进行量判断；v（3）依据磨损严重性，确定机器磨损猛烈程度；v（4）依据磨粒材质成份来判断机器磨损详细部位及磨损零件。v由此可见，铁谱技术是一项技术性较高、包括面较广磨损分析与状态监测技术。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第12页v3 3铁谱技术特点铁谱技术特点v多年来工业应用表明，铁谱技术含有以下基本特点。v（1）含有较宽磨粒尺寸检测范围和较高检测效率v机械设备摩擦副磨损状态发展与磨损颗粒尺寸和数量改变有亲密关系，因而，有效地检测几微米到上百微米磨粒数量改变含有尤其意义。当前，国内外对润滑油中磨粒监测分析方法主要有光谱分析法、磁塞检测法和铁谱分析法等。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第13页v如表1所表示，光谱分析检测磨粒有效尺寸范围是5m，其中对于2m磨粒其检测效率就大为降低。磁塞检测法只能有效地检测出上百微米至毫米级磨粒。表1各种分析方法对磨粒尺寸敏感范围工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第14页v铁谱分析方法对从几微米到几百微米甚至毫米级磨粒都有满意检测效果。大量检测表明，这一尺寸范围正是绝大多数机械设备摩擦副发生磨损时产生磨粒尺寸范围。v正是因为铁谱技术含有较宽磨粒尺寸检测范围，所以在机器摩擦副磨损状态分析中，铁谱分析方法较其它方法得到了更为广泛应用。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第15页v（2 2）能同时进行磨粒定性检测和定量分析）能同时进行磨粒定性检测和定量分析v与润滑油磨粒其它分析技术相比，铁谱技术较光谱方法、磁塞方法一个最大优点就是能够同时实现对磨粒定性观察（观察磨粒形态、尺寸、颜色、表面特征等）和定量分析（测量磨粒量、磨损烈度、磨粒材质成份等），这不但给分析机械设备磨损状态、故障原因和研究设备失效机理等提供了更全方面而宝贵信息，而且大大提升了机械设备状态监测可靠性。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第16页v3）能够准确监测机器中一些不正常磨损轻微症兆，含有磨损故障早期诊疗效果铁谱技术另一特点就是，它能准确地监测出机械系统中一些不正常磨损轻微症兆，如早期疲劳磨损、粘着、擦伤与腐蚀磨损等，从而为设备状态监测人员提供宝贵信息，防止机械事故发生。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第17页v因为铁谱分析技术含有以上特点，所以在故障诊疗中同其它磨屑检测方法相比，它含有自己独特优势。表2给出了利用各种分析技术对液压油进行故障诊疗时，诊疗结果可靠性统计。表2诊疗结果可靠性统计工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第18页v然而铁谱分析技术也有其不可防止缺点：然而铁谱分析技术也有其不可防止缺点：v(1)对润滑油中非铁系颗粒检测能力较低，故在对如柴油机这种含有各种材质摩擦副设备进行故障断时，往往感到有所欠缺；v(2)作为一门新兴技术，铁谱分析规范化不够，分析结果对操作人员经验有较大依赖性，若缺乏经验，往往会造成误诊或漏诊。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第19页磨粒识别技术磨粒识别技术v铁谱分折目标是经过分折磨粒特征，来判断摩擦副磨损程度和磨粒成份，确定设备磨损部位和失效情况，区分正常磨损和异常磨损，并对磨损失效提出早期预报。其中磨粒识别是很关键一步。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第20页v按照磨损原因不一样，设备磨损可归纳为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种类型。不一样类型磨损及特点见下表工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第21页v在不一样磨损状态下形成钢铁磨粒在显微镜下形态，大致描述以下；v(1)(1)正常滑动磨损残渣。正常滑动磨损残渣。对钢而言，其厚度在l以下被称为剪切混合层薄层。剥落后形成碎片，尺寸为0.5一15m。v(2)切削磨损残渣。是由一个磨擦表面切入另一个磨擦表面形成，或是由润滑油中夹杂砂粒或其它部件磨损残渣切削较软磨擦表面形成。其形状如带状切屑，宽度为25，长度为25100m。v(3)滚动疲劳残渣。该残渣是由运动零件滚动疲劳、剥落形成。残渣呈直径为15m球状，间有厚度为12m、大小为20一50m片状残渣。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第22页v(4)(4)滚动疲劳兼滑动疲劳残渣。滚动疲劳兼滑动疲劳残渣。主要是由齿轮节圆上材料疲劳剥落形成。