5第五章-机械故障诊断的油样分析技术A
机械故障诊断
机械故障诊断1. 介绍机械故障诊断是指通过对机械设备进行检测和分析,确定故障原因并提供解决方案的过程。
在工业生产中,机械设备的故障会导致生产停滞和产量下降,因此及时准确地诊断和解决机械故障是非常重要的。
2. 机械故障的分类机械故障可以分为以下几类:2.1 机械部件故障机械部件故障是指机械设备的零部件出现故障,例如轴承损坏、齿轮磨损等。
这类故障通常可以通过检查零部件的状态和磨损程度来诊断。
2.2 电气故障电气故障是指机械设备的电路或电气元件出现故障,例如电机故障、电路短路等。
这类故障可以通过检查电气接线、测量电压和电流等方式来诊断。
2.3 液压故障液压故障是指机械设备的液压系统出现故障,例如液压泵故障、液压阀卡死等。
诊断液压故障通常需要对液压系统进行检查和测试。
2.4 传动故障传动故障是指机械设备的传动系统出现故障,例如皮带断裂、链条脱落等。
这类故障可以通过检查传动装置的状态和连接情况来诊断。
2.5 控制故障控制故障是指机械设备的控制系统出现故障,例如PLC故障、控制软件错误等。
诊断控制故障通常需要对控制系统进行检查和分析。
3. 机械故障诊断的方法机械故障诊断可以借助人工经验和现代技术手段来进行。
3.1 经验法经验法是指根据经验来判断机械故障的原因和解决方案。
经验丰富的技术人员可以通过观察和听觉来判断机械故障的类型和程度,从而采取相应的措施来解决。
3.2 检测仪器现代技术手段可以通过各种检测仪器来辅助机械故障的诊断。
例如震动仪可以检测机械设备的振动情况,红外热像仪可以检测机械设备的温度分布等。
这些检测仪器可以提供更精确的数据,从而帮助技术人员确定故障原因。
3.3 数据分析机械故障诊断还可以通过对机械设备的数据进行分析来实现。
例如使用数据采集系统收集机械设备的运行数据,然后通过数据分析软件对数据进行处理和分析,以确定潜在的故障原因。
4. 机械故障诊断的挑战和解决方案机械故障诊断面临许多挑战,例如故障难以发现、故障种类繁多等。
油样分析
石化
柴油机、发电机、压缩机、鼓风 机、挤压机
油样分析工作分为采样、检测、
冶金
传动系统、轧钢机、起重设备、 传送机构
诊断、预测和处理五个步骤进
机 床 传动装置、液压系统、加工中心
行。
电力
汽轮机、柴油机、蒸汽轮机、传 动装置、变压器、液压系统
第二节 光谱分析
一二三四 光 发原X射谱子线分光吸荧析 谱收光原 分光光理 析谱谱技仪术
PekinElmer原光子电吸直收读光光谱谱仪仪
第三节 铁谱分析
油液铁谱分析技术利用高梯度强磁场的作用, 将油样中所含的机械磨损微粒有序地分离出来, 并借助不同的仪器对磨屑进行有关形状、大小、 成分、数量及粒度分布等方面的定性和定量观 测,从而判断机械设备的磨损状况,预测零部 件的寿命。铁谱技术的主要内容包括油液取样 技术、铁谱制谱技术、磨粒分析技术等。铁谱 分析技术中主要使用的仪器是铁谱仪,铁谱仪 根据对磨粒的分离、检测的方法不同,分为分 析式、直读式、旋转式、在线式等。
图5-9旋转式铁谱仪原理
KTP型旋转式铁谱仪
四.在线式铁谱仪
在线铁谱仪由一个装在油循环旁路中的传感器和一个 磨损分析仪组成。传感器由从油中分离磨粒和控制油 流的硬件组成;磨损分析仪有电子控制与显示单元, 并有可调浓度的报警器,报警器可以在磨粒浓度超过 预定极限时发出警报信号。
传感器中有一高梯度磁场,用来截获磨损颗粒,由于 磨粒的沉淀具有按尺寸分布的特点,传感器中的有表 面效应的敏感元件可以定量测定沉淀的大、线射射吸征据素格,为射荧线探线收谱光的光源后原光测分。线吸含光;者子 谱器离通 减 收 量谱2;-被吸 分掉过 弱 定 。仪油5称收 析的-样检分 后 律记原;为光 。测光 的 就录理3系器 光 能原谱器-分统将强求及子分析计测其度待晶算量它。测体机;
5第五章其它故障诊断技术
油样铁谱分析提供了磨损残渣的数量、程度、 形态和成分四种信息。
2.特点 (1)可以有效地诊断机械磨损类故障。 (2)一般用于离线检测,不适于对突发性故 障的监测,但现已有在线式铁谱仪。 (3)需反复试验才能取得有代表性的油样和 分析数据。 (4)对非磁性材料难以做到定量分析。
(2)吸收光谱测定 将油样品雾化后燃烧,用乙炔焰使其中金属元素原子裂 化,根据对不同波长的单色锐线光源发出的特征幅射线吸 收作用的不同,来确定各种元素的含量。此方法精确度较 高,但测每一种元素时,光源要使用与元素相同的空心阴 极灯,比较麻烦。
4
