油脂检测技术文稿
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13
设备管理、润滑与维修
• 设备维修是设备管理的重要内容
• 设备润滑是设备维修的重要组成部分 • 油脂监测是设备润滑管理中的重要环节 • 油脂监测是设备状态监测的主要手段之 一
14
企业的部分润滑问题
• 1、润滑规程不清晰或没有； • 2、买最便宜的润滑油； • 3、润滑知识老化或仅仅来自于润滑油厂 商； • 4、润滑停留在几十年以前的水平，例如： 使用机械油、有油就行； • 5、按时换油，而不是按质换油； • 6、类似的润滑问题重复出现。
15
润滑新理念
• 工业骑在10微米厚度的润滑油膜上。
0.1~3μm 发动机滑动轴承 齿轮 0.1~1 μm 其它滑动轴承 0.5~100 μm 滚动轴承 0.5~50 μm
• 润滑油是最重要的零部件，是维修 工唯一能控制的部件。
16
油脂监测服务于设备维修
• 支持预防维修（Preventive Maintenance）： －－延长维修周期、换油期 • 支持预知维修（Predictive Maintenance） －－早期预报故障，避免失修和过修 • 支持主动维修（Proactive Maintenance） －－发现并消除故障的根本原因，延长 设备、零部件和油品的寿命
11
国内润滑调查
• 1986年，中国的《全国摩擦学工业 应用调查报告》指出：根据对我国 冶金、石油、煤炭、铁道运输、机 械五大行业的调查，经过初步统计 和测算，应用已有的摩擦学知识， 每年可以节约37.8亿元左右，约占生 产总值（五个行业1984年的可计算 部分）的2.5%。
12
润滑应用研究
• SKF的轴承寿命研究表明：轴承润 滑的污染状况可使轴承的寿命相差 500倍。 • 英国流体协会的液压系统寿命研究 表明：液压油清洁度为10/7时的系统 寿命为24/21时的系统寿命的100倍。
ASTM D6595
2、磨损元素 Fe 含量，污染元素 Si 含量和 PQ 指数偏高，请注意。
28
测试项目
测试结果
试验方法
油样外观 运动粘度 水份 总酸值 铜片腐蚀 直读铁谱
（Appearance） （Viscosity@40℃） mm2 /s （Water） % v/m （TAN） mgKO H/g （Corrosiveness to copper） 级 DL DS WPC
设备维修方式的进步
传统的
•失 效 后 修 理 •定 期 维 修 制
先进的
设备可靠性
•预知性维修
（中心）
状态监测
（基础）
9
机械设备
运动方式 失效方式 状态监测方式
旋转运动
往复运动 静态
材料断裂
材料磨损 材料腐蚀
振动监测
油脂监测 腐蚀监测
10
国外润滑调查研究
• 美国麻省理工学院的Rabinowicz博士的研 究表明：70%设备失效或部件更换是因为 表面退化，其中20％是由腐蚀造成的、50 ％是由磨损造成的。 • 1966年英国Jost的报告指出：应用已有的 摩擦与润滑知识，每年至少可以节约5.15亿 英镑，约占当时英国国民生产总值的1％。
3
计划预修制
• 特点：以设备修理复杂系数和修理周期 结构等基本理论为指导，以时间为基础 • 前苏联学者已建议改为：“设备合理使 用和修理的统一制度”
4
生产维修
• 美 国 最 早 提 出 的 是 预 防 性 维 修 （ Preventive Maintenance）,简称PM，它建立在摩擦学基 础上； • 20 世 纪 50 年 代 它 又 提 出 生 产 维 修 体 制 （Productive Maintenance）,也简称为PM； • 生产维修由四种具体维修方式构成： ☼维修预防（Maintenance Prevention） ☼事后维修（Breakdown Maintenance） ☼ 改善维修（Corrective Maintenance） ☼预防维修（Preventive Maintenance）