残渣形状不规则，宽厚比为4：ll0：1。当齿轮载荷过大或速度过高时，齿面上也会出现凹凸不平、表面粗糙擦伤。vv(5)(5)严重滑动磨损残渣。严重滑动磨损残渣。当载荷过大或速度过高时因为磨擦面上剪切混合层不稳定而形成。残渣呈大颗粒剥落，尺寸在20以上，厚度大于2，经常有锐利直边。上述五种情况归纳以下表中。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第23页惯用铁谱仪结构与工作原理v当前，国内外已开发出铁谱仪种类很多，人们也从不一样角度提出了不一样分类方法。因为磁铁装置是铁谱仪关键部件，若按磁铁工作原理来分，可分为永磁式铁谱仪和电磁式铁谱仪。依据机器状态监测方式来分，又可分为离线铁谱仪和在线铁谱仪。若按实现铁谱定量与定性分析功效需要来分，又可分为分析式铁谱仪、直读式铁谱仪、双联式铁谱仪等，上述三种铁谱仪都属于离线铁谱仪。另外，若依据铁谱片制作原理不一样分类，又可分为旋转式铁谱仪和固定式铁谱仪。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第24页v铁谱仪详细分类以下：工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第25页v 一、分析式铁谱仪一、分析式铁谱仪v分析式铁谱仪是最早开发出来铁谱仪，它包含了铁谱技术全部基本原理。分析式铁谱仪用途是用来分离机器润滑油样中磨粒，并能使磨粒依照尺寸大小有序地沉积在一显微镜玻璃基片上，从而制成铁谱片，然后利用铁谱显微镜等观察和分析仪器，实现对磨粒定性、定量铁谱分析。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第26页分析式铁谱仪结构与工作原理简图如图1所表示。图1分析式铁谱仪工作原理简图由磁铁（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。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第27页分析式铁谱仪工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第28页分析式铁谱仪由磁铁（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。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第29页v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）蠕动泵滚轮外缘装有输油导管,输油导管一端置于玻璃基片上方,另一端插入盛有试样试管中,开启蠕动泵(或气压泵),使试样以1530mL/h流速吸入输油导管并流至玻璃基片，然后从与玻璃下方搭接回油管流入废油瓶。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第30页v玻璃基片上划有玻璃基片上划有U U形憎油糟，使试样在玻璃基形憎油糟，使试样在玻璃基片上沿垂直于磁铁磁力线方向由上向下流动，片上沿垂直于磁铁磁力线方向由上向下流动，在重力、浮力、磁场力和粘滞阻力共同作用在重力、浮力、磁场力和粘滞阻力共同作用下，试样中磨粒便牢靠地粘附在玻璃基片上，下，试样中磨粒便牢靠地粘附在玻璃基片上，再用四氯乙烯溶剂冲洗，去除基片上残液，再用四氯乙烯溶剂冲洗，去除基片上残液，磨粒便牢靠地粘附在玻璃基片上，制成了铁磨粒便牢靠地粘附在玻璃基片上，制成了铁谱片。谱片。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第31页v对于铁磁性磨粒，按尺寸大小依次有序沉积，紧靠对于铁磁性磨粒，按尺寸大小依次有序沉积，紧靠入口处下方沉积尺寸大于入口处下方沉积尺寸大于5 5m m磨粒；在距铁谱片出磨粒；在距铁谱片出口端口端50mm50mm处沉积磨粒，其尺寸多为处沉积磨粒，其尺寸多为1 12 2m m；在靠；在靠近铁谱片出口端，磨粒尺寸更小，甚至不以连续链近铁谱片出口端，磨粒尺寸更小，甚至不以连续链线状沉积，有色金属磨粒和非金属微粒不按这种规线状沉积，有色金属磨粒和非金属微粒不按这种规律沉积，含有随机性。律沉积，含有随机性。铁谱片磨粒尺寸分布图工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第32页分析式铁谱仪原理图工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第33页v用于沉积磨粒玻璃基片又称铁谱基片，在它表面上制成有U形栅栏，用于引导油液沿基片中心流向下端出口端到废油杯。因为铁谱片需要在光密度计上测量磨粒百分覆盖面积以预计出磨粒分布密度，并在光学显微镜和扫描电镜下观察与分析磨粒形态、大小、数量和成份，故对玻璃基片纯度、均匀度及表面清洁度等都有一定要求，通常铁谱基片应经特殊处理。