三、应用实例 (1)某推土机变速箱油样分析监测 该机油样分析结果列于表5-1。 在运行6027h的油样中Fe含量达525mg/L, 已超过极限值,因此及时通知了用户。但该机仍继 续运行,在运转到6591h后再采样分析,Fe含量 已达928mg/L,当第二个警告电报还未收到时, 该机变速箱前进档已经损坏,结果停机修理了一个 月时间。如果当时及时修理,这停机一个月的损失 是可以避免的。
D L DS SWPC N
式中,N是流过直读式铁谱仪油样的毫升数
16
(3)大磨粒百分数 大磨粒在磨粒总含量中的百分数表示为。
DL DS PLP 100% DL DS
(4)累积磨损烈度 指系统磨损烈度的累计值,用Σ (DL+DS)表示。 目前比较普遍使用的表示磨损情况的方法是: ①分别以DL、DS和ID为纵坐标,机器运转时间 为横坐标画出曲线,根据曲线缓慢工急剧上升趋势 来判断磨损情况。 ②分别以Σ (DL+DS)和Σ (DL-DS)为纵坐标,以运 转时间为横坐标画出曲线,根据曲线突然互相靠近 的一点作为磨损严重的特征点。
5.油样分析技术
光路示意图如右图所示:
折射镜
油样铁谱分析技术
几种光源的作用 1)白色反射光 可观察磨粒的形貌、尺寸和色泽。如在 白色反射光照射下,铝基合金磨粒呈白色, 铜基合金磨粒呈金黄色或红褐色;钢磨粒 依据受热效应不同,呈黄蓝之间的色泽。
油样铁谱分析技术
2)白色透射光 白色透射光用来判别磨粒的透光性,化 分透明的、半透明的和不透明的磨粒。游离 金属磨粒对白色透射光的消光率极大亚微米 级厚度的磨粒也不会透光,因此呈黑色。而 大多数其它元素和所有化合物磨粒均是透明 或半透明的。因此,显示的光强可以作为材 料性质的特征。
油样铁谱分析技术
BY11-FTP-X2型 分析式铁谱仪系统
油样铁谱分析技术
3. 旋转式铁谱仪
旋转式铁谱仪的磁场装置
1—驱动轴;2—永久磁铁; 3—圆形基片;4—排油管; 5—油样注射输入管; 6—清洗注射移液管。
旋转谱片
油样铁谱分析技术
旋转式铁谱仪
铁谱显微镜和光密度计
保温培养箱
正常磨损颗粒
疲劳剥块
ZTP-X2型直读式铁谱仪
油样铁谱分析技术 油样铁谱分析技术
2. 分析式铁谱仪 1)结构及工作原理 系统结构:一般包括 制谱仪、光密度读数 器和双色显微镜
油样铁谱分析技术
工作原理
利用高梯度强磁场将机器润滑油中鉄磁性磨
粒分离出来,并按其粒度大小顺序地沉积在玻璃
片上。然后通过双色显微镜观察磨粒的形态、大 小,并进行成份分析,亦可用读数器进行磨粒复 盖面积百分比的测定。
油样铁谱分析技术 3. 铁谱片的加热分析
通过观察铁谱片的磨粒加热后生成的 氧化膜的不同回火色来鉴别磨粒的材料成 分,用以判断磨损的具体零件。具体可查 有关资料。
5 油样分析
5.1 概述 5.2 颗粒计数技术 5.3 铁谱分析 5.4 油样光谱分析 5.5 磁塞
5.1 概述
油样分析方法包括理化指标检测和油中微粒分析 技术。 理化指标检测要对润滑油质进行监测,方法分为 定量和定性两类。 定性方法:滤纸斑点试验、润滑油污染指数测定; 定量方法:粘度、闪点、酸值、水分的测定。
二、 油样分析的方法
油中微粒分析技术包括颗粒计数、光 谱分析、铁谱分析和磁性柱塞等。
一般油液经过颗粒计数分析之后,根 据分析出颗粒大小与分布的数据,再选择采 用光谱分析技术还是铁谱分析技术,进一步 对油中微粒元素进行定量分析。
大量统计资料表明:
• 磁塞检测适用于检测尺寸较大磨粒(≥100um) • 光谱分析适用于检测极微小磨粒(≤10 u m) • 铁谱分析适用于检测尺寸为1~1000 u m的磨粒
三、 铁谱检测的定量指标 1.磨损烈度:
对于直读式铁谱仪
I S ( D L D S )( D L D S ) D L D S
2
2
对于分析式铁谱仪
I S ( AL AS )( AL AS ) AL AS
2
2
Is数值的变化与设备的总磨损有关, 又与磨损烈度有 关。它不但反映了设备不同时刻的磨损情况的变化,而且反 映了机械设备的故障状态和故障程度,因此,是铁谱技术中
D L 和D S 值分别指沉积管的入口处和离 入口处5mm处的光密度读数。
3. 旋转式铁谱仪 分析式铁谱仪进入工业应用以后,发现设计上存在下列不足: 1)铁谱片制备时间过长。 2) 每制备一个谱片需消耗一支输送管, 操作费用较高。 3) 谱片入口区磨粒堆积重叠, 影响对颗粒的观察与分析。 4) 对颗粒浓度较高的油样, 需要高度稀释, 从而造成对某些 判断磨损状态有重要价值的“临界颗粒"可能被遗漏。 5) 含有大量残炭的柴油机油样, 经高度稀释后, 谱片上仍 留有大量污染物。 6) 微量泵在输送油样时的辗压作用使某些大颗粒被破碎或 不能通过。 因此, 英国在1984年研制出一种利用磁场力和离心力共同作 用使磨粒沉降下来的旋转式铁谱仪。 旋转式铁谱仪与其他铁谱仪的主要区别在于谱片的制作方法 上。
