1、5.1 5.1 油樣分析的基本原理油樣分析的基本原理5.2 5.2 油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術5.3 5.3 油樣光譜分析技術油樣光譜分析技術5 5 機械故障診斷的油樣分析技術機械故障診斷的油樣分析技術5.1 5.1 油樣分析的基本原理油樣分析的基本原理基本原理基本原理: 油樣分析包括兩部分：油樣分析包括兩部分： 1 1） 潤滑劑性能衰敗分析理化性能檢驗）潤滑劑性能衰敗分析理化性能檢驗） 2 2磨損微粒分析摩擦磨損性能檢驗）磨損微粒分析摩擦磨損性能檢驗）一、概述一、概述基本原理基本原理基本分析方法基本分析方法: :1 1油樣成分分析油樣成分分析2 2磨粒濃度分析磨粒濃度分析3 3磨粒的大

2、小及形貌分析磨粒的大小及形貌分析基本原理基本原理 三種微粒分析的異同之處三種微粒分析的異同之處 相同之處：都可用作鐵磁性物質顆粒光譜還相同之處：都可用作鐵磁性物質顆粒光譜還可分析其它物質的收集和分析。可分析其它物質的收集和分析。 不同之處：在于各自對磨屑的尺寸敏感有所不不同之處：在于各自對磨屑的尺寸敏感有所不同，光譜同，光譜0 01010微米、鐵譜微米、鐵譜1 1100100微米、磁塞微米、磁塞100100微米微米 敏感范圍如下圖所示敏感范圍如下圖所示基本原理基本原理 檢測效率定義為：檢測效率定義為： e=e1e2e3e=e1e2e3 e1 e1 傳輸效率，采樣與產生之比；傳輸效率，采樣與產生

3、之比； e2 e2 捕捉效率，收集與采樣之比；捕捉效率，收集與采樣之比； e3 e3 指示效率，指示與采樣之比；指示效率，指示與采樣之比；檢測效率100%500.11101001000基本原理基本原理二、油樣分析現有方法二、油樣分析現有方法 油樣分析技術油樣分析技術潤滑劑衰敗分析潤滑劑衰敗分析磨損微粒分析磨損微粒分析定性簡易檢測定性簡易檢測定量指標檢測定量指標檢測綜合指標檢測綜合指標檢測光譜油樣分析光譜油樣分析鐵譜油樣分析鐵譜油樣分析磁磁 塞塞 檢檢 測測顆粒計數器法顆粒計數器法濾濾 紙紙 法法基本原理基本原理三、油樣分析的信息含量三、油樣分析的信息含量1.1.信息來源信息來源磨損的嚴重程度：

4、由磨屑濃度和顆粒大小反映；磨損的嚴重程度：由磨屑濃度和顆粒大小反映；磨損發生的機理：磨屑大小和形貌反映；磨損發生的機理：磨屑大小和形貌反映；磨損的部位：由磨屑成分反映。磨損的部位：由磨屑成分反映。2.2.磨屑的形貌識別磨屑的形貌識別 磨屑形貌的識別是指利用有關的分磨屑形貌的識別是指利用有關的分析儀器對磨屑的尺寸和形狀進行進行分析，進析儀器對磨屑的尺寸和形狀進行進行分析，進而判別磨損的機理。該項工作需要理論和實驗而判別磨損的機理。該項工作需要理論和實驗研究作為基礎。研究作為基礎。基本原理基本原理四、油樣分析的步驟四、油樣分析的步驟1. 步驟，主要包括：步驟，主要包括：1取樣取樣2樣品制備樣品制備

5、3獲得數據獲得數據4形成診斷結論形成診斷結論基本原理基本原理2. 2. 取樣說明取樣說明1 1取樣時機器的狀態：運轉或剛停機取樣時機器的狀態：運轉或剛停機2 2取樣點：回油管路或濾油器前或油標尺套管處，取樣點：回油管路或濾油器前或油標尺套管處，避免從死角和底部采樣；避免從死角和底部采樣；3 3取樣周期：新運行間隔短，正常運行長，發現磨取樣周期：新運行間隔短，正常運行長，發現磨損后短。最好是通過實驗確定。可參考的數據：損后短。最好是通過實驗確定。可參考的數據：飛機發動機及液壓系統飛機發動機及液壓系統50h50h，柴油機，柴油機100100200h200h，齒輪箱齒輪箱200h200h。4 4取樣