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第34页v分析式铁谱仪磁铁装置是铁谱仪关键元件，其结构如图3所表示。图3磁铁装置简图它是由磁铁副、两磁极和磁座板（磁轭）共五块磁材料拼装成U形一个永久磁铁装置工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第35页v。因为该磁铁装置设计独特，又采取特殊磁性材料，产生磁场是一个高强度和高梯度发散强磁场。两磁极间约有lmm气隙，用铝板隔开，磁铁装置气隙中央磁感应强度可达1.8T，在垂直方向上磁感应梯度可达0.40.5T/mm。在这么磁场作用下，当分析油样流经位于磁场装置上方玻璃基片时，油样中磨粒在连续增高磁场力作用下被磁化并快速在谱片上沉积。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第36页v因为玻璃基片是倾斜安装，故油样中磨粒在进入磁场后，伴随流动会受到一个逐步增强梯度磁场作用，使大尺寸磨粒首先在人口端沉积，最小尺寸颗粒通常在出口端附近位置上沉积，从而使磨粒能按照其尺寸大小有序地在铁谱片上沉积。v在磁场作用下，因为磨粒之间S极与N极相互吸引，从而使它们在垂直于油液流动方向排列成链状，而已经排列成链状磨粒因受磁力线和磁场梯度等作用，与其上方继续沉积并排列成链状磨粒将会相互排斥而分开，故磨粒链之间会保持一定距离。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第37页二、直读式铁谱仪二、直读式铁谱仪v直读式铁谱仪与分析式铁谱仪非常相同，它们都是利用高梯度强磁场原理来搜集润滑油样中铁质磨粒。而不一样之处于于分析式铁谱仪能在显微镜下观察研究磨料形貌，而直读式铁谱仪仅能测定磨粒数量及其大致尺寸分布。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第38页v图4是直读式铁谱仪原理。在直读式铁谱仪中，磨粒沉积原理与分析式铁谱仪相同，只是用一根玻璃沉淀管来代替玻璃基片。图4直读式铁谱仪原理工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第39页制备在试管中分析油样在重力和虹吸作用下，经过毛细管而进入沉淀管。油样中铁磁性磨粒在沉积管下面高梯度强磁场作用下，会有序地沉积在玻璃管底部。大于5m大磨粒首先沉积，它们普通沉积在沉积管入口区；12m小磨粒沉积在较远处。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第40页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按钮工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第41页v在大、小磨粒沉积位置分别设置有光束发射装置，光束穿过沉积管，被设置在沉积管另一侧光电传感器所接收，能够直接测定磨粒浓度读数。直读式铁谱仪测量磨粒浓度光路系统如图5所表示。图5直读式铁谱仪测量光路系统简图工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第42页v这一光电转换测量系统测出是因磨粒沉积而覆盖沉积管底部而造成光强衰减值，并用直读单位DL和DS在液晶数码管上直接显示。DL和DS两个光密度读数分别代表大、小磨粒相对数量，用来表示摩擦副磨损状态。磨粒在直读式铁谱仪中沉积管内沉积排列如图6所表示。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第43页v因为磁场力作用，大磨粒（5m）在沉积管入口区首先沉积，而小磨粒则按它们尺寸大小实现有序沉降、分布沉积。v直读式铁谱仪主要特点是能快速、方便、较准确地测定出机器分析油样中大小磨粒相对数量，能对机器磨损状态给出定量分析，因而对机器工况监测尤其有用。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第44页v使用直读式铁谱仪分析机器润滑油样步骤以下：v(1)制备分析油样；v(2)油样在虹吸作用下经毛细管流过铁谱沉淀管；v(3)油样中磨粒在高梯度磁场作用下进行沉积；v(4)用光电转换系统测定磨粒光密度读数，并以DL、DS数码直接显示工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第45页铁谱显微镜铁谱显微镜由反射光源、透射光源、载物台、摄影机等组成。因为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能够同时使用，也能够单独使用，其光强能够分别调整。透射光从显微镜下部发出经过折射镜折射后向上穿过放在载物台上铁谱片进入物镜，再经过双路镜抵达目镜，从而更清楚观察铁谱颗粒。