油样分析
二.直读式铁谱仪
直读式铁谱仪的工作原理如图5-7所示。
图5-8 沉淀管内磨粒的排序情况 图5-7 直读式铁谱仪的工作原理 1-油样管;2-沉积管;3-磁铁; 4-光导纤维;5-光源;6-光电探 头;7-信号调制;8-读出装置
X2直读式铁谱仪
三.旋转式铁谱仪
旋转式铁谱仪保留了 分析式铁谱仪可以分 析观察磨粒形貌、尺 寸大小、材质成分等 优点,同时又避免了 分析式铁谱仪制片时 间长、操作费用高、 谱片入口区磨粒堆集 严重、油样需高度稀 释、谱片上有大量污 染物和大颗粒被压碎 或不能通过的缺点。
光电直读光谱仪 PekinElmer原子吸收光谱仪
第三节 铁谱分析
油液铁谱分析技术利用高梯度强磁场的作用, 将油样中所含的机械磨损微粒有序地分离出来, 并借助不同的仪器对磨屑进行有关形状、大小、 成分、数量及粒度分布等方面的定性和定量观 测,从而判断机械设备的磨损状况,预测零部 件的寿命。铁谱技术的主要内容包括油液取样 技术、铁谱制谱技术、磨粒分析技术等。铁谱 分析技术中主要使用的仪器是铁谱仪,铁谱仪 根据对磨粒的分离、检测的方法不同,分为分 析式、直读式、旋转式、在线式等。
扫描电子显 显微镜比较 重量(或质 微镜技术 量)分析技 分析技术 术
图像分析技 滤器(网) 显微镜计数 术 堵塞技术 技术
报告数据:每mL(或l00mL)中 各种尺寸范围的颗粒数,测量 20世纪70年代生产的与显微镜 利用摄像机将滤膜上收集的颗 报告数据:大致的油液污染度 将过滤一定体积样液的滤膜 尺寸为颗粒的最大长度能观察 通过测量由于颗粒物对滤膜 配合的I. IMC图像分析仪,因 粒物或直接将液流中的颗粒物 等级 在光学显微镜下观察,对收 到颗粒的形貌,可大致判断颗 (网)堵塞而引起的流量或压 设备复杂而未能推广 转换为显示屏上的影像,并利 结构简单,体积小,操作方便, 集在滤膜上的颗粒物按给定 粒物的种类计数的准确性与操 差的变化,确定油液的污染度 今后用于在线颗粒分析仍有发 适用于现场油液污染度检测 作人员的经验和主观性有关; 用计算机进行图像分析 的尺寸范围计数(参照 展前景 测试时间长。用于一般实验室 ISO4407) 和现场油液分析
机械设备油样分析
• b.油样抽取 • (1)取样部位 • 对于循环油路,取样部位一般在回油管路、经过 过滤器之前的位置或油箱中取样。对于非循环油 路,一般在停机后规定的时间内取样。对上述取 样,取样位置应相对固定,并在合适的高度取样。 • (2)取样间隔 • 取样间隔要根据机器的运行情况、重要性、使用 期、负载特性等因素来确定。
2、常用铁谱仪的结构与工作原理
• 1)分析式铁谱仪 • 是最早开发出来的铁谱仪,它包含了铁谱 技术的全部基本原理。 • 是用来分离机器润滑油样中的磨粒,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 用铁谱显微镜等观测和分析仪器,实现对 磨粒的定性、定量铁谱分析。
• 2.采样周期 • 磨合期或油样分析异常时采样间隔应该短, 机器正常期采样时间间隔可适当延长。 • 3.采样方法 • 采样主要工具是抽油泵、油样瓶和抽油软管,
• 常见系统取样间隔推荐如下: , • 飞机燃汽轮机: 50h • 航空液压系统: 50h • 柴油机: 200h • 大型传动齿轮: 200h • 地面液压系统: 200h • 重型燃汽轮机: 250h。500h • 大型往复式发动机: 250—500h
• (3)取样规范 • 对某一待监测的设备,除了要固定取样位置、 固定停机后(或不停机)取样时间外,还应 绝对保证吸油器具的清洁无污染,即无上次 使用的残油、无其他污染颗粒和水分混人。 动作应小心,不得将污染杂质带入采取的油 样和待监测的设备。 • (4)做好原始记录 认真填写样品瓶所贴的标 签,包括取样日期、油品种类、取样部位、 机器运转时间、取样人员等情况。
三、铁谱技术及仪器
• 油样铁谱分析技术 是70年代初发展起来的一种流体污染物 检测分析技术.它是一种在高梯度强磁场的作用下, 将机器磨擦所产生的磨粒从油样中分离出来,按其 粒度大小依次排列沉淀到一块透明玻璃基片上或 玻璃管中,然后用各种手段观察或测量,以获得磨 损过程的各种信息,从而分折磨损机理和判断设备 磨损状态的一种分析方法.
