淺談機(jī)械故障診斷的油樣分析技術(shù)(ppt 21頁).ppt

1 第一節(jié)油樣分析概述 在機(jī)械設(shè)備中廣泛存在著兩類工作油 液壓油和潤滑油 通過對(duì)工作油液 脂 的合理采樣 并進(jìn)行必要的分析處理后 就能取得關(guān)于該機(jī)械設(shè)備各摩擦副的磨損狀況 包括磨損部位 磨損機(jī)理以及磨損程度等方面的信息 從而對(duì)設(shè)備所處工況作出準(zhǔn)確的判斷 2 一 油樣分析的含義通過油樣分析來了解機(jī)器的工作狀態(tài)已有很長的歷史了 最初是通過油液的自身的理化性能如粘度 閃點(diǎn) 酸值 水份和機(jī)械雜質(zhì)等參數(shù)的變化來判斷機(jī)器的工作狀態(tài)的 這種方法為一種廣泛采用的常規(guī)分析方法 3 機(jī)械在運(yùn)行過程中 它的磨損產(chǎn)物 磨損微粒 都要進(jìn)入潤滑油中 研究表明 磨損微粒帶有許多有關(guān)零件磨損狀況的信息 不同磨損時(shí)期 磨合磨損期 正常磨損期 劇烈磨損期 的磨損微粒在尺寸 數(shù)量 分布等方面存在較明顯的區(qū)別 不同磨損機(jī)理 磨料磨損 粘著磨損 疲勞磨損 腐蝕磨損等 作用下產(chǎn)生的磨損微粒 在形貌 大小等方面存在較顯著的差別 不同材料制成的磨損零件 磨損微粒的化學(xué)成分也不相同 4 在機(jī)械故障診斷這個(gè)特定的技術(shù)領(lǐng)域中 油樣分析技術(shù)通常是指油樣的鐵譜分析技術(shù)和油樣光譜分析技術(shù) 有時(shí)也包含磁塞技術(shù) 它們的共性是都可用作鐵磁性物質(zhì)顆粒 光譜分析不僅限于鐵磁性物質(zhì) 的收集和分析 但各有不同的尺寸敏感范圍 其中 光譜分析檢測(cè)磨屑的有效尺寸范圍為0 1 m到8 10 m 但對(duì)大于2 m的微粒 其檢測(cè)效率就大為降低 磁塞技術(shù)能有效地檢測(cè)出上百微米甚至毫米級(jí)的磨屑 鐵譜技術(shù)能有效地檢測(cè)從1 m到上百微米量級(jí)的微粒 5 6 磨損 疲勞和腐蝕是機(jī)械零件失效的三種主要形式和原因 而其中磨損失效約占80 左右 由于油樣分析方法對(duì)磨損監(jiān)測(cè)的靈敏性和有效性 7 二 油樣分析的信息含量1 信息來源通過油樣分析 我們能取得如下幾方面的信息 磨屑的濃度和顆粒大小反映了機(jī)器磨損的嚴(yán)重程度 磨屑的大小和形貌反映了磨屑產(chǎn)生的原因 即磨損發(fā)生的機(jī)理 磨屑的成分反映了磨屑產(chǎn)生的部位 亦即零件磨損的部位 8 第二節(jié)油樣鐵譜分析技術(shù) 一 鐵譜分析與鐵譜儀所謂鐵譜分析 就是利用鐵譜儀 Ferrograph 從潤滑油樣 脂 試樣中 分離和檢測(cè)出磨屑和碎屑 從而分析和判斷機(jī)器運(yùn)動(dòng)副表面的磨損類型 磨損程度和磨損部位的技術(shù) 9 二 鐵譜分析的一般程序 鐵譜分析由采樣 制譜 觀測(cè)與分析 結(jié)論四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成 1 采樣一個(gè)合適的采樣方法是保證獲得正確分析結(jié)果的首要條件 鐵譜技術(shù)要求采樣時(shí)應(yīng)遵循以下幾條基本原則 應(yīng)盡量選擇在機(jī)器過濾器前并避免從死角 底部等處采樣 應(yīng)盡量選擇在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 或剛停機(jī)時(shí)采樣 10 應(yīng)始終在同一位置 同一條件下 如停機(jī)則應(yīng)在相同的時(shí)間后 和同一運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 轉(zhuǎn)速 載荷相同 下采樣 采樣周期應(yīng)根據(jù)機(jī)器摩擦副的特性 