光谱元素含量（Spectro-analysis） 铁（Fe） 铜（Cu） 铅（Pb） 铬（Cr） 锡（Sn） 硅（Si） 钼（Mo） 铝（Al） 镍（Ni） 钠（Na） 钒（V ） 硼（B ） 钡（Ba） 钾（K ） 锰（Mn） 镁（Mg） 钙（Ca） 锌（Zn） 磷（P ） 结论：1、该油理化指标基本正常。 mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
ASTM D6595
光谱元素含量（Spectro-analysis） 铁（Fe） 铜（Cu） 铅（Pb） 铬（Cr） 锡（Sn） 硅（Si） 钼（Mo） 铝（Al） 镍（Ni） 钠（Na） 钒（V ） 硼（B ） 钡（Ba） 钾（K ） 锰（Mn） 镁（Mg） 钙（Ca） 锌（Zn） 磷（P ） * 样品量不够，工作锥入度无法准确测试。
6
全员生产维修（TPM）
特点： 全效率—追求设备的经济性 全系统—对设备一生进行全过程管理 设备设计制造过程维修预防（MP） 设备投入使用后的预防维修 （PM），改善维修（CM） 全员— 全体职工参加，尤其以操作者的自 主维修为主。
7
设备综合工程（中国）
• 中国《设备管理条例》规定：“企业设备管理 的主要任务是对设备进行综合管理，保持设备 完好，不断改善和提高企业技术装备素质，充 分发挥设备效能，取得良好的投资效益。” • 一个目标：争取良好的设备投资效益 • 三条方针：依靠技术进步，促进生产发展，预 防为主 • 五个结合：设计、制造与使用相结合，维修与 计划检修相结合，修理、改造与更新相结合， 专业管理与群众管理相结合，技术管理与经济 管理相结合 8
监 测 报 告
反馈信息
用
户
20
红外光谱图
21
发射光谱趋势图
22
铁谱照片——切削磨损
23
铁谱照片——铝合金磨粒
24
铁谱照片——巴氏合金磨粒
25
铁谱照片——铜合金磨粒
26
铁谱照片——腐蚀磨粒
27
测试项目 油样外观 （Appearance） 运动粘度 （Viscosity@100℃） mm2 /s 水份 （Water） % v/m 总酸值 （TAN） mgKOH/g 铜片腐蚀 （Corrosiveness to copper） PQ 指数 （PQ）
1171 1001 红外光谱分析（IR- analysis） 见附图 FTIR 29 结论： 直读铁谱分析， 总磨损值 （WPC） 增长较快。 该油红外光谱图与新油相比， 1061cm-1 及 1579cm-1 在 附近有明显区别，可能混入其他油脂，请注意。
磨 粒 类 型 正 常 磨 粒 粘 着 磨 粒 切 削 磨 粒 疲 劳 磨 粒 有色金属磨粒 氧 化 物
mm2 /s mm2 /s mgKOH/g 级 级
mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
测试结果 黑色 14.99 0.14 1.06 2a 2197
2839 93 15 16 10 519 0.0 79 5.8 28 0.0 6.7 2.6 24 28 20 99 6.9 482
Hale Waihona Puke Baidu
试验方法 目测 ASTM D445 ASTM D95 ASTM D664 ASTM D130 PQ Index
17
油脂监测
设备润 滑状态 润滑油 分 析 设备磨 损状态 磨损颗粒成分 与形貌分析
设备运转的 真实状态
正常
异常
停机警告
强化方案
注意
警告
定期
维修决策
18
油脂监测
通过定期检测设备 中的在用润滑剂， 来早期预报润滑剂 劣化、润滑剂污染 和部件异常磨损， 以便及早采取措施， 预防事故的发生。
19
设备润滑状态分析
5
设备综合工程学
• 特点