《油样分析技术》PPT课件
基本原理
三种微粒分析的异同之处
相同之处:都可用作铁磁性物质颗粒(光谱还 可分析其它物质)的收集和分析。 不同之处:在于各自对磨屑的尺寸敏感有所不 同,光谱0~10微米、铁谱1~100微米、磁塞 >100微米
敏感范围如下图所示
%
检100
测
效 率
50
基本原理
0.1 1
10
100
1000
检测效率定义为: e=e1e2e3 e1 —传输效率,采样与产生之比; e2 —捕捉效率,收集与采样之比; e3 —指示效率,指示与采样之比;
油样铁谱分析技术
2)性能特点: ① 结构简单,价格便宜; ② 分析过程简单; ③ 稳定性差; ④ 信息量有限,只能提供磨屑体积。
油样铁谱分析技术
主要参数
磁场:最大磁场梯度>5.0T/cm 最大磁通密度>1.5T
沉积管尺寸: φ3/φ1.7×100mm 毛细管尺寸: φ1.2/φ0.8×700mm 调 零方式: 自动 读数系统: 31/2 LED 显示 读数精度: 0.1 直读数 打印内容: 日期,油样号,Dl,Ds,Is 等测 量值
顺序地沉积在玻璃片上。然后通过双色显微镜观察磨粒的形态、大小,并进 行成份分析,亦可用读数器进行磨粒复盖面积百分比的测定。
油样铁谱分析技术
BY11-FTP-X2型 分析式铁谱仪系统
油样铁谱分析技术
3. 旋转式铁谱仪
旋转式铁谱仪的磁场装置
1—驱动轴;2—永久磁铁; 3—圆形基片;4—排油管; 5—油样注射输入管; 6—清洗注射移液管。
微机通讯: RS-232C 串形接口 电源: AC220V50-60Hz
ZTP-X2型直读式铁谱仪
油油样样铁铁谱谱分分析析技技术术
机械故障诊断概述
投入经费 投资:US$ 20 万元,年监测费:US$ 1.5 万元/年
诊断成本 A=(20 万/10 年折旧) + 1.5 万/年=US$ 3.5 万元/年
诊断经济效 益系数
C=B/A = 36
☆目的意义举例:空难
2009年6月1日14时,法航空客A330起飞不久后与地面失去联系。机上228 人全部遇难。
1.2设备故障的信息获取和检测方法
☆故障信息的获取方法
(四)设备性能 指标的测定
设备性能包括整机及零部件性能, 通过测量机器性能及输入、输出量的 变化信息来判断机器的工作状态也是 一种重要方法。
例如,柴油机耗油量与功率的变化, 机床加工零件精度的变化,风机效率 的变化等均包含着故障信息。
对机器零部件性能的测定,主要反 映在强度方面,这对预测机器设备的 可靠性,预报设备破坏性故障具有重 要意义。
按诊断方法的 完善程度分类
简易诊断 利用一般简易测量仪器对设备进行 监测,根据测得的数据,分析设备的工作状态。 如利用测振仪对机组轴承座进行测量,根据测得 的振动值对机组故障进行判别或者应用便携式数 据采集器将振动信号采集下来后再进行频谱分析 用以诊断故障。
精密诊断技术 利用较完善的分析仪器或诊断装 置,对设备故障进行诊断,这种装置配有较完善 的分析、诊断软件。精密诊断技术一般用于大型、 复杂的设备,如电站的大型汽轮发电机组、石油 化工系统的关键压缩机组等。
1.3机械设备故障诊断方法的分类
设备故障诊断技术的分类,有三种分类方法
(一)按照诊断的目的、要求和条件分类 分为功能诊断和运行诊断、定期诊断和连续监测、直接诊断和间接诊断、在 线诊断和离线诊断、常规诊断和特殊诊断、简易诊断和精密诊断等等。
机械故障诊断概述
机械故障诊断概述1. 引言机械故障诊断是指通过分析和判断机械设备出现故障的原因和位置,以便进行修复和维护的过程。
随着工业自动化程度的提高,机械设备的复杂性也在增加,因此机械故障的诊断变得越来越重要。
本文将概述机械故障诊断的基本概念和流程,并介绍常用的机械故障诊断方法。
2. 机械故障诊断流程机械故障诊断通常包括以下几个步骤:2.1 数据采集在机械设备出现故障时,需要采集相关的数据,包括振动、温度、噪声等。
这些数据可以通过传感器或监测设备来获取。
2.2 数据预处理获取到的原始数据通常包含噪声和无用信息。
在进行故障诊断之前,需要对数据进行预处理,包括滤波、降噪等操作,以提高后续分析的准确性。
2.3 特征提取特征提取是机械故障诊断的关键步骤之一。
通过对预处理后的数据进行特征提取,可以提取到与故障相关的特征量,例如频率、振幅、峰值等。
2.4 故障诊断模型构建在故障诊断模型构建阶段,可以使用机器学习或统计方法来构建故障诊断模型。
常用的方法包括支持向量机、神经网络、决策树等。
2.5 故障诊断与分析根据构建好的故障诊断模型,对特征提取后的数据进行故障诊断与分析。
通过与已知故障模式进行比对,可以确定机械设备的故障原因和位置。
2.6 故障修复与维护诊断出机械设备的故障原因后,需要进行相应的修复和维护工作。
这包括更换损坏的部件、调整参数、进行润滑等。
3. 常用的机械故障诊断方法3.1 振动分析法振动分析是一种常用的机械故障诊断方法。
通过分析机械设备的振动信号,可以判断出设备是否存在故障,并定位故障的位置。
常用的振动分析方法包括时域分析、频域分析和时频域分析。
3.2 声音分析法声音分析法是通过分析机械设备的声音信号来进行故障诊断的方法。
通过分析声音信号的频谱和时域特征,可以判断机械设备是否存在故障。
3.3 热像分析法热像分析法是一种通过红外热像仪来进行故障诊断的方法。
通过观察机械设备表面的温度分布情况,可以判断设备是否存在异常或故障。
机械故障诊断技术
学院:班级:姓名:学号:学习报告机械故障诊断【绪论】随着科技的发张,现代工业逐步向生产设备大型化、复杂化、高速化和自动化方向发展,设备的复杂程度日益提高,要保证设备的安全运行,已成为一个十分严峻的问题。
