铁谱分析技术在石化行业的应用及前景展望

研究 『． Ｊ 液压与气动 ， ０ ５ １：５— ６ 】 ２０ （ ） ５ ５．
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１ ０
中国设备工程 ｆ ２１年ｌ月 ０１ ２
＿ 专题报
器的可靠性和延长寿命 ，减少维修 费用具有重大 的意义 。
油液监 测是机器 状态监测 的重要 手段 之一 ， 目前 油液
离 出有 价值 的磨 粒 ；同时 ，铁谱分析 还可 以观 察磨粒 的表 面形貌 、颜色 等 ，从而 能获得更 为丰富的关 于机器磨损状 态及其 机理 的信 息 ，以实现 机器磨损状 态 的有 效监测与诊 断 。这些优点 ，是其他油样分 析方法所无法 比拟的 。因此 ，
监测分 析方法包 括磁塞检 测法 、光谱 分析 法和铁 谱分 析法 等。其主要检测范围见表１ 。
表 １ 各 种 油样 分 析 法主 要 检 测 范 围
方法 可检测粒子特征 尺寸检测范围／ 数量 粒度分布 形态 成分 ｔｍ ｘ ＞Ｏ １０ 、 ／
利用铁谱 分析技 术对石化设 备磨损进行 故障诊 断是十分合
展 ，根据谱 片上磨粒 的数量 、形状 、粒径 、表面形貌及 颜
色综 合进行判 断 ，这 种方法将磨粒进 行分类并 给 出了产 生
磨粒 的原 因 ，只要根据 观测到 的磨粒 类型就 可 以判 断设 备 故 障原 因及其 部位 ，但该 方法最主要 的缺点就 是如果设 备 中含有 大量 的摩 擦副 ，那 么正常磨损 时也会产 生较多 的异
机 械设 备运行过程 中磨损 是不可避 免的 ，所 造成 的损 失也是 巨大 的。因而进行机 械设备磨损状 态监测 对提 高机
在 次品率很 高的情况下 ，即使是 多次检 验 ，也容 易得 出错误 的结 果 。那 么 ，取样瓶清洁度 最大偏移 值应该 如何 定 义 ；允 许错 误的故障预警率应 该多大 ；针对不同 的用户 ， 是否应该制定不同的标准。这些都是应该考虑的问题 。 另外 ，清洁度 的分级定 义能不能让 商家在 成本提 高不 大 的情况下提 高质量 ；能不能让用户根 据需要选 用相对 较 便宜 的产 品。调查数据显示 ，取样瓶清 洁度置 信区间越大 ， 检查过程 就会 越复杂 ，成本就会越 高。性价 比是一个 需要 很好权衡 的因素 ，不需 要一个勉强及 格 的尝试 。生产 过程
设备安全可靠运行是 十分必要 的。
石化 行业是我 国的支柱 产业 ，在 我 国国民经济 的发展 中起着举 足轻 重的作用 。石化行业又是 一个高风险 的行业 ，
有 着 自己 的行 业特 点 ： （） 石化 生产 中涉及 物料 危 险性 １
大 ，发生火灾 、爆 炸 、群死群伤事故几率高 ； （）石化生 ２ 产工艺技 术复杂 ，运行 条件 苛刻 ，易出现突发灾难性事故 ；
常磨粒 ，很容易 造成误判 ，从 而导致不必 要 的损 失 ；于是 对磨粒 进行定量 分析 的方法 应运而生 ，根 据大 、小磨粒 的
备 中一些不正 常磨损 的轻微 征兆 ，如早 期 的疲 劳磨 损 、粘
着 、擦 伤与腐蚀 磨损 等 ，从而 可为设备 状态检 测人 员提供 宝贵信息 ，避免机械事故发生。 可见 ，铁谱分 析技术 可以简便 而有效 地从 润滑油 中分