• 以追求设备寿命周期费用最经济，设备综合效率最 高为目的； • 从工程技术，财务经济和组织管理三方面对设备进 行综合管理； • 强调研究设备的可靠性与维修性； • 用系统论观点对设备进行一生管理； • 注重设备的设计，制造，使用，费用的信息反馈。
• 设备综合工程学对传统的设备管理观念有很大 的冲击，引起全世界关注，在我国企业得到广 泛的推行。
测试结果 灰色膏状物 ---* % v/m ℃ 0.49 258 11896
44 4.3 3.5 0.6 0.0 44 1.3 43 1.6 373 0.4 0.0 4.0 724 2.8 23 1287 708 552
试验方法 目测 ASTM D217 ASTM D95 ASTM D2265 RC 1002
测试结果 黄色透明 44.99 6.343 85 0.22 21/19/14 11
0.8 0.4 0.2 0.4 0.0 0.3 0.0 0.2 0.5 0.1 0.3 0.0 0.8 0.0 0.0 0.2 0.0 0.2 0.0 0.0 0.1 36
棕色膏状物 --0.10 --3a 950 195 1145
72 1.5 4.8 1.5 0.0 9.1 1.7 2.1 0.5 6.1 0.3 7.4 4.1 1.9 1.7 3.7 932
目测 ASTM D445 ASTM D95 ASTM D664 ASTM D130 RC1001
ASTM D6595
油品常规 理化分析 污染度 测试 红外光谱
设备磨损状态分析
发射光谱
直读铁谱 直读铁谱 分析铁谱 分析铁谱 旋转铁谱 旋转铁谱
磨损方式 磨损类型 磨粒识别
基础油 油品质量 液压系统 添加剂变化 合理选油 表观、本质 按质换油 其它系统 变化
磨损金属 污染金属 添加剂
计算机数据处理系统
专家经验
监测数据 综合结论 分析判断
光谱元素含量（Spectro-analysis） 铁（Fe） 铜（Cu） 铅（Pb） 铬（Cr） 锡（Sn） 硅（Si） 钼（Mo） 铝（Al） 镍（Ni） 钠（Na） 钒（V ） 硼（B ） 钡（Ba） 钾（K ） 锰（Mn） 镁（Mg） 钙（Ca） 锌（Zn） 磷（P ）
mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
31
测试项目 油样外观 运动粘度 （40℃） 运动粘度 （100℃） 粘度指数 总酸值 污染度 污染度 光谱元素含量
铁（Fe） 铜（Cu） 铅（Pb） 铬（Cr） 锡（Sn） 硅（Si） 钼（Mo） 铝（Al） 镍（Ni） 钠（Na） 银（Ag） 钒（V ） 硼（B ） 钡（Ba） 钾（K ） 锰（Mn） 镁（Mg） 镉（Cd） 钛（Ti ） 钙（Ca） 锌（Zn） 磷（P ）
油脂监测技术 在设备预知维修中的应用
周洪澍
2005年11月 广州
1
现代设备
• 现代设备的特点：大型化、高速化、精 密化、多功能化、功能高级化、微电子 化、自动化 • 现代设备对设备管理提出了更高的要求 • 设备 可靠性
可维修性
2
设备维修体制
• 前苏联：计划预修制 • 美国：生产维修 • 英国：设备综合工程学 • 日本：全员生产维修（TPM） • 中国：设备综合管理
结论：油中有较多小尺寸的磨粒、较多<100 微米的铁系滑滚复合磨粒、少量<50 微米的黑色氧化物和少 量纤维等。
30
测试项目 油样外观 （Appearance） 工作锥入度（Worked Penetration） 水份 滴点 PQ 指数 （Water） （Dropping Point） （PQ）
mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
主 要 成 分 钢 滑滚复合磨粒
尺寸范围（微米） <15 <100
相对数量等级 较多 较多 无 无 无
黑色氧化物
<50
少量 无
腐 蚀 磨 粒 外界污染颗粒 油品变质产物 原始油样量： 1ml 稀释比10：1 制谱油样量： 纤维
少量 无 1ml