机械设备是现代化工业生产的物质技术基础,设备管理则是企业管理中的重要领域。
也就是说,企业管理的现代化必然要以设备管理的现代化作为其重要组成部分,机械设备状态监测与故障诊断技术在设备管理与维修现代化中占有重要的地位。
在满足上述这些要求中,扮演着越来越重要的角色,因此,其诊断技术能对设备故障的发展做出早期预报,对出现故障的原因做出判断,提出对策建议,避免或减少事故的发生能改变设备的维修体制,从现行的定期维修向更合理的视情维修转变,降低维修费用,确保机械设备安全运行。
故障诊断技术是预防(状态)维修的必要条件,推广和应用设备状态监测与故障诊断技术可以达到所需的目的。
其保障设备运行安全,防止突发事故的同时,还保证设备工作精度,提高产品质量,在实施状态维修(或预防维修)的同时,也节约维修费用。
更避免设备事故带来的环境污染及其它危害,给企业部门带来较大的间接经济效益。
因此就需要我们了解故障诊断的意义、含义、基本内容、常用方法;机械故障诊断的研究现状,熟悉信号分析及处理技术以及振动与测试,旋转机械常见振动故障分析,掌握新理论与技术以便在工程中能更好的的应用,服务工程,提高安全性,创造巨大的经济和社会效益。
【正文】机械故障诊断的含义:机械故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程的状态,确定其整体或局部正常或异常,早期发现故障及其原因,并能预报故障发展趋势的技术。
油液监测、振动监测、噪声监测、性能趋势分析和无损探伤等为其主要的诊断技术方式。
机械故障诊断是识别机械设备(机器或机组)运行状态的一门综合性应用科学和技术,其主要研究机械设备运行状态的变化在诊断信息中的反映,通过测取设备状态信号,并结合其历史状况对所测信号进行处理分析,特征提取,从而定量诊断(识别)机械设备及其零部件的运行状态(正常、异常、故障),进一步预测将来状态,最终确定需要采取的必要对策的一门技术机械故障诊断的研究主要内容:包括监测、诊断(识别)和预测三个方面,保障设备安全运行,其诊断技术能对设备故障的发展做出早期预报,对出现故障的原因做出判断,提出对策建议,减少事故的发生,能改2机械故障诊断技术变设备的维修体制,从现行的定期维修向更合理的视情维修转变,降低维修费用,确保机械设备安全运行。
《油样分析技术》课件
油样分析技术的未来展望
跨界融合与创新
未来油样分析技术的发展将更加注重跨界融合和创新。通过与不同领域的技术和知识进行 交叉融合,有望开发出更具创新性和实用性பைடு நூலகம்油样分析技术和设备。
数据分析与智能化决策
随着大数据和人工智能技术的不断发展,油样分析技术将更加注重数据挖掘和智能化决策 。通过对大量油样数据的深度分析和处理,能够为设备的故障预警和维护提供更加智能化 的决策支持。
油样的存储与运
存储容器
使用清洁、干燥、有盖的 容器进行存储,避免阳光 直射和高温环境。
存储环境
存储环境应保持阴凉、干 燥、通风良好,以防止油 样变质和污染。
运输要求
在运输过程中,应确保容 器密封良好,防止油样泄 漏和污染。
03
油样分析方法
化学分析法
总结词
基于化学反应和原理,对油样中的物质进行定性和定量分析。
目的
油样分析的目的是为了了解油品的性 质、组成和状态,为油品的加工、使 用和质量控制提供科学依据。
油样分析技术的发展历程
起步阶段
成熟阶段
早期的油样分析主要依靠简单的化学 和物理实验方法,如酸碱滴定、折光 率等。
现代的油样分析技术已经形成了较为 完善的体系,各种分析方法相互补充 ,能够全面、深入地了解油品的性质 、组成和状态。
选择具有代表性的油样采 集点,如发动机油底壳或 润滑油箱。
采集方法
使用清洁的采样器从容器 中采集油样,避免混入杂 质或气泡。
油样的处理流程
过滤
将采集的油样通过滤纸或滤网去除杂质和颗粒物 。
分层分离
对于含有水分和杂质的油样,进行离心分离或静 置分层,分离出水分和杂质。
稀释
对于高粘度或高浓度的油样,需要进行稀释处理 ,以便于后续分析。
机械制造与自动化《油样分析技术教案》
机械故障诊断的油样分析技术在机械设备中广泛存在着两类工作油:液压油和润滑油。
它们携带有大量的关于机械设备运行状态的信息,特别是润滑油,它所经由的各摩擦副的磨损碎屑都将落入其中并随之一起流动。
这样,通过对工作油液脂的合理采样,并进行必要的分析处理后,就能取得关于该机械设备各摩擦副的磨损状况,包括磨损部位、磨损机理以及磨损程度等方面的信息,从而对设备所处工况做出科学的判断。
油样分析技术有如人体健康检查中的血液化验,已成为机械故障诊断的主要技术手段之一。
磁塞检查法磁塞检查法是最早出现的一种检查机器磨损状态的简便方法。
它是在机器的油路系统中插入磁性探头磁塞以收集油液中的铁磁性磨粒,当磨损趋向严重,出现大于50m以上的大尺寸磨粒时,有较高的检测效率。
与其他方法相比,这种方法对早期磨损故障的预报灵敏性较差。
但由于其简便易行,故目前仍为一种广泛采用的方法。
颗粒计数器方法颗粒计数器方法作为一种辅助方法,主要用于检定油液污染度等级。
它是对油样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。
粒度的测量和计数过去是采用光学显微镜的方法,现在已开展为采用光电技术进行自动计数和分析。
油样光谱分析技术油样光谱分析分为原子吸收光谱和原子发射光谱法两种。
主要是根据油样中各种金属磨粒在离子状态下受到激发时所发射的特定波长的光谱来检测金属的类型和含量。
该方法起源于202140年代,比拟成熟。