的每个 环节最 好可 以调节 ，一 方面便 于监测 产 品清洁 度 ，
参 考文 献 ：
［ 卢继霞 ，王炉平 ，王乾等． １ 】 油液 污染度 的测定及相关 国际（ 国家）
标 准的应用 ［＿ Ｊ 液压 与气动 ，２ ０ １） ５ ５ ． 】 ０ ６（０ ：４ — ０
【］ ２刘峰璧 ， 谢小鹏． 固体污染物粒度分布参数对油液污染度影响 的
由此揭开 了以磨粒 为信息载体对 机械设备进 行磨损 监测诊
断和磨 损机 理研究 的新 篇章 ，并且 推动 了摩擦 学 的发 展 ， 产生 了微粒摩擦学的概念。 铁谱 分析技 术的发展 主要体 现在理论 方法 的不 断完善
和仪器设备 的不断改进两方面。 在 理论方法上 ，铁谱 分析技术最 初是对磨 粒进 行定 性
意见。
［】 ｉ ｈ Ｊ （９９ Ｍａｃ— ｐｉ， ｈ ｎ ｕｎ ｅｏ ｏｌ Ｃｅｎｉｅｓ ｎ ６ Ｆｔ ，．１ ９ ， ｒｈ Ａ ｒ）Ｔ ｅＩｆ ｅｃ ｆ ｔｅ ｌ ｌ ｓ ｄ ｃ ｌ ｌ Ｂ ｔ ａ ｎ ａ
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分 敏感 ，它 可在 不停 机 的情 况下通 过分 析油 液 中的微粒 ，
由表 １ 可看 出 ，与其他方 法相 比，铁谱 分析法具有 以下
优点 ： １磨粒尺寸检测范 围宽 ．
大量统计 资料表 明 ，磁塞 检测和 光谱分 析分 别只适 用
于检 测尺 寸较 大（１０ ｍ 和极微 小磨 粒（１ ｔＩ） ＞０ ） ＜ Ｏ． Ｉ Ｌ ，而大 多 Ｔ 数设备失效期磨粒特征尺寸多在 １— ０ 之 间 ，当磁 塞检 ５ ２ ０．ｉ Ｉｎ Ｌ
２ｌ Ｉ中 设 工 ０１ ２ 年１月 国 备 程
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、 ／ 、 ／
二 、 技 术进 展
铁谱技术 （ｅｒｇ ｐ ｙ是２ 世纪７ 年代 出现 的一种磨损 Ｆ ｒ ｒ ｈ） ０ ｏａ Ｏ 颗粒 分 析新 技术 ，美 国麻 省理 工学 院ｗ． Ｓ ｉｒ和美 国 Ｗ． ｅｅｔ ｆ Ｆｘ ｏｏ 司ｖ Ｃ Ｗｅｔｏ 于 １７ 年最 早提 出其 原理 ，并 于 ｏｂ ｒ公 ． ． ｓ ｔ ９０ ｃｔ １７ 年 研 制 出用 于分 离 磨 损 颗 粒 并 进 行 观 察 分 析 的仪 ９１ 器——铁 谱仪 和铁谱显微 镜 。它的原理 是利用专 门设计 的 高梯度强磁 场装 置 ，把油样 中金属磨粒分 离 出来 ，使其按 照尺寸 大小依次沉 积 ，然后 进行磨粒粒 子特征 的定性和定 量 分析 ，以获得机 械磨损 的可靠 信息 ，从 而分析 机器 的磨 损 机理 和判 断磨损 的状态 ，并作出运转设备故 障预测等。 铁 谱分析技 术对 于摩 擦系统 的各种摩 擦故 障的诊断十