图 1 200X 铁系滑滚复合磨粒等
图 2 100X 纤维等
设备管理、润滑与维修
• 设备维修是设备管理的重要内容
• 设备润滑是设备维修的重要组成部分 • 油脂监测是设备润滑管理中的重要环节 • 油脂监测是设备状态监测的主要手段之 一
14
企业的部分润滑问题
• 1、润滑规程不清晰或没有； • 2、买最便宜的润滑油； • 3、润滑知识老化或仅仅来自于润滑油厂 商； • 4、润滑停留在几十年以前的水平，例如： 使用机械油、有油就行； • 5、按时换油，而不是按质换油； • 6、类似的润滑问题重复出现。
15
润滑新理念
• 工业骑在10微米厚度的润滑油膜上。
0.1~3μm 发动机滑动轴承 齿轮 0.1~1 μm 其它滑动轴承 0.5~100 μm 滚动轴承 0.5~50 μm
• 润滑油是最重要的零部件，是维修 工唯一能控制的部件。
16
油脂监测服务于设备维修
• 支持预防维修（Preventive Maintenance）： －－延长维修周期、换油期 • 支持预知维修（Predictive Maintenance） －－早期预报故障，避免失修和过修 • 支持主动维修（Proactive Maintenance） －－发现并消除故障的根本原因，延长 设备、零部件和油品的寿命
11
国内润滑调查
• 1986年，中国的《全国摩擦学工业 应用调查报告》指出：根据对我国 冶金、石油、煤炭、铁道运输、机 械五大行业的调查，经过初步统计 和测算，应用已有的摩擦学知识， 每年可以节约37.8亿元左右，约占生 产总值（五个行业1984年的可计算 部分）的2.5%。
12
润滑应用研究
• SKF的轴承寿命研究表明：轴承润 滑的污染状况可使轴承的寿命相差 500倍。 • 英国流体协会的液压系统寿命研究 表明：液压油清洁度为10/7时的系统 寿命为24/21时的系统寿命的100倍。
ASTM D6595
2、磨损元素 Fe 含量，污染元素 Si 含量和 PQ 指数偏高，请注意。
28
测试项目
测试结果
试验方法
油样外观 运动粘度 水份 总酸值 铜片腐蚀 直读铁谱
（Appearance） （Viscosity@40℃） mm2 /s （Water） % v/m （TAN） mgKO H/g （Corrosiveness to copper） 级 DL DS WPC
设备维修方式的进步
传统的
•失 效 后 修 理 •定 期 维 修 制
先进的
设备可靠性
•预知性维修
（中心）
状态监测
（基础）
9
机械设备
运动方式 失效方式 状态监测方式
旋转运动
往复运动 静态
材料断裂
材料磨损 材料腐蚀
振动监测
油脂监测 腐蚀监测
10
国外润滑调查研究
• 美国麻省理工学院的Rabinowicz博士的研 究表明：70%设备失效或部件更换是因为 表面退化，其中20％是由腐蚀造成的、50 ％是由磨损造成的。 • 1966年英国Jost的报告指出：应用已有的 摩擦与润滑知识，每年至少可以节约5.15亿 英镑，约占当时英国国民生产总值的1％。
3
计划预修制
• 特点：以设备修理复杂系数和修理周期 结构等基本理论为指导，以时间为基础 • 前苏联学者已建议改为：“设备合理使 用和修理的统一制度”
4
生产维修
• 美 国 最 早 提 出 的 是 预 防 性 维 修 （ Preventive Maintenance）,简称PM，它建立在摩擦学基 础上； • 20 世 纪 50 年 代 它 又 提 出 生 产 维 修 体 制 （Productive Maintenance）,也简称为PM； • 生产维修由四种具体维修方式构成： ☼维修预防（Maintenance Prevention） ☼事后维修（Breakdown Maintenance） ☼ 改善维修（Corrective Maintenance） ☼预防维修（Preventive Maintenance）