它提供的金属类型和浓度值为判定机器磨损的部位及程度提供了科学依据,但它不能提供磨粒的形态、尺寸、颜色等直观形象,因而不能进一步判定磨粒类型及原因。
此外,这种方法分析的磨粒最大尺寸不超过10mμ,而大多数机器失效期的磨粒特征尺寸,多在2021mμ,导致许多重要信μ00m息的遗漏,这是光谱法的缺乏之处。
目前它主要用于有色金属磨粒的检测和识别。
油样铁谱分析技术铁谱分析技术是202170年代出现的一项新技术。
机械故障诊断
机械故障诊断故障诊断是机械维修中的关键任务之一。
在现代机械设备运行过程中,故障难免会出现,而快速准确地诊断和解决故障会极大地提高设备的可靠性和运行效率。
本文将介绍机械故障诊断的一般步骤以及常见的故障诊断方法,帮助读者了解并掌握机械故障诊断的基本知识。
一、故障诊断的一般步骤1. 收集信息:故障诊断的第一步是收集与故障相关的信息。
这包括机械设备的运行状态、异常表现、故障发生的时间等。
同时,还需询问设备操作人员,以了解故障发生前的操作情况。
2. 分析症状:在收集到足够的信息后,需要对故障的症状进行分析。
症状分析是故障诊断的核心内容,通过分析症状可以初步判断故障的种类和可能的原因,为后续的故障排除提供指导。
3. 实施测试:针对初步分析得出的故障原因,需要进行相应的测试以确认诊断结果。
测试方法根据具体故障类型的不同而异,可以包括物理测量、电气测试、压力测试等。
4. 确定故障原因:通过分析测试结果和进一步的排查,确定导致故障的根本原因。
这可以通过比对设备技术资料、借助专业知识和经验等方式进行。
5. 故障排除:在确定故障原因后,需要采取相应的修复措施进行故障排除。
排除方法也因故障类型的不同而异,可以包括更换损坏部件、修复电路故障、调整设备参数等。
6. 验证修复效果:完成故障排除后,需要对设备进行测试,以验证修复效果是否满足要求。
如果测试表明修复无效,需要重新进行故障诊断,找出并解决其他可能存在的故障。
二、常见的故障诊断方法1. 维修手册查询法:维修手册是设备制造商提供的关于设备故障诊断和维修的指南。
通过查询维修手册,可以了解设备常见故障的症状、原因和排除方法,从而指导实际故障排查和修复工作。
2. 经验法:基于经验的故障诊断方法广泛应用于机械领域。
经验法是基于对类似故障案例的总结和分析,通过对症下药,快速找到故障发生的原因和解决方案。
3. 传感器技术和仪器设备:传感器技术和仪器设备在故障诊断中起着重要的作用。
通过使用温度传感器、振动传感器、压力传感器等实时监测设备运行状态的传感器,可以及时发现异常情况,从而进行故障诊断。
油样分析方法
三、油样光谱分析的特点 原子吸收光谱分析和原子发射光谱分析的性 能特点大致相同。 原子光谱分析法的优点为: 1、检出限低,灵敏度高。火焰原子吸收法 的检出限可达10-9级,石墨炉原子吸收法的检 出限可达10-10~10-14g。 2、准确度高。火焰原子吸收法测定中等和 高含量元素的相对标准差可达1%,石墨炉原 子吸收法的准确度一般约为3%~5%。
度一般较大,因此,油样光谱分析一般只能用于故障 的早期监测与预防;
3、与铁谱分析技术、磁塞技术等方法相比,油 样光谱分析的成本要高得多,一台光谱仪的 价格约为50万元人民币,为分析式铁谱仪的 十几倍; 4、光谱仪对工作环境要求苛刻,只能在专门建 造的实验室内工作。
四、油样光谱分析的磨损界限 光谱分析的磨损界限因油样来源的不同而变化很 大,取决于它们合金成分的多少、设备的类型和工 作特点、以及初期缺陷的性质。在某种情形下,在 机器仍能良好运转时,就已观测到几百个ppm的铜 和铁元素含量;而在另一些情形下,小于50ppm的 元素浓度可能预示着事故即将来临。因此,采用油 样光谱分析技术进行机械设备的故障诊断与工况监 测时,一定要针对具体设备及其工作条件的不同, 经反复实验才能确定出合适的磨损界限。
二、光谱分析的分类 油样光谱分析包括原子吸收光谱分析和原子 发射光谱分析两大类。 原子发射光谱法: 油样中各种金属元素经碳极电弧激发而发射 出各种特征波长的射线。经光学系统的聚焦、 折射及光栅的分光后,将各种特征波长的辐 射线投入到相应的光电倍增管并转变成电信 号.再经数据处理系统后即可显示出金属的 种类及含量,并可将结果打印出来。
四、磁性磨屑的识别 磁性磨屑的识别是磁塞检测成败的关键步 骤,也是一项复杂而艰难的工作,没有一成 不变的经验。
图5-4.2残渣 敏感器的构造 原理
油液分析
按仪器分光系统分:棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪;
电感耦合等离子体(ICP)
光谱定性分析
定性依据:元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱
元素的分析线、最后线、灵敏线
分析线: 复杂元素的谱线可能多至数千条,只选择其中几条
特征谱线检验,称其为分析线;
最后线:浓度逐渐减小,谱线强度减小,最后消失的谱线;
灵敏线: 最易激发的能级所产生的谱线,每种元素都有一条
铁谱分析利用高梯度强磁场的作用,将油样中所含的机械磨
损微粒有序地分离出来,并借助不同的仪器对磨屑进行有关 形状、大小、成分、数量及粒度分布等方面的定性和定量观 测,从而判断机械设备的磨损状况,预测零部件的寿命。
原子吸收光谱仪的工作原理
1-阴极灯;2-火焰;3-出射狭缝;4-表头;5-放大器;6-光电管; 7-分光器;8-入射狭缝;9-油样;10-喷雾器;11-燃烧器
吸光度(吸收度)A:
与待测元素吸收辐射的基态原子总数N、吸收层厚度L成正比
A=lgIo/It=k· N· L
实际分析工作中要求测定的是样品中待测元素的浓度,