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第46页铁谱显微镜原理图：工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第47页工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第48页铁谱分析程序铁谱分析程序v第1步油液取样取样技术是油液分析技术成败关键一步。取样注意事项：取样位置取样时间取样周期取样统计工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第49页v取样器具（包含油样瓶、取样管、取样器等）要清洁洁净，预防污染；二次取样时应采取两根取样胶管。对中、高速柴油机,每次取一个系统油样即；对单缸独立润滑系统柴油机应分缸取样。v取样部位：取样部位普通定在回油管放油阀、滤器前、曲轴箱等部位。当送检油样仅测理化指标时，也可在进机前位置取样。关键是确保所取油样应含有代表性，能正确反应所监测设备磨损情况。取样部位一经确定，每次取样应在同一个部位进行。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第50页v取样周期:工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第51页v取样量：对做铁谱光谱颗粒计数和污染度测试时，每次取样300ml，对需做滑油粘度、水分检测或异常样品须取样500ml。普通要求取油量是配发油样瓶3/4。取样时机：取样应在机械设备运行状态下进行。特殊情况必须停机取样时，应在停机后30分钟内取样。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第52页v注意：取样时，必须确保取样口周围清洁，无污染杂质。应先从取样口放掉一部分油后，再接取拟送检油样，确保送检油样均匀性与代表性。取样后应马上盖紧取样瓶盖，预防泄漏（在盖取样瓶盖之前，禁止用任何物品擦拭取样瓶！）然后将样品瓶外表擦洁净，贴牢标签(取样卡)，预防脱落，并保持标签清洁、字迹清楚，尽可能防止油渍污染。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第53页v凡首次对某一设备进行油液监测取样送检时，还应提供一个与该设备所取油品牌号完全相同新油作比较用，当该设备更换不一样牌号油品时，应重新送该牌号新油，以确保监测结果连续性与准确性。取油样后，应及时送化验室检测。取样统计：包含静态数据和动态数据两部分。静态数据：取样机械名称、使用单位、型号、功率、转速、润滑油容量和牌号等。动态数据：取样机械各类待征数，如油样编号、机械使用时数、润滑油使用时数、油温、水温、水压、故障征兆、分析重点及提议等。取样统计表应与油样瓶一起送往试验室。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第54页v第第2 2步步:油液预处理油液预处理1.样品加热：将盛有润滑油样品瓶子放入干燥箱中，使样品在655温度下，保持30分钟，目标是使样品粘度降低，便于对样品振荡。2.振荡：手动振荡和器械振荡，目标是使因沉淀而聚集磨粒得以分散，并使各种尺寸磨粒都能悬浮在样品中。3.稀释：包含浓度稀释和粘度稀释浓度稀释当油样中磨粒浓度高时，为防止磨粒在铁谱片上（或沉积官内）发生堆积现象影响观察与分析所采取办法；粘度稀释是在油样中加入一定量四氯乙烯，目标是降低样品粘度，以改进油样流动性。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第55页v第3步 制谱工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第56页v第四步观察分析1）谱片定量分析经过加装在显微镜上光密度计对谱片不一样沉积区域（普通指大颗粒沉积区域和小颗粒区域）透光度进行测量，检测出磨损烈度，在铁谱分析技术中，认为这个数值能反应大小磨损数量差，称之为定量铁谱。分析式铁谱仪能够测量出大磨粒区和小磨粒区覆盖面积百分比Al、As。AlAs磨损浓度（也称磨损量），其值越大表示磨损速度越快；Al-As磨损烈度，表征不正常磨损状态严重程度，I0磨损烈度指数I0它是一个判别磨粒发展进程指标，反应了磨损进度和严重程度，即全方面反应了磨损状态。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第57页v直读式铁谱仪能够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）和部分小磨粒相对浓度；Ds小磨粒读数值用“Ds”表示，主要代表小磨粒（12m）相对浓度；工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第58页v2 2）谱片定性分析）谱片定性分析 利用双光显微镜（或称铁谱显微镜）对谱片上磨屑进行大小、形状、色泽、表面纹理等观察、磨损类型识别，称之定性铁谱，还能够测量磨粒尺寸，判别其成份和测定表征磨粒数量光密度值以及对磨粒进行显微摄影。