测 收集到一 定数量 的大磨粒 时 ，可能设 备 中的某些 零件 已 经损 坏 ，故 磁塞检测 早期损 坏预报 的可靠性 较低 。铁谱 分 析 的磨粒尺寸在 １ １０ １，包含了对于磨损状态识别 和故 — ００ １ ３ ． 障原 因诊断具有特殊意义 的尺寸范 围。 ２ 能 同时进行磨粒 的定量检测和定性分析 ． 光谱 分析法尽 管能精确测 量油样 中小 于５ ｍ的磨粒含 量 和成分 ，并 以此为 依据判 断机械设备 的磨损 状态 ，但是 限于其工作 原理 ，它 不能分析 磨粒 的形态 ，无法将 磨粒按 尺寸 大小均匀 排列 ，即无法定 性分析 ，只能 对磨粒 进行定
另一 方面也便 于根据实 际需要调整生 产线上 产品 的清 洁度 控制水平 。
４ 结语 ．
以上 介绍 了取样 容器清 洁度现有相 关标 准 ，并对 现有 标 准的不足 之处进行 了分析 ，分析表 明取样 容器清洁度 新 标 准的制定具 有紧迫性 和必要性 。最后 提 出了新标准 制定 过 程 中应思考 的问题 ，并为新标准 的顺 利执行 提供 了参考
理 的 ，不但可 以对设备 的磨 损状况进行 定性检 测和定量分
析 ，还可 以准确 监测 机器 中一些 不正 常磨损 的轻微 征兆 ，
磁塞检测法
具有磨损故障早期诊 断效果 。
、 ／ 、 ／ 、 ／ 、 ／ 、 ／ 、 ／
光谱分析法 铁谱分析法
＜０ １ １ １ ０ ～ ０ ０
滑与密封 ，２ ０ （） ２ — ２ ， ２ ． ０ ６ ５ ：１ ５ １６ １９ ［ ｉ ｈ ．（９ ２，Ｐｏｃｖ ｉｔｎ ｃ ｏ ｃａｉａ Ｓｓ ｍｓ ５ ｔ ，Ｅ １９ ） ｒａｔ ｅ Ｍａ ｅａ ｅ Ｆ ｒＭｅｈｎｃｌ ｙｔ ． 】Ｆ ｃ ｉ ｎ ｎ ｅ
Ｓｉｗ ｔｒ］Ｏ ｌ ｏ ａ Ｆ ＳＩｃ ｔｌａ ［ ． ｋａ ｍ ： Ｅ ． ｌ ｅＪ ｈ ｎ
理等 提供 了全 面而宝 贵的信息 ，又大 大提高 了机械 设备状
态监测 的可靠性 。
分 析 ，单纯 依靠磨粒 的尺寸判断设备 磨损状 态 ，因该 方法
需 要积累大 量的经验 ，不利于推广 ；随后有 了进一 步的发
３ 能 准确监测 机器 中一些 不正常磨 损 的轻微征 兆 ，具 ． 有磨损故障早期诊断效果 铁谱 分析技术 的另一 个优 点是它 能准确 检测 出机械设
磁塞 检测法 能够有效 地检测 出上百 ｍ甚至ｍｍ级 的磨 粒 ，若辅 以检测过滤器 ，亦可收集摩擦 副的有色金属 磨粒 ， 但难 以进行定量分析 。 铁谱 分析技 术较光谱 方法 、磁塞 检测法 的一个 最大优 点就 是能够 同时实现 对磨粒 的定性检测 和定量 分析 ，不仅
观察磨 粒 的类 型 、形 态 、尺 寸 、颜色 、表 面特征 与结构 等 还可 以测量磨 粒量 、磨 损剧烈 程度 、磨 粒材 质成分 等 ，这 既给 分析机 械设 备磨 损状态 、故障原 因和研究 设备 失效机
铁 谱磨 损数 学模 型、多种 油液监测技术 综合使 用、磨粒 自动识别技术和新型在线铁谱仪
研 制 与 开发 。根 据 分析 论 证 ，认 为铁 谱 技 术 可 以 为石 油４ ＿ 设 备 的 安 、 稳 、 长 、 满 、优 Ｅｒ －
运行提供有力的保障。
一
、
引 言
（）装置大型化 ，生产规模 大 ，连续性 强 ，个别 事故影 响 ３ 全 局 ； （） 石化装置技术 复杂 、设备 制造 、安 装成本 高 ， ４ 装 置资本密集 ，发 生事故时损 失 巨大 。因此保证 石化机械