原子吸收光谱分析,由于其灵敏度高、干扰小、 分析简便快速,已成为金属元素分析的最有力工 具之一,而且在许多领域已成为标准分析方法。 主要有四个方面:理论研究、元素分析、有
机物分析,金属化学形态分析。
原子吸收光谱分析方法特点:
1.选择性强 由于原子吸收光谱仅发生在主线系,而且谱
线很窄,谱线重叠概率较发射光谱要小得多,所以光谱干扰 较小,选择性强,而且光谱干扰容易克服。在大多数情况下, 共存元素不对原子吸收光谱分析产生干扰。由于选择性强, 使得分析准确快速。
或几条谱线最强的线,即灵敏线。最后线也是最灵敏线;
第五章_油样分析
第一节 概 述
3、油样分析技术的应用
应用 航空 船舶 工程机械 汽车 石化 冶金 机床 电力
检测对象 发动机、液压系统、传动系统、雷达系统 柴油机、传动系统、起重设备、液压系统 柴油机、传动系统、液压系统 发动机、传动系统、液压系统 柴油机、发电机、压缩机、鼓风机、挤压机 传动系统、轧钢机、起重设备、传送机构 传动装置、液压系统、加工中心 汽轮机、柴油机、传动装置、变压器、液压系统
油通样过光光谱谱分分析析包,括就原能检子测吸出收油式样光中谱所含分金析属和元原素子的发种类 射及程其度式浓,光度并谱,依分以此析此对两推相大断应类产零。生部这件些的元工素况的作磨出损判发断生。部位及其严重
油样光谱分析的特点
1、检出限低,灵敏度高。火焰原子吸收法的检出限可达 10-9级。
2、准确度高。火焰原子吸收法测定中等和高含量元素的 相对标准差可达1%,石墨炉原子吸收法的准确度一 般约为3%~5%。
铁谱技术分析的主要工作流程:
取样及处理
制备铁普片
检测分析
结论及报告ຫໍສະໝຸດ 测定的内容:(1)磨粒的浓度和颗粒的大小,它们反映了机器磨损的严 重程度。
(2)磨粒的形貌,它反映了磨粒产生的原因和机理(如疲 劳、剥落、腐蚀等) 。
(3)磨粒的成份,它反映了磨粒产生的部位,即发生磨损 的零件。
铁谱分析技术中主要使用的仪器是铁谱仪,根据其工 作方式的不同,铁谱仪分为分析式、直读式、旋转式等。 近年来又研究成功了在线式铁谱仪。
的链状谱。
1、工作原理
铁 谱 片
2、铁谱显微镜(Ferro scope) 铁谱显微镜是分析式铁谱仪配套使用的专用分析仪器。
机械故障诊断的油样分析技术
机械故障诊断的油样分析技术引言在机械设备的运行过程中,会经常发生各种故障,这些故障一旦发生,会给生产线的正常运作带来严重的影响。
为了及时发现并排除机械故障,提高设备的可靠性和运行效率,油样分析技术被广泛应用于机械故障诊断领域。
本文将介绍机械故障诊断的油样分析技术,包括其原理、应用及优缺点。
1. 油样分析技术的原理油样分析技术是通过对设备工作润滑油进行化学和物理性质分析,来评估设备的状态和工作环境。
通过分析油样的成分、污染物和磨损颗粒等指标,可以判断设备的健康状况,提供机械故障诊断的依据。
主要的油样分析技术包括:1.1 元素分析元素分析是通过对油样中各种元素的含量进行定量分析,来了解设备的工作状态。
常用的元素分析技术有原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP)、能谱分析法等。
通过对油样中金属元素的含量进行分析,可以判断设备的磨损状况,提前发现异常情况。
1.2 特征分析特征分析是通过对油样中特定成分的检测和分析,来判断设备的健康状况。
比如,通过对油样中水分和气体的检测,可以了解设备的密封性能和工作环境;通过对油样中酸值和碱值的分析,可以了解设备的腐蚀状况。
1.3 磨损颗粒分析磨损颗粒分析是通过对油样中磨粒的检测和分析,来评估设备的磨损状况。
常用的磨损颗粒分析技术包括光学显微镜法、红外光谱法和电子显微镜法等。
通过分析磨损颗粒的大小、形状和成分,可以了解设备的磨损情况和磨损方式,从而判断可能存在的故障原因。
2. 油样分析技术的应用油样分析技术广泛应用于各种机械设备的故障诊断中,包括发动机、润滑系统、液压系统等。
以下是几个典型的应用案例:2.1 发动机故障诊断发动机是机械设备中最常见的故障点之一。
通过对发动机润滑油进行油样分析,可以及时发现发动机磨损、油品老化等问题。
例如,通过分析油样中金属元素的含量,可以判断发动机的磨损情况;通过分析酸值和碱值等指标,可以了解发动机是否存在腐蚀问题。
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所谓铁谱分析,就是利用铁谱仪(Ferrograph)从 润滑油样(脂)试样中,分离和检测出磨屑和碎屑, 从而分析和判断机器运动副表面的磨损类型、磨损 程度和磨损部位的技术。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
• 铁谱仪是铁谱分析的关键设备,根据其工作方式的 不同,铁谱仪可分为直读式铁谱仪、分析式铁谱仪 和旋转式铁谱仪。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
二、油样分析的信息含量
1.信息来源 通过油样分析,我们能取得如下几方面的信息: ①磨屑的浓度和颗粒大小反映了机器磨损的严重程度;
②磨屑的大小和形貌反映了磨屑产生的原因,即磨损 发生的机理;
③磨屑的成分反映了磨屑产生的部位,亦即零件磨损 的部位。