光谱元素含量（Spectro-analysis） 铁（Fe） 铜（Cu） 铅（Pb） 铬（Cr） 锡（Sn） 硅（Si） 钼（Mo） 铝（Al） 镍（Ni） 钠（Na） 钒（V ） 硼（B ） 钡（Ba） 钾（K ） 锰（Mn） 镁（Mg） 钙（Ca） 锌（Zn） 磷（P ） 结论：1、该油理化指标基本正常。 mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
ASTM D6595
光谱元素含量（Spectro-analysis） 铁（Fe） 铜（Cu） 铅（Pb） 铬（Cr） 锡（Sn） 硅（Si） 钼（Mo） 铝（Al） 镍（Ni） 钠（Na） 钒（V ） 硼（B ） 钡（Ba） 钾（K ） 锰（Mn） 镁（Mg） 钙（Ca） 锌（Zn） 磷（P ） * 样品量不够，工作锥入度无法准确测试。
6
全员生产维修（TPM）
特点： 全效率—追求设备的经济性 全系统—对设备一生进行全过程管理 设备设计制造过程维修预防（MP） 设备投入使用后的预防维修 （PM），改善维修（CM） 全员— 全体职工参加，尤其以操作者的自 主维修为主。
7
设备综合工程（中国）
• 中国《设备管理条例》规定：“企业设备管理 的主要任务是对设备进行综合管理，保持设备 完好，不断改善和提高企业技术装备素质，充 分发挥设备效能，取得良好的投资效益。” • 一个目标：争取良好的设备投资效益 • 三条方针：依靠技术进步，促进生产发展，预 防为主 • 五个结合：设计、制造与使用相结合，维修与 计划检修相结合，修理、改造与更新相结合， 专业管理与群众管理相结合，技术管理与经济 管理相结合 8
监 测 报 告
反馈信息
用
户
20
红外光谱图
21
发射光谱趋势图
22
铁谱照片——切削磨损
23
铁谱照片——铝合金磨粒
24
铁谱照片——巴氏合金磨粒
25
铁谱照片——铜合金磨粒
26
铁谱照片——腐蚀磨粒
27
测试项目 油样外观 （Appearance） 运动粘度 （Viscosity@100℃） mm2 /s 水份 （Water） % v/m 总酸值 （TAN） mgKOH/g 铜片腐蚀 （Corrosiveness to copper） PQ 指数 （PQ）
1171 1001 红外光谱分析（IR- analysis） 见附图 FTIR 29 结论： 直读铁谱分析， 总磨损值 （WPC） 增长较快。 该油红外光谱图与新油相比， 1061cm-1 及 1579cm-1 在 附近有明显区别，可能混入其他油脂，请注意。
磨 粒 类 型 正 常 磨 粒 粘 着 磨 粒 切 削 磨 粒 疲 劳 磨 粒 有色金属磨粒 氧 化 物
mm2 /s mm2 /s mgKOH/g 级 级
mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
测试结果 黑色 14.99 0.14 1.06 2a 2197
2839 93 15 16 10 519 0.0 79 5.8 28 0.0 6.7 2.6 24 28 20 99 6.9 482
Hale Waihona Puke Baidu
试验方法 目测 ASTM D445 ASTM D95 ASTM D664 ASTM D130 PQ Index
17
油脂监测
设备润 滑状态 润滑油 分 析 设备磨 损状态 磨损颗粒成分 与形貌分析
设备运转的 真实状态
正常
异常
停机警告
强化方案
注意
警告
定期
维修决策
18
油脂监测
通过定期检测设备 中的在用润滑剂， 来早期预报润滑剂 劣化、润滑剂污染 和部件异常磨损， 以便及早采取措施， 预防事故的发生。
19
设备润滑状态分析
5
设备综合工程学
• 特点
• 以追求设备寿命周期费用最经济，设备综合效率最 高为目的； • 从工程技术，财务经济和组织管理三方面对设备进 行综合管理； • 强调研究设备的可靠性与维修性； • 用系统论观点对设备进行一生管理； • 注重设备的设计，制造，使用，费用的信息反馈。