6、記錄：取樣記錄：基本原理基本原理5.2 5.2 油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術一、鐵譜分析與鐵譜儀一、鐵譜分析與鐵譜儀鐵譜分析：利用鐵譜儀對油樣中的磨屑進行鐵譜分析：利用鐵譜儀對油樣中的磨屑進行檢測分析，確定磨損類型、程度和部位。檢測分析，確定磨損類型、程度和部位。鐵譜儀：鐵譜分析的關鍵設備，有直讀式、鐵譜儀：鐵譜分析的關鍵設備，有直讀式、分析式和旋轉式。有可分離線和在線兩種。分析式和旋轉式。有可分離線和在線兩種。1. 直讀式鐵譜儀：直讀式鐵譜儀：1結構及工作原理：結構見下圖。結構及工作原理：結構見下圖。工作原理：油樣經毛細管流入沉積管，在磁工作原理：油樣經毛細管流入沉積管，在磁力、重力、重

7、力、浮力的作用下，大顆粒的磨屑沉積在入力、浮力的作用下，大顆粒的磨屑沉積在入口出，口出，小顆粒沉積在入口較遠處，沉積管下部光源小顆粒沉積在入口較遠處，沉積管下部光源透過沉透過沉積管的強弱與沉積的磨屑顆粒體積成正比，積管的強弱與沉積的磨屑顆粒體積成正比，并由光并由光電傳感器檢測后直接讀出。電傳感器檢測后直接讀出。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術1 1，2-2-光電傳感器；光電傳感器；3-3-磁鐵；磁鐵；4-4-光導纖維；光導纖維；5-5-光源；光源；6-6-油杯；油杯；7-7-放大電路；放大電路；8-8-數顯裝置；數顯裝置；9-9-壓塊；壓塊；10-10-沉積管；

8、沉積管；11-11-毛細管毛細管 2 2性能特點：性能特點： 結構簡單，價格便宜；結構簡單，價格便宜； 分析過程簡單；分析過程簡單； 穩定性差；穩定性差； 信息量有限，只能提供磨屑體積。信息量有限，只能提供磨屑體積。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術ZTP-X2型直讀式鐵譜儀型直讀式鐵譜儀 油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術主要參數主要參數 磁場：最大磁場梯度磁場：最大磁場梯度5.0T/cm 最大磁通密度最大磁通密度1.5T 沉積管尺寸沉積管尺寸: 3/1.7100mm 毛細管尺寸毛細管尺寸: 1.2/0.8700mm 調調零方式零方式: 自動自動 讀數系統讀數系統: 31/2 LED 顯示顯示

9、讀數精度讀數精度: 0.1 直讀數直讀數 打印內容打印內容: 日期日期,油樣號油樣號,Dl,Ds,Is 等等測量值測量值 微機通訊微機通訊: RS-232C 串形接口串形接口 電源電源: AC220V50-60Hz 油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術2. 2. 分析式鐵譜儀分析式鐵譜儀1 1結構及工作原理結構及工作原理系統結構：一般包括系統結構：一般包括制譜儀、光密度讀數制譜儀、光密度讀數器和雙色顯微鏡器和雙色顯微鏡工作原理工作原理 利用高梯度強磁場將機器潤滑油中鉄磁性磨利用高梯度強磁場將機器潤滑油中鉄磁性磨粒分離出來，并按其粒度大小順序地沉積在玻璃粒分離出來，并按其粒度大小順序

10、地沉積在玻璃片上。然后通過雙色顯微鏡觀察磨粒的形態、大片上。然后通過雙色顯微鏡觀察磨粒的形態、大小，并進行成份分析，亦可用讀數器進行磨粒復小，并進行成份分析，亦可用讀數器進行磨粒復蓋面積百分比的測定。蓋面積百分比的測定。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術BY11-FTP-X2型型 分析式鐵譜儀系統分析式鐵譜儀系統 油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術3. 3. 旋轉式鐵譜儀旋轉式鐵譜儀油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術旋轉式鐵譜儀的磁場裝置旋轉式鐵譜儀的磁場裝置旋轉譜片旋轉譜片11驅動軸；驅動軸；22永久磁鐵；永久磁鐵；33圓形基片；圓形基片；44排油管；排油管；55油樣注射輸入管；油樣注射輸入管；6

11、6清洗注射移液管。清洗注射移液管。旋轉式鐵譜儀旋轉式鐵譜儀 鐵譜顯微鏡和光密度計鐵譜顯微鏡和光密度計 保溫培養箱保溫培養箱 正常磨損顆粒正常磨損顆粒 疲勞剝塊疲勞剝塊 銅磨損顆粒銅磨損顆粒油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術 1旋轉式鐵譜儀的工作原理旋轉式鐵譜儀的工作原理 利用磁力和離心力的作用制作環行譜片。解決利用磁力和離心力的作用制作環行譜片。解決了其它兩種制片存在的問題：了其它兩種制片存在的問題： 先沉積磨屑對流道的堵塞；先沉積磨屑對流道的堵塞； 分析式中微量泵對磨屑形貌的影響。分析式中微量泵對磨屑形貌的影響。 2性能特點性能特點 操作簡單，效率高；操作簡單，

