油液分析技术及应用

油液分析技术及应用

【摘要】文章分析阐述了油液分析技术的概念和现场设备管理中的功用。重点阐述了四种油液分析技术在设备状态监测与故障诊断中的应用方法。认为作为设备状态监测和故障诊断的重要手段，油液分析技术具有广阔的应用前景。

【关键词】设备管理；油液分析；状态监测；应用前景

1.油液分析总体介绍

所谓油液分析，是指通过从运行设备中所取得的有代表性的润滑油样的检测分析，获得有关设备在用润滑油性能指标变化、油中磨损产物、污染和变质产物的宏观或微观物态特征信息，并由此评判设备润滑与磨损状况或诊断相关故障的技术过程。

油液分析技术又称为设备磨损工况监测技术，是一种新型的设备维护技术，它利用油液所携带的设备工况信息来对设备的当前工作状况以及未来工作状况作出判断，从而为设备的正确维护提供了有效的依据，达到预防性维修的目的。根据设备润滑油在使用过程中的组成、性能上的变化情况，在用润滑油的监测分析一般包括润滑油的主要性能指标分析、润滑油中主要污染变质产物（成分与数量）分析和润滑油中磨损微粒分析。

在进行油液分析工作中需要进行油液取样，油液取样质量的优劣会直接影响油液分析的结果。因此抽取油品样品以供化验时，应注意下列要点：（1）使用清洁及密封的容器。

（2）取样机器应处于稳定运行状态中。

（3）在过滤器或离心器之前的取样管处抽取油样，并应预先将取样管冲洗干净。

（4）抽取油样应选择油池的中部（不可离池底或油面太近）。

（5）在样本罐上清楚注明机器号码，机件名称，油品使用小时，油品型号及级别，用油单位名称及地址，取样日期，油样分析目的。

（6）进行化验前应将油样摇匀。

2.油液分析的主要技术方法

目前，现场设备管理油液分析的技术方法主要包括常规理化指标分析、铁谱分析、元素光谱分析和红外光谱分析四种类型。

2.1常规理化指标分析

常规理化指标分析是利用粘度/闪点/水分仪、滴定法、斑点试验等分析方法，对润滑油中的粘度、闪点、水分、总碱（酸）值、不溶物、氧化物、腐蚀度和污染度进行分析检验，从而确定油的可用度。

2.2铁谱分析

铁谱分析是一种借助磁力将油液中的金属颗粒分离出来，并对这些颗粒进行分析的技术。目前铁谱分析仪主要有两种类型：一种是直读铁谱仪，一种是分析铁谱仪，其中分析铁谱仪又可分为直线式铁谱仪和旋转式铁谱仪两种。

直读铁谱仪依据颗粒的沉积位置不同，将磨损颗粒大致区分为大颗粒和小颗粒，其读数分别以Dl和Ds表示，但这种区分缺乏严格的物理意义，如果实验数量多，其趋势线可以反映零件磨损的变化。

分析铁谱主要是借助高倍显微镜来观察磨损颗粒的材料（颜色不同）、尺寸、特征和数量，从而分析零件的磨损状态。分析铁谱也是一种强烈依赖个人经验的

技术，结论的正确与否与分析者的个人经验关系极大，这也是这项技术仍在推广之中的原因之一。在现场工作中，利用分析铁谱技术，可将磨损颗粒分为：粘着擦伤磨损颗粒、疲劳磨损颗粒、切削磨损颗粒、有色金属颗粒、污染杂质颗粒、腐蚀磨损颗粒。

由于不同的磨损颗粒代表不同的磨损类型，因此很容易从磨损颗粒的特征看出设备的主要磨损类型。在设备管理工作中，除了要分析磨损颗粒的特征外，还必须分析磨损颗粒的尺寸和数量，只有这样，才能正确地判断设备的磨损状态。

2.3元素光谱分析

元素光谱分析是一种通过检测油液中的元素原子（离子或分子）在受外界能量激发条件下以特定波长的光的形式释放出的能量强度，来确定油液中金属元素浓度，进而判明机器相关摩擦副的磨损状况、油液中污染成分的来源及污染水平或相关润滑油添加剂损耗程度的技术。

目前工作中可用于油液分析的光谱仪有原子发射光谱仪、火焰原子吸收光谱仪、电感耦合等离子原子发射光谱仪和X射线荧光色谱仪等，其中原子发射光谱仪应用较为普遍。在常规条件下，光谱仪所检测的磨粒尺寸范围在10μm以下，尽管大磨粒对于诊断严重磨损有着特殊的意义，但是油液中小尺寸磨粒数量的迅速增加往往是磨损异常的重要前兆，因此元素光谱分析依然是磨损故障早期预报的有效工具。与铁谱分析方法相比，光谱分析在检测有色金属颗粒方面存在明显的优越性，在现代油液分析技术中，常常将光谱分析与铁谱分析配合使用，互为补充，以提高磨损故障诊断的准确性。另外，光谱分析还能指示出来自外界和其它子系统的污染物以及润滑油添加剂中金属元素含量，在一定程度上反映油液受污染的程度和添加剂损耗的水平，为判断油液状况提供依据。从这个意义上讲，油液光谱分析具有综合的效能。光谱分析一般能够反映两个方面的诊断信息：故障来源和故障水平。

由于光谱分析直接反映元素在油液中的浓度水平，只有充分了解油液中这些元素的可能来源，才能在诊断过程中对磨损和其它异常发生的可能部位（根源）做出正确的判断。因此，在应用元素光谱分析技术对设备状态进行监测时，掌握如下先期数据是十分必要的：

（1）设备中主要摩擦副的材料组成，即元素组成和相对的比例。

（2）在用润滑油（包括添加剂）中的元素，特别是金属元素的组成情况。

（3）可能对摩擦副和润滑油产生影响的机器和其它子系统（如燃油系统）的材料情况。

（4）可能对机器润滑与磨损产生影响的周围环境介质（如远洋运输船舶营运时海水和海洋大气环境）的大致材料组成情况。

这些数据是在元素光谱分析中判断油液中各种元素来源、确定机器磨损、润滑油品质下降或润滑油污染根源的基本依据。

在通常情况下，在光谱分析中通过元素浓度变化来判断机器磨损异常、油液受外来污染物损害或添加剂损耗造成润滑效力低下的标准，是在特定工况条件下元素浓度的界限值和元素浓度变化的允许幅度。即，判断油液中某种元素异常有两个方面的依据：

（1）该元素的浓度超过了界限值。

（2）该元素的浓度在界限值范围，但其浓度变化超过了允许范围。

2.4红外光谱分析

红外光谱分析是指利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。将一束不同