该法本质是依据个别异常磨屑特征判断设备磨损部件曾发生过摩擦磨损过程。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第59页v正常磨损图谱：工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第60页工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第61页v一些经典铁铺图谱照片：工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第62页工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第63页工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第64页工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第65页v分析式铁谱分析技术特点和应用分析式铁谱分析技术特点和应用A基本属于离线分析方法，每一个样品分析时间长；B不但能够观察到磨粒大小，还能够观察到磨粒形貌和颜色；能够监测摩擦副工况和研究磨损机理；C铁谱分析规范化不够，分析结果对操作人员经验有较大依赖性，若缺乏经验，往往会造成误诊或漏诊；D要完整监测磨损工况，还需要与其它监测方法配合。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第66页v铁谱分析技术应用A、柴油机磨合铁谱监测B、诊疗柴油机故障比如:Z12V-190B柴油机磨合阶段地直读铁谱磨损趋势曲线。见下列图。案例1：柴油机机油化验工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第67页v工厂原来要求，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。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第68页vB、诊疗柴油机故障工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第69页v铁谱分析：铁谱分析：在谱片上发觉大量红色氧化物，显著表明油中有进水迹象；光谱分析：光谱分析：滑油中钠元素含量高达500ppm，显著高于其它油样，初步判断为滑油中进海水；理化分析：理化分析：使用SYP1015石油产品水分试验器，测试结果为水分含量为1.5。综合判断：综合判断：柴油机滑油中有海水，含量1.5，已经造成油液中产生大量红色氧化物。结论提议：结论提议：拆检柴油机滑油相关系统，更换润滑油。拆检结果：拆检结果：柴油机滑油冷却器盘管腐蚀造成海水泄漏进柴油机滑油。注意：注意：发觉滑油内有海水时，必须马上拆卸清洗，更换滑油，以免时间长而使海水蔓延机件锈蚀严重。例1:在42-160型柴油机监测中，发觉腐蚀磨损颗粒，结合光谱和理化分析，及时判明是进海水造成。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第70页案例二：伊兰特5000KM机油化验汇报P9231616：绿色背景光下拍摄铁磨粒磁力线（放大200倍）点评：活塞钢套磨损轻微，铁磨粒极少。说明润滑效果比较理想。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第71页P9231618：无绿色背景光下拍摄金属铜颗粒（放大500倍）点评：点评：此颗粒为非正常磨损颗粒。表面红颜色为回火色，天蓝色为钢磨粒，粘贴到了这颗大金属颗粒上。有回火色证实润滑不良造成缸内温度过热。假如非正常磨损颗粒较多较大，说明活塞钢套已经严重磨损。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第72页P9231621：绿色背景光下拍摄纤维（放大200倍）点评：可能是从外界进入油箱内植物纤维。假如纤维物质太多，说明油箱密封效果不理想。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第73页P9231629：绿色背景光下拍摄油污（放大500倍）点评：所谓油污就是润滑油燃烧不充分造成积碳，说明润滑效果不理想。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第74页P9231626：绿色背景光下拍摄非金属晶粒（放大500倍）点评：点评：可能是从外界混入油箱内石英晶粒。这种晶粒硬度很高，进入缸套后会加大磨损。假如这类晶粒太多，说明油箱密封效果不理想。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第75页v从油样整体分析看，此车从油样整体分析看，此车磨损比较轻微，密磨损比较轻微，密封比较理想。