油液分析技术及其应用.ppt
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• 油中磨粒数量（平衡浓度）：反映磨损程度的变化 • 油中磨粒的类型：与磨损机理相关 • 油中磨粒的成分及磨粒形态：与磨损来源相关
污染物介入：系统保护界面的缺失或破损
– 来自周围环境及相关系统的水分、尘埃、纤维、溶解物等
®Ë Ö·(%)
某柴油机在用润滑油一年内的粘度和水分变化
0.4 0.35
0.3 0.25
蠕 动 泵
油 样
导 向
大型仪器设备
拥有自主知识产权/已推广应用项目
B&K模态分析仪
• 大型柴油机故障诊断仪及专家系统
声发射分析仪 油液分析系统
• 输油泵故障诊断仪及状态监测专家系统 • 油液分析仪及诊断专家系统
综合诊断试验台 高性能计算机
压缩机和泵机组故障诊断研究
管道泄漏检测试验系统
目录
油液分析诊断原理与方法 油液分析诊断软件系统 大功率柴油发电机组故障诊断 大型齿轮减速器故障诊断 大型压缩机/泵机组故障诊断
直读式铁谱仪
– 利用高梯度磁场，将油液中的磨粒分离并按大小排列于沉积 沉积管；借助于光密度计，测定所沉积大小磨粒的浓度，进 而确定设备的磨损程度。
旋转式铁谱仪
– 利用离心力和磁场力联合作用，将油液中的磨粒分离出来， 呈辐射线状按大小排列于铁谱基片；借助于显微镜，分析磨 粒的数量、尺寸、成分、类型等，进而确定设备磨损的状况。
˶ Ê¿ £º 18ÈË
主要科研成果：
获奖项目 （部省级以上科技进步奖）
• 三缸泵工作状态分析 • 柴油机故障诊断专家系统 • 重大机电设备磨损状态监测专家系统 • 油液分析在机电设备故障诊断中的应用
已完成的相关科研项目 • 国家攻关项目：2项 • 部级基金项目：4项 • 局级科研项目：5项
不同检测手段的监测应用范围
铁谱分析
机
械
工
颗粒计数器
程 师
油品摩擦学评价
设备润滑 与磨损监测
系统
设备磨损状态 油变质状况 油污染状况 设备状态评价
现场设备工程师
油样、设备背景
发射光谱分析
油品化学工程师 红外光谱分析
常规理化分析
设备润滑与磨损状态监测系统
铁谱分析技术
分析式铁谱仪
– 利用高梯度磁场，将油液中的磨粒分离出来，按规则排列沉 积在铁谱基片上；借助于显微镜，分析磨粒的数量、尺寸分 布、成分、类型等，进而确定设备磨损的状况。
润滑油在使用过程中的变化 ——油液分析的基本依据
润滑油品质的变化： 变质与劣化的必然性
– 工作条件（压力、温度、剪切等）作用导致氧化变质 – 环境因素（大气、冷却液、燃油等）导致氧化或变质 – 添加剂（抗氧化、抗磨添加剂等）消耗
磨损产物介入：油中磨粒浓度随磨损状态而改变
– 金属表面磨损产物——磨粒混入润滑油中并循环
一、油液分析诊断原理与方法
油液分析技术：
通过对运行设备在用润滑油的代表性 样品检测与分析，获得有关油品性能指标 变化以及油中污染和变质产物的宏观或微 观物态特征变化信息，进而确定设备润滑 与磨损状态并诊断相关故障的技术。
油液分析技术的发展
油液分析方法
• 1941年，油分析光谱(Baird公司)，铁路机车磨损监控(美西方铁路） • 1972年，直读/分析式铁谱仪，磨损产物的定量/定性分析 • 1985年，旋转式铁谱仪，高污染油液的铁谱分析 • 红外光谱仪、x-射线荧光能谱仪、在线监测仪
尘埃,砂粒 纤维,水分 烟尘,冷却剂 油泥,氧化物 变质物 硫化物 硝化物 金属微粒
……
内燃机在用润滑油品质变化及污染影响因素
油液分析的内容与方法
磨损微粒分析
– 分析内容：磨粒数量、尺寸分布、成分及形态/类型 – 分析方法：铁谱、发射光谱、颗粒计数等 – 目标：确定主要磨损部位、磨损程度和机理/原因
– 发展方向：
• 由在线监测、离线监测到近在线监测 • 图象识别、人工智能、远程诊断和虚拟现实技术的应用
油液分析技术应用领域
– 机械设备状态监测与故障诊断 – 润滑材料的改进与开发 – 典型摩擦副磨损机理研究 – 车辆污染控制 – 范围：往复机械/旋转机械