机械在运行过程中,它的磨损产物(磨损微粒)都 要进入润滑油中。研究表明,磨损微粒带有许多有 关零件磨损状况的信息。不同磨损时期(磨合磨损 期、正常磨损期、剧烈磨损期)的磨损微粒在尺寸、 数量、分布等方面存在较明显的区别;不同磨损机 理(磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等) 作用下产生的磨损微粒,在形貌、大小等方面存在 较显著的差别;不同材料制成的磨损零件,磨损微 粒的化学成分也不相同。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
一、油样分析的含义
通过油样分析来了解机器的工作状态已有 很长的历史了。最初是通过油液的自身的理 化性能如粘度、闪点、酸值、水份和机械杂 质等参数的变化来判断机器的工作状态的。 这种方法为一种广泛采用的常规分析方法。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
2.磨屑形貌的识别 (1)正常滑动磨损的磨屑 • 对钢而言,通常是厚度小于1 μm的剪切混合层薄
片在剥落后形成的尺寸为0.5~15 μm的不规则碎 片,其典型形貌如图5-2所示。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院 铁谱片
于剪切混合层不稳定形成的;磨屑尺寸在20μm以 上,厚度>2μm以上,经常有锐利的直边,其典型 形貌如图5-6所示。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
第二节 油样铁谱分析技术
铁谱分析技术(Ferrography)是20世纪70年代国 际摩擦学领域出现的一项新技术 。
铁谱技术已从最初的在发动机上的应用扩展到液 压系统、齿轮蜗轮传动箱、轴承等部件。
1.直读式铁谱仪(DRF-Direct Reading Ferrograph) • (1)结构和工作原理 • 直读式铁谱仪的结构原理如图5-7所示 。 • 油样在虹吸现象的作用下流入沉积管,在沉积管的
下部有一高强度、高梯度磁场,油样中的铁磁性颗 粒受重力、浮力以及磁力三者的综合作用,在随着 油样流过沉积管的过程中,将会在沉积管内有规律 地沉积下来,其沉积规律如图5-8所示。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
磨损、疲劳和腐蚀是机械零件失效的 三种主要形式和原因,而其中磨损失效约 占80%左右。由于油样分析方法对磨损监 测的灵敏性和有效性,因此这种方法在机 械故障诊断中日益显示其重要地位。
(4)滚动疲劳加滑动疲劳磨损的磨屑 主要是指齿轮节圆上的材料疲劳剥落形成的不规
则磨屑,通常宽厚比为4:1~10:1;当齿轮载荷过 大、速度过高时,齿面上也会出现凹凸不平的麻点 和坑。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
(5)严重滑动磨损的磨屑 • 是在摩擦面的载荷过大或速度过高的情况下,由
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• 在机械故障诊断这个特定的技术领域中,油样分 析技术通常是指油样的铁谱分析技术和油样光谱 分析技术,有时也包含磁塞技术。
• 它们的共性是都可用作铁磁性物质颗粒(光谱分析 不仅限于铁磁性物质)的收集和分析,但各有不同 的尺寸敏感范围,其中,光谱分析检测磨屑的有 效尺寸范围为0.1μm到8~10μm,但对大于2μm 的微粒,其检测效率就大为降低;磁塞技术能有 效地检测出上百微米甚至毫米级的磨屑;铁谱技 术能有效地检测从1μm到上百微米量级的微粒。
第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
第五章 机械故障诊断的油样分析技术
第一节 第二节 第三节 第四节
油样分析概述 油样铁谱分析技术 油样光谱分析技术 磁塞
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
第一节 油样分析概述 在机械设备中广泛存在着两类工作油:液 压油和润滑油。 通过对工作油液(脂)的合理采样,并进行 必要的分析处理后,就能取得关于该机械设 备各摩擦副的磨损状况:包括磨损部位、磨 损机理以及磨损程度等方面的信息,从而对 设备所处工况作出准确的判断。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
(2)磨料磨损的磨屑 一个摩擦表面切入另一摩擦表面形成(二体磨料磨
损),也可能由润滑油中的杂质、砂粒及较硬的磨屑 切削较软的摩擦表面形成(三体磨料磨损),磨屑呈带 状,通常宽2~5 μm ,长约25~100μm。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
(3)滚动疲劳磨损的磨屑 由滚动疲劳后剥落形成,磨屑通常呈直径为1~
5μm的球状,有时也有厚1~2 μm 、大小为20~50 μm的片状碎片。
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国析技术 中国矿业大学机电学院
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
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第五章 机械故障诊断的油样分析技术 中国矿业大学机电学院
对磨损微粒进行尺寸、浓度、形貌、分 布和成分等参数的定性与定量分析,便可在 不停机、不拆卸条件下诊断出机械设备的磨 损状况(磨损部位、磨损机理、磨损程度等); 预测出磨损的发展趋势,在故障诊断领域它 是检测机械磨损状况的一种十分直观的重要 手段。