封比较理想。和美国制造行进在青藏线上机和美国制造行进在青藏线上机车车况比较，此车车况极好，和刚换完新润车车况比较，此车车况极好，和刚换完新润滑油油样内容量相当。这和此车经常更换滤滑油油样内容量相当。这和此车经常更换滤清器和润滑油相关。清器和润滑油相关。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第76页案例三：变速箱润滑油铁谱分析案例三：变速箱润滑油铁谱分析v磨合前期磨合前期v图2和3为磨合前期油样铁谱分析磨粒形态图。磨粒形态分析表明，谱片上出现了各种粒度较大金属磨粒和其它微粒，甚至看到大量非金属污染颗粒，磨粒形态各异，磨粒大小差异较大，磨粒种类多，磨粒视场不清楚。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第77页磨合时磨削成份主要为磁性颗粒钢铁材料，亦有少许非磁性颗粒Al、Cu和一些金属氧化物以及油聚合物等杂质，磨屑形状主要为长条扁平状，其宽度在10m以下，这属于经典粘着磨损颗粒。同时在谱片上发觉卷曲线条状磨屑占多数，这属于经典磨料磨损颗粒。在谱片上发觉有少许非常细小微粒，这说明腐蚀磨损已经开始产生。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第78页v（2 2）磨合中期）磨合中期v图4和图5是采取蓝色投射光、红色反射光照明方式，在显微镜下放大200倍时磨粒形态图。由谱片图上磨粒形态能够看出：磨粒分布均匀，含有高度抛光表面，沿磁力线呈链状分布，说明磨损主要元素为金属元素，异常磨粒极少，磨粒视场清楚可见，即使谱片上仍可见到大金属磨粒，不过磨粒大小差异较磨合早期要小多。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第79页v为了更清楚地观察磨粒和取得更多磨粒信息，将显微镜放大倍数调至500倍，此时磨粒形态如图6所表示。图中现有表面展现红色磨粒，又有表面展现黑色磨粒。从沉积方式上看，它们沉积在磁力链上，说明磨粒都含有磁性，所以能够判断这两种磨粒为铁系磨粒。从颜色上能够看出磨粒发生了氧化反应，据此能够更深入地确定磨粒是铁系氧化物磨粒：红色为Fe2O3团粒，黑色为Fe3O4团粒，因发生粘着磨损而产生。前者是因为油样中有水分，后者是因为系统润滑不良，而发生了粘着磨损所产生。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第80页v磨合期内，磨损表面上微凸体被压平，并沿微凸体峰顶形成折檐。这些折檐随即被破碎，形成细长片状磨粒，如图7所表示，伴随磨合时间增加，这类磨粒数量逐步降低，直至原始加工条痕被封盖或被磨去。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第81页v磨合后期磨合后期v在磨合即将完成之时，润滑油中磨粒粒度已大大减小，而且粒度都不大，磨粒种类少，磨粒整体浓度不高，分布较均匀，而且均为正常磨粒。如图8所表示，铁谱分析片上大、小磨粒区均被较小磨粒覆盖，沉积链细长、排列均匀，几乎不存在大磨粒。此时，综合传动装置各零部件已结束磨合过程而进入正常磨损期。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第82页v磨粒数量分析磨粒数量分析v磨粒数量改变能够利用PODS磨损颗粒分析仪进行分析。下列图为变速箱传动装置磨合过程中磨损颗粒数量改变规律。磨损颗粒数量改变工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第83页v由图中可知，在磨合开始阶段，润滑油中磨粒极少，此时磨损刚开始，产生磨粒极少，经过一段时间后，润滑油中磨粒急剧增多，说明各个零件都开始进入磨合期。但伴随磨合时间推移，油液中磨损颗粒在过滤器作用下数目逐步降低，磨合进行到60min左右时，颗粒数目趋于平稳，磨损浓度到达平衡。这与铁谱分析结果一致。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第84页案例四：某大型工程机械齿轮传动装置案例四：某大型工程机械齿轮传动装置油样理化分析指标正常，光谱分析结果如表所表示。主要磨损及污染元素FeCuPbAlCrNiMoSi测定值（mg/kg）130.32.03.00.00.21.69.7对于大型工程机械来说，以上各磨损金属元素浓度很低，由此很轻易得出磨损正常判断工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第85页v然而铁谱分析发觉，油中存在较多严重滑动磨粒、疲劳剥落颗粒和球形磨粒等异常磨损颗粒，见图1图2。据此我们得出设备存在异常磨损结论。在今后设备检修时，现场实地观察发觉，齿轮表面出现大量剥蚀坑，尺寸大者达1厘米以上。