12、效率高； 制片成本低；制片成本低； 精度高。精度高。二、鐵譜分析的一般程序二、鐵譜分析的一般程序1.采樣；采樣；2.制譜；制譜；3.觀測與分析定量、定性）；觀測與分析定量、定性）；4.結論結論油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術三、鐵譜的定性分析三、鐵譜的定性分析1.1.鐵譜片的雙色顯微鏡觀察與分鐵譜片的雙色顯微鏡觀察與分析析 鐵譜顯微鏡用來觀察和分析鐵譜顯微鏡用來觀察和分析鐵鐵譜片上微粒的形貌、大小、成分譜片上微粒的形貌、大小、成分以以及測定微粒覆蓋面積百分數光密及測定微粒覆蓋面積百分數光密度度值。具有透射和反射兩種光源，值。具有透射和反射兩種光源，利利用不同微粒在透射和反射光作用用不同微粒在透

13、射和反射光作用下下所顯現的不同顏色進行觀察分析。所顯現的不同顏色進行觀察分析。 光路示意圖如右圖所示：光路示意圖如右圖所示：透射光源反射光源聚光鏡載物臺及鐵譜片3 4 5雙路鏡3-光密度計4-照相機5-目鏡物鏡折射鏡油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術幾種光源的作用幾種光源的作用1白色反射光白色反射光 可觀察磨粒的形貌、尺寸和色澤。如在可觀察磨粒的形貌、尺寸和色澤。如在白色反射光照射下，鋁基合金磨粒呈白色，白色反射光照射下，鋁基合金磨粒呈白色，銅基合金磨粒呈金黃色或紅褐色；鋼磨粒銅基合金磨粒呈金黃色或紅褐色；鋼磨粒依據受熱效應不同，呈黃藍之間的色澤。依據受熱效應不同

14、，呈黃藍之間的色澤。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術2白色透射光白色透射光 白色透射光用來判別磨粒的透光性，化白色透射光用來判別磨粒的透光性，化分透明的、半透明的和不透明的磨粒。游離分透明的、半透明的和不透明的磨粒。游離金屬磨粒對白色透射光的消光率極大亞微米金屬磨粒對白色透射光的消光率極大亞微米級厚度的磨粒也不會透光，因此呈黑色。而級厚度的磨粒也不會透光，因此呈黑色。而大多數其它元素和所有化合物磨粒均是透明大多數其它元素和所有化合物磨粒均是透明或半透明的。因而，顯示的光強可以作為材或半透明的。因而，顯示的光強可以作為材料性質的特征。料性質的特征。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術3雙色照明雙色照

15、明 雙色照明是利用紅色反射光和綠色透射雙色照明是利用紅色反射光和綠色透射光同時照射，不透光的游離金屬磨粒只反光同時照射，不透光的游離金屬磨粒只反射紅光，因此呈紅色。化合物磨粒對綠色射紅光，因此呈紅色。化合物磨粒對綠色透射光的衰減程度不同呈綠色或黃色，利透射光的衰減程度不同呈綠色或黃色，利用此特性便可對其進行鑒別。用此特性便可對其進行鑒別。4偏振光偏振光 主要用于非金屬磨粒的鑒別。主要用于非金屬磨粒的鑒別。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術2.2.鐵譜片的掃描電鏡觀察與分析鐵譜片的掃描電鏡觀察與分析 由于鐵譜顯微鏡的放大倍數不超由于鐵譜顯微鏡的放大倍數不超過過10001000倍，對于小磨粒難以觀測

16、，因此利倍，對于小磨粒難以觀測，因此利用掃描顯微鏡進行觀測，且結合用掃描顯微鏡進行觀測，且結合 x x 射線射線能譜分析儀還能分析磨粒的成分。但需注能譜分析儀還能分析磨粒的成分。但需注意的是電子顯微鏡費用較高，通常是先利意的是電子顯微鏡費用較高，通常是先利用鐵譜顯微鏡先分析。用鐵譜顯微鏡先分析。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術3. 3. 鐵譜片的加熱分析鐵譜片的加熱分析 通過觀察鐵譜片的磨粒加熱后生通過觀察鐵譜片的磨粒加熱后生成的氧化膜的不同回火色來鑒別磨粒的材成的氧化膜的不同回火色來鑒別磨粒的材料成分，用以判斷磨損的具體零件。具體料成分，用以判斷磨損的具體零件。具體可查有關資料。可查有關資料

