愛車油液監測技術及其方法

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摘要：主要介紹了油液監測技術在機械設備使用中的作用、油液監測技術的主要內容、以及常用的油液監測技術的方法。小同的監測技術可以提供關於在用油品理化性能以及磨粒性質的相關信息，可以用於指導對機械設備的磨損狀態和存在的故障做出診斷，能對故障做出及時的處理，避免造成重大的損失。

關鍵詞：摩擦；磨損；潤滑；油液監測

在機械設備運行中，摩擦副的相對運動會產生不同程度的摩擦和磨損，這將會產生能量的消耗和材料的損耗，進而造成能源的浪費和機械設備使用壽命的縮短。為了減少摩擦副在使用過程中所產生的摩擦和磨損，通常使用的方法是在機械設備中加入潤滑油。

潤滑油被稱為機械設備的「血液」。機械運轉過程中，由於潤滑油所處的工作環境比較複雜，因此潤滑油在發扦其作用的同時，它本身也會因多種外來因素而受到不同程度的污染，從而攜帶各種污染物，如機械零件的磨損顆粒、腐蝕產物、以及潤滑油添加劑經一系列物理化學變化而形成的膠質、瀝青、油泥、機械燃料燃燒產物等，由於這些污染物與機械設備以及潤滑油的工作狀態有著密切的關係，因此可以通過對機械設備中在用潤滑油進行各種性能分析和檢測，判斷摩擦副表面材料的摩擦磨損特性，這就產生了油液監測技術。

1 油液監測技術的主要內容油液監測技術就是將采集到的設備潤滑油或工作介質，利用光學、電學、磁學等分析手段，分析其理化性能指標，檢測其所攜帶的磨損和污染物顆粒，從而獲得機器的潤滑和磨粒狀態的信息，定性和定量地描述設備磨損狀態，找出誘發因素，評價機器的工作狀況和預測其故障，並確定故障部位、原因和類型，從而對實際工作做出指導。圖1為油液監測流程圖，列出了油液監測中所用到的主要分析方法以及所對應的分析內容。

從圖1中，可以看出，油液監測技術所採用的技術手段主要涉及到潤滑劑分析和磨損微粒分析兩大領域。潤滑劑分析是通過監測機械設備中在用潤滑油品的理化性能指標的變化，來檢測機械設備的潤滑狀態以及存在的機械故障。磨損微粒分析技術是通過監測機械設備中在用潤滑油品所攜帶的磨損微粒的元素、尺寸、形貌、濃度等，做到對機器設備摩擦狀態的監測和故障的診斷。

潤滑油的理化性能指標主要有黏度、密度、酸值、抗氧化安定性、極壓抗磨性、腐蝕性等。參照潤滑油的這些性能指標，油液監測技術中對潤滑劑理化性能分析的主要內容包括：油品的衰化、油液中添加劑的損耗、油液的污染。如，油品在使用過程中由於環境溫度等外界條件的影響，引起了其黏度、密度、酸值等性能指標的改變，從而造成油品的衰化，縮短了油品的使用壽命；另外，為了優化潤滑油的使用性能，潤滑油中通常加有各種具有不同性能的添加劑，而這些添加劑在使用過程中受到外界的作用會發生變化，產生相應元素的化合物，造成添加劑的損耗，從而使油品的性能發生劣化；除此之外，在潤滑油的使用過程中，由於摩擦副的磨損和多種外界因素，也會造成潤滑油的污染，從而影響其性能。

油液監測技術的另一個領域對油液中磨粒的分析主要有以下內容：化學成分分析，判斷機械設備發生異常情況的部位和磨損類型；濃度含量分析，判斷機械設備磨損的總量；尺寸大小分析，判斷機械設備磨損的嚴重程度和磨損類型；幾何形貌分析，判斷設備的磨損機理。

2 油液監測技術的常用技術方法針對油液監測的內容，油液監測技術對在用油品以及磨粒進行分析時，主要使用以下分析方法。

2.1理化性能分析

潤滑油的常規理化性能通常包括黏度、水分、閃點、酸度和機械雜質等。在油液監測過程中潤滑油理化性能的分析就是指運用物理化學方法對以上各種性能進行分析測定。潤滑油的理化性能分析是監測機械設備磨損和油液污染情況的最簡中最直接的方法。

2.2紅外光譜分析

油液的理化性能分析，主要考慮從油液的物理化學參數出發，表征其狀態，如黏度、水分、閃點等，這些數據只是從宏觀上反映了在用油液與新油相比之下性能的變化，並不涉及由於油液內部分子結構變化而引起的油液性能變化的內因。而對在用潤滑油進行紅外光譜分析，能夠做到對油液中各種分子或分子基團性質及狀態的評定。

紅外光譜是由分子的振動一轉動能級躍遷形成的光譜，其波長通常出現在紅外區段，通過對在用油液進行紅外光譜分析，能夠達到對潤滑油的氧化、硝化、硫化、抗磨劑損失、燃油稀釋、水分和積碳污染等方面的表征。紅外光譜分析具有速度快、準確性高、重復性好、需樣量少等優點，因此其在油液監測中具有獨特的作用和意義。

2.3原子光譜分析

由於設備部件的摩擦磨損，潤滑油中包含各種摩擦磨損微粒。相應地，這些潤滑油中的微粒也能夠反應零部件的磨損狀態。光譜分析提供了一種研究元素種類以及相應濃度的方法。

原子光譜分析技術主要包括原子吸收光譜、原子發射光譜。原子吸收光譜是原子從基態躍遷到激發態時所吸收的特徵波長光的強度。在油液檢測技術中主要使用的是原子發射光譜，原子發射光譜是原子從激發態躍遷到基態是發出的特徵譜線，通過發射光譜儀的測試，可以迅速準確地得到潤滑油中各種元素的種類以及含量，從而對與該元素相對應的零部件的磨損狀態做出判斷，診斷與潤滑系統有關的故障，達到診斷機器各部件技術狀態的目的。

2.4鐵譜分析

鐵譜分析技術是利用高梯度強磁場將機械設備在用潤滑油中所含磨損微粒按其粒度大小有序地分離出來，鑒別機械摩擦副在不同磨損狀態下所產生的各種特徵磨損微粒，通過對磨粒形態、大小、成分、濃度和粒度分布等方面進行定性定量檢測，從而直觀地獲得機械摩擦副表面的磨損情況的重要信息，達到診斷設備部件運行狀態的目的。鐵譜分析的速度快，表達信息量多，能夠提供準確的油液信息。

2.5顆粒計數

顆粒計數是評定油液受固體顆粒污染程度的一項重要技術。通過把油樣中的顆粒進行粒度測量，並按預選的粒度範圍進行計數，從而得到有關顆粒粒度分布方面的重要信息。目前顆粒計數技術的方法主要有過濾稱重、顆粒自動計數、電阻型磨粒監測。英國公司的PLD-0201油液顆粒度分析儀應用較為廣泛，採用顆粒計數技術，通過對不同時期的在用油液進行分析，與標準對比獲得對油液污染程度的評價；另外，通過分析也可以得出油液中磨粒的增長速度，從而對機器磨損速度做出判斷。

3 結論油液監測技術是機械設備潤滑系統故障診斷的一種重要手段。通過對機械設備中在用油液的理化性能指標和油液中磨損顆粒的等污染物的分析表征，可獲得機械設備摩擦副潤滑和磨損的信息，從而對機械設備所存在的故障做出診斷，找出故障發生的部位，確定故障的類型和發生故障的原因，指導人們及時對所存在的故障做出處理，減少不必要的損失。