• 设备综合工程学对传统的设备管理观念有很大 的冲击，引起全世界关注，在我国企业得到广 泛的推行。
测试结果 灰色膏状物 ---* % v/m ℃ 0.49 258 11896
44 4.3 3.5 0.6 0.0 44 1.3 43 1.6 373 0.4 0.0 4.0 724 2.8 23 1287 708 552
试验方法 目测 ASTM D217 ASTM D95 ASTM D2265 RC 1002
测试结果 黄色透明 44.99 6.343 85 0.22 21/19/14 11
0.8 0.4 0.2 0.4 0.0 0.3 0.0 0.2 0.5 0.1 0.3 0.0 0.8 0.0 0.0 0.2 0.0 0.2 0.0 0.0 0.1 36
棕色膏状物 --0.10 --3a 950 195 1145
72 1.5 4.8 1.5 0.0 9.1 1.7 2.1 0.5 6.1 0.3 7.4 4.1 1.9 1.7 3.7 932
目测 ASTM D445 ASTM D95 ASTM D664 ASTM D130 RC1001
ASTM D6595
油品常规 理化分析 污染度 测试 红外光谱
设备磨损状态分析
发射光谱
直读铁谱 直读铁谱 分析铁谱 分析铁谱 旋转铁谱 旋转铁谱
磨损方式 磨损类型 磨粒识别
基础油 油品质量 液压系统 添加剂变化 合理选油 表观、本质 按质换油 其它系统 变化
磨损金属 污染金属 添加剂
计算机数据处理系统
专家经验
监测数据 综合结论 分析判断
光谱元素含量（Spectro-analysis） 铁（Fe） 铜（Cu） 铅（Pb） 铬（Cr） 锡（Sn） 硅（Si） 钼（Mo） 铝（Al） 镍（Ni） 钠（Na） 钒（V ） 硼（B ） 钡（Ba） 钾（K ） 锰（Mn） 镁（Mg） 钙（Ca） 锌（Zn） 磷（P ）
mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
31
测试项目 油样外观 运动粘度 （40℃） 运动粘度 （100℃） 粘度指数 总酸值 污染度 污染度 光谱元素含量
铁（Fe） 铜（Cu） 铅（Pb） 铬（Cr） 锡（Sn） 硅（Si） 钼（Mo） 铝（Al） 镍（Ni） 钠（Na） 银（Ag） 钒（V ） 硼（B ） 钡（Ba） 钾（K ） 锰（Mn） 镁（Mg） 镉（Cd） 钛（Ti ） 钙（Ca） 锌（Zn） 磷（P ）
油脂监测技术 在设备预知维修中的应用
周洪澍
2005年11月 广州
1
现代设备
• 现代设备的特点：大型化、高速化、精 密化、多功能化、功能高级化、微电子 化、自动化 • 现代设备对设备管理提出了更高的要求 • 设备 可靠性
可维修性
2
设备维修体制
• 前苏联：计划预修制 • 美国：生产维修 • 英国：设备综合工程学 • 日本：全员生产维修（TPM） • 中国：设备综合管理
结论：油中有较多小尺寸的磨粒、较多<100 微米的铁系滑滚复合磨粒、少量<50 微米的黑色氧化物和少 量纤维等。
30
测试项目 油样外观 （Appearance） 工作锥入度（Worked Penetration） 水份 滴点 PQ 指数 （Water） （Dropping Point） （PQ）
mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
主 要 成 分 钢 滑滚复合磨粒
尺寸范围（微米） <15 <100
相对数量等级 较多 较多 无 无 无
黑色氧化物
<50
少量 无
腐 蚀 磨 粒 外界污染颗粒 油品变质产物 原始油样量： 1ml 稀释比10：1 制谱油样量： 纤维
少量 无 1ml
图 1 200X 铁系滑滚复合磨粒等
图 2 100X 纤维等