油液分析诊断技术的作用
– 视情维修与风险检测的基本工具 – 润滑、磨损及相关故障诊断 – 确定最佳润滑剂（润滑油/润滑脂） – 实现润滑监控、确定合理的换油周期 – 延长大修间隔，降低设备维修成本
• 套管磨损机理及预测 • 现代设备管理理论与方法 • 大功率柴油机故障诊断 • 车用发动机故障诊断 • 输油泵故障诊断 • 大型压缩机故障诊断
人员结构（平均36岁）
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– 在欧美、日本等国家的应用：
• 国际磨损监控会议(1982): 从柴油机/汽轮机/压缩机到人工关节研究 • 美国三军联合油液分析计划（JOAP）,海湾战争(F16发动机监控) • 丹麦海军：核潜艇；日本：炼化设备(出光）
– 在国内的应用：
• 80-90年代，铁路、船舶、煤炭、电力、石油化工等多个行业 • 铁谱、发射光谱、红外光谱及常规理化指标的综合分析
油液分析诊断技术及其应用
石油大学（北京）故障诊断研究中心
设备故障 诊断研究
油液分析 诊断技术
声发射 诊断技术
振动分析 诊断技术
油气管道 泄漏检测
• 油液分析诊断软件开发 • 磨损图像分析与自动识别 • 直读式旋转铁谱仪开发 • X-射线荧光能谱在线监测仪 • 便携式数据采集系统 • 振动故障诊断专家系统
油品变质及污染物分析
– 分析内容：油变质和污染物类型及数量 – 分析方法：红外光谱、发射光谱、铁谱及其它方法 – 目标：确定油的可用度及相关的系统故障及原因
常规理化指标分析
– 分析内容 ：粘度、闪点、水分、总碱值/酸值等 – 分析方法：粘度/闪点/水分仪、滴定法、斑点试验等 – 目标：确定油的可用度及相关子系统故障及原因
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百度文库
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螺杆压缩机油中的磨损微粒
离心式天然气压缩机油中的污染物
燃油系
进排气系统
环境气氛
冷却系统 油循环系统
温度 负荷 速度 ……
污染物介入：系统保护界面的缺失或破损
– 来自周围环境及相关系统的水分、尘埃、纤维、溶解物等
®Ë Ö·(%)
某柴油机在用润滑油一年内的粘度和水分变化
0.4 0.35
0.3 0.25
蠕 动 泵
油 样
导 向
大型仪器设备
拥有自主知识产权/已推广应用项目
B&K模态分析仪
• 大型柴油机故障诊断仪及专家系统
声发射分析仪 油液分析系统
• 输油泵故障诊断仪及状态监测专家系统 • 油液分析仪及诊断专家系统
综合诊断试验台 高性能计算机
压缩机和泵机组故障诊断研究
管道泄漏检测试验系统
目录
油液分析诊断原理与方法 油液分析诊断软件系统 大功率柴油发电机组故障诊断 大型齿轮减速器故障诊断 大型压缩机/泵机组故障诊断
直读式铁谱仪
– 利用高梯度磁场，将油液中的磨粒分离并按大小排列于沉积 沉积管；借助于光密度计，测定所沉积大小磨粒的浓度，进 而确定设备的磨损程度。
旋转式铁谱仪
– 利用离心力和磁场力联合作用，将油液中的磨粒分离出来， 呈辐射线状按大小排列于铁谱基片；借助于显微镜，分析磨 粒的数量、尺寸、成分、类型等，进而确定设备磨损的状况。
˶ Ê¿ £º 18ÈË
主要科研成果：
获奖项目 （部省级以上科技进步奖）
• 三缸泵工作状态分析 • 柴油机故障诊断专家系统 • 重大机电设备磨损状态监测专家系统 • 油液分析在机电设备故障诊断中的应用
已完成的相关科研项目 • 国家攻关项目：2项 • 部级基金项目：4项 • 局级科研项目：5项
不同检测手段的监测应用范围
铁谱分析
机
械
工
颗粒计数器
程 师
油品摩擦学评价
设备润滑 与磨损监测
系统
设备磨损状态 油变质状况 油污染状况 设备状态评价
现场设备工程师
油样、设备背景
发射光谱分析
油品化学工程师 红外光谱分析