機(jī)器的使用情況以及用戶對(duì)故障早期預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度的要求而定 11 最后需提請(qǐng)注意的是 所采油樣必須要有完整的記錄 包括采樣日期 大修后的小時(shí)數(shù) 換油后的小時(shí)數(shù)和上一次采樣后的加油量 以及其他有關(guān)機(jī)器工作的信息等內(nèi)容 12 2 制譜鐵譜分析的關(guān)鍵步驟之一稀釋加熱振蕩注入清洗固化甩干 13 三 鐵譜的定性分析 對(duì)鐵譜片進(jìn)行定性分析的方法主要有鐵譜顯微鏡法 掃描電鏡法和加熱分析法等三種 1 鐵譜片的雙色顯微鏡觀察與分析 1 鐵譜顯微鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖5 14所示 14 四 鐵譜分析的定量指標(biāo) 油樣中磨粒的濃度和尺寸分布是反映磨損狀況的兩個(gè)定量信息 磨粒濃度是用鐵譜片上磨粒的覆蓋面積來表征的 在鐵譜片上不同位置 磨粒覆蓋面積值的變化即給出了磨粒的尺寸分布 鐵譜顯微鏡的鐵譜讀數(shù)器用來完成這一測(cè)量 鐵譜讀數(shù)器是一個(gè)光密度計(jì) 它的光敏元件與顯微鏡的光路相連 數(shù)字顯示部分直接顯示出被測(cè)部位的磨粒覆蓋面積百分?jǐn)?shù) 稱之為鐵譜讀數(shù) 15 五 鐵譜分析的特點(diǎn) 1 鐵譜技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn) 具有較高的檢測(cè)效率和較寬的磨屑尺寸檢測(cè)范圍 可同時(shí)給出磨損機(jī)理 磨損部位以及磨損程度等方面的信息 定性分析與定量分析相結(jié)合 提高了診斷結(jié)論的可靠性 可對(duì)磨損故障作出早期診斷 能準(zhǔn)確地檢測(cè)出系統(tǒng)中一些不正常磨損的輕微征兆 如早期的疲勞磨損 粘著 擦傷和腐蝕磨損等 16 2 鐵譜技術(shù)的局限性 1 非實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 2 過分依賴人的經(jīng)驗(yàn) 3 對(duì)采樣要求較苛刻 4 對(duì)非鐵磁性磨損顆粒的檢測(cè)效果欠佳 17 對(duì)于非鐵磁性的有色金屬合金磨損顆粒 應(yīng)用鐵譜分析方法存在兩個(gè)困難 首先是因?yàn)橛猩辖痤w粒一般硬度較低 在很多異常磨損情況下 所生成的顆粒尺寸往往達(dá)到毫米級(jí) 這些顆粒極易沉積 采樣時(shí)就難以取到 其次是 鐵譜方法對(duì)油樣中非鐵磁性顆粒的沉積效率也較低 且難以準(zhǔn)確定量 在復(fù)雜的摩擦系統(tǒng)中 諸如銅 鋁和巴氏合金等材質(zhì)摩擦副大量存在 對(duì)其監(jiān)測(cè)同樣十分重要 18 第三節(jié)油樣光譜分析技術(shù) 油樣光譜分析的簡(jiǎn)單原理 原子受到外來能量的作用時(shí) 其核外電子就會(huì)吸收一定的能量從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)的軌道上去 這時(shí)的原子稱為激發(fā)態(tài) 激發(fā)態(tài)的原子是一種不穩(wěn)定狀態(tài) 其存在的時(shí)間很短 約為10 8s 原子由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)的同時(shí) 將所吸收的能量以一定頻率的電磁波形式輻射出去 每種原子吸收或釋放的能量 E與激發(fā)的光輻射或發(fā)射的電磁波輻射的波長 之間有固定關(guān)系 這里 又稱為待征波長 19 第四節(jié)磁塞 一 磁塞檢測(cè)的基本原理其基本原理是將磁塞安裝在潤滑系統(tǒng)中的管道內(nèi) 用以收集懸浮