图1 200X粘着磨粒、疲劳磨粒、球形磨粒等 图2 200X 严重滑动磨粒等工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第86页v依据异常磨损部位和性质分析以及用户和技依据异常磨损部位和性质分析以及用户和技术讨论会上相关教授提供情况能够确认，设术讨论会上相关教授提供情况能够确认，设备发生异常磨损主要原因是由材料强度相对备发生异常磨损主要原因是由材料强度相对不足引发块状疲劳剥落。不足引发块状疲劳剥落。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第87页案例五：压缩机曲轴箱机油检测v某化工厂压缩机曲轴箱，换油一周后采样。光谱结果如表2所表示。主要磨损及污染元素FeCuPbAlCrNiSnSi测定值（mg/kg）1.10.92.50.00.00.30.71.8工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第88页图3200X大尺寸铁磁性磨粒集中区图4200X正常磨粒、剥落颗粒、切削磨粒等光谱分析结果与新油靠近，但铁谱分析却发觉少许尺寸较大铁质厚片状磨粒和个别切削状磨粒，如图3所表示。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第89页v用户在收到汇报后采取了换油办法，运行一周后再次采样送检。光谱分析结果如表3。与表2相比，铁、铜等主要磨损金属浓度有所增加，但绝对值都很小。主要磨损及污染元素FeCuPbAlCrNiSnSi测定值（mg/kg）4.82.02.40.90.40.00.02.9工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第90页图5200X正常磨粒、切削磨粒等图6500X疲劳、正常磨粒等（谱片入口区）铁谱分析可见，最大磨粒尺寸较上次油样有所减小，但铁磁性磨粒总体数量增加，尤其值得注意是，切削磨粒数量显著增加，如图4-图5。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第91页据此认为设备存在异常磨损。赴现场实地了解情况并与相关设备管理人员讨论后判断，本案发生异常磨损系由以前拆修（上述第一次换油时）导入硬质污染颗粒所致。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第92页案例六：汽车发动机v光谱分析结果如表。主要磨损及污染元素FeCuPbAlCrNiMoSnSi测定值（mg/kg）1054428 5.13.21.60.00.07.6工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第93页v但铁谱分析却发觉油中存在大量铁磁性磨粒和铜合金磨粒,其中包含较多以铜合金为主粘着磨粒，以及较多腐蚀磨粒等，见图7-图8。图7500X铜合金粘着磨粒和正常磨粒等图8500X铜合金磨粒及腐蚀磨粒及等工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第94页v据此判断发动机发生了较严重异常磨损，提据此判断发动机发生了较严重异常磨损，提议检验。议检验。经与用户电话联络证实，拆检表明发动机轴瓦已经严重损坏。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第95页案例7：气压机润滑油分析工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第96页一台气压机进行例行光谱监测时，发觉其在用润滑油中Cu、Al、Sn等主要磨损金属元素含量急剧上升，同时，油液中污染元素钠含量一样急剧上升，以下列图所表示：工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第97页工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第98页v依据经验，设备在用润滑油中元素浓度改变尤其是磨损金属元素含量急剧改变是设备故障前期预告，表明该设备运转存在异常，为了深入验证这个结论，我们马上着手对该油样进行铁谱分析，结果在观察分析铁谱谱片时发觉大量金属异常磨损颗粒和非金属污染物沉积，以下列图所表示：工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第99页v依据上述光谱与铁谱综合分析，设备存在严重故障隐患，同时，该设备在用润滑油品质存在问题。v检验后发觉因为该设备一个密封圈泄漏，造因为该设备一个密封圈泄漏，造成废气与冷却水进入了润滑油中，油品润滑成废气与冷却水进入了润滑油中，油品润滑效力降低，造成轴瓦异常磨损，效力降低，造成轴瓦异常磨损，因为问题发觉早而且处理及时，所以防止了一起恶性设备事故发生。在故障处理后设备磨损金属元素及污染元素含量等各项指标趋于正常，设备恢复到正常磨损期。工程机械故障检测和诊疗油液铁谱分析技术第100页