常规理化分析
设备润滑与磨损状态监测系统
铁谱分析技术
分析式铁谱仪
– 利用高梯度磁场，将油液中的磨粒分离出来，按规则排列沉 积在铁谱基片上；借助于显微镜，分析磨粒的数量、尺寸分 布、成分、类型等，进而确定设备磨损的状况。
润滑油在使用过程中的变化 ——油液分析的基本依据
润滑油品质的变化： 变质与劣化的必然性
– 工作条件（压力、温度、剪切等）作用导致氧化变质 – 环境因素（大气、冷却液、燃油等）导致氧化或变质 – 添加剂（抗氧化、抗磨添加剂等）消耗
磨损产物介入：油中磨粒浓度随磨损状态而改变
– 金属表面磨损产物——磨粒混入润滑油中并循环
一、油液分析诊断原理与方法
油液分析技术：
通过对运行设备在用润滑油的代表性 样品检测与分析，获得有关油品性能指标 变化以及油中污染和变质产物的宏观或微 观物态特征变化信息，进而确定设备润滑 与磨损状态并诊断相关故障的技术。
油液分析技术的发展
油液分析方法
• 1941年，油分析光谱(Baird公司)，铁路机车磨损监控(美西方铁路） • 1972年，直读/分析式铁谱仪，磨损产物的定量/定性分析 • 1985年，旋转式铁谱仪，高污染油液的铁谱分析 • 红外光谱仪、x-射线荧光能谱仪、在线监测仪
尘埃,砂粒 纤维,水分 烟尘,冷却剂 油泥,氧化物 变质物 硫化物 硝化物 金属微粒
……
内燃机在用润滑油品质变化及污染影响因素
油液分析的内容与方法
磨损微粒分析
– 分析内容：磨粒数量、尺寸分布、成分及形态/类型 – 分析方法：铁谱、发射光谱、颗粒计数等 – 目标：确定主要磨损部位、磨损程度和机理/原因
– 发展方向：
• 由在线监测、离线监测到近在线监测 • 图象识别、人工智能、远程诊断和虚拟现实技术的应用
油液分析技术应用领域
– 机械设备状态监测与故障诊断 – 润滑材料的改进与开发 – 典型摩擦副磨损机理研究 – 车辆污染控制 – 范围：往复机械/旋转机械
油液分析诊断技术的作用
– 视情维修与风险检测的基本工具 – 润滑、磨损及相关故障诊断 – 确定最佳润滑剂（润滑油/润滑脂） – 实现润滑监控、确定合理的换油周期 – 延长大修间隔，降低设备维修成本
• 套管磨损机理及预测 • 现代设备管理理论与方法 • 大功率柴油机故障诊断 • 车用发动机故障诊断 • 输油泵故障诊断 • 大型压缩机故障诊断
人员结构（平均36岁）
¸±Ì½ ÊÚ /¸ß ¹¤º£ 4ÈË
½² ʦ /¹¤Ì³ ʦ £º 5ÈË
½Ì ÊÚ £º 2ÈË
²© Ê¿ £º 6ÈË
– 在欧美、日本等国家的应用：
• 国际磨损监控会议(1982): 从柴油机/汽轮机/压缩机到人工关节研究 • 美国三军联合油液分析计划（JOAP）,海湾战争(F16发动机监控) • 丹麦海军：核潜艇；日本：炼化设备(出光）
– 在国内的应用：
• 80-90年代，铁路、船舶、煤炭、电力、石油化工等多个行业 • 铁谱、发射光谱、红外光谱及常规理化指标的综合分析
油液分析诊断技术及其应用
石油大学（北京）故障诊断研究中心
设备故障 诊断研究
油液分析 诊断技术
声发射 诊断技术
振动分析 诊断技术
油气管道 泄漏检测
• 油液分析诊断软件开发 • 磨损图像分析与自动识别 • 直读式旋转铁谱仪开发 • X-射线荧光能谱在线监测仪 • 便携式数据采集系统 • 振动故障诊断专家系统
油品变质及污染物分析
– 分析内容：油变质和污染物类型及数量 – 分析方法：红外光谱、发射光谱、铁谱及其它方法 – 目标：确定油的可用度及相关的系统故障及原因
常规理化指标分析
– 分析内容 ：粘度、闪点、水分、总碱值/酸值等 – 分析方法：粘度/闪点/水分仪、滴定法、斑点试验等 – 目标：确定油的可用度及相关子系统故障及原因
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螺杆压缩机油中的磨损微粒
离心式天然气压缩机油中的污染物
燃油系
进排气系统
环境气氛
冷却系统 油循环系统
温度 负荷 速度 ……