17、。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術四、鐵譜分析的定量指標四、鐵譜分析的定量指標 目前無統一標準，常用：磨損烈度指數目前無統一標準，常用：磨損烈度指數 直讀式：直讀式：Is=(DL+Ds )(DL-Ds ) 分析式：分析式：Is=(AL+As )(AL-As ) 式中：式中：DL大磨粒讀數大磨粒讀數(直讀式入口處直讀式入口處); Ds小小磨粒讀數磨粒讀數(離入口離入口5mm); AL大磨粒所占磨粒覆蓋大磨粒所占磨粒覆蓋面積百分數面積百分數; As小磨粒所占磨粒覆蓋面積百分數。小磨粒所占磨粒覆蓋面積百分數。 五、鐵譜分析的特點五、鐵譜分析的特點優點優點檢測效率高、檢測磨屑尺寸范圍大，所獲信息多檢測

18、效率高、檢測磨屑尺寸范圍大，所獲信息多; ;定性分析與定量分析相結合，提高了診斷的可靠性；定性分析與定量分析相結合，提高了診斷的可靠性；可對磨損故障做出早期診斷。可對磨損故障做出早期診斷。局限性局限性對突發性故障不能進行有效的監測；對突發性故障不能進行有效的監測；檢測結果與分析人員的經驗關系有關；檢測結果與分析人員的經驗關系有關；對采樣要求高；對采樣要求高；對非鐵磁性磨損磨粒的檢測效果欠佳。對非鐵磁性磨損磨粒的檢測效果欠佳。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術六、鐵譜技術的應用六、鐵譜技術的應用1.齒輪磨損；齒輪磨損；2.各種機械的液壓系統；各種機械的液壓系統；3.煤礦井下設備。煤礦井下設備。油樣

19、鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術 鐵譜技術在煤礦機械診斷系統中的構建鐵譜技術在煤礦機械診斷系統中的構建 給出了基于鐵譜技術的煤礦機械磨損檢測系給出了基于鐵譜技術的煤礦機械磨損檢測系統的構建模型，探討了機械設備的鐵譜診斷技術統的構建模型，探討了機械設備的鐵譜診斷技術要點，在要點，在 VB 環境下，利用檢測數據構建并求解環境下，利用檢測數據構建并求解了磨損顆粒分布的數學模型，在了磨損顆粒分布的數學模型，在 MATLAB 環境環境下，實現了磨粒圖像的自動識別。下，實現了磨粒圖像的自動識別。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術 一種新的機械磨損測試方法一種新的機械磨損測試方法鐵譜技術，應用于鐵譜技術，應用于內

20、燃機車柴油機監測，在不拆解機械的情況下，能夠內燃機車柴油機監測，在不拆解機械的情況下，能夠了解潤滑油的狀態，判斷柴油機的異常磨損情況。了解潤滑油的狀態，判斷柴油機的異常磨損情況。 鐵譜技術在內燃機車柴油機監測中的應用鐵譜技術在內燃機車柴油機監測中的應用光譜、鐵譜技術在大山選礦廠設備維修中的應用光譜、鐵譜技術在大山選礦廠設備維修中的應用 在機械設備的諸多故障中，潤滑系統故障占有很在機械設備的諸多故障中，潤滑系統故障占有很大比例。由于油液中的磨粒攜帶著機器運轉狀態的大大比例。由于油液中的磨粒攜帶著機器運轉狀態的大量信息，通過運用光譜、鐵譜技術對這些信息的處理量信息，通過運用光譜、鐵譜技術對這些信息

21、的處理,能準確判斷設備潤滑、磨損狀況，及時排除故障隱患能準確判斷設備潤滑、磨損狀況，及時排除故障隱患,確保設備安全可靠運行。確保設備安全可靠運行。 油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術鐵譜技術在采煤機狀態監測與故障診斷中的應用與研究鐵譜技術在采煤機狀態監測與故障診斷中的應用與研究 采煤機在井下處于滿負荷、超強度運行狀態采煤機在井下處于滿負荷、超強度運行狀態,故障率較高。井下空間及維修條件有限，頻繁檢故障率較高。井下空間及維修條件有限，頻繁檢修或更換采煤機零部件直接影響安全生產，停機修或更換采煤機零部件直接影響安全生產，停機給生產帶來經濟損失。鐵譜技術運用于采煤機狀給生產帶來經濟損失。鐵譜技術運用于

22、采煤機狀態監測，不僅能減少維修次數，提高設備利用率，態監測，不僅能減少維修次數，提高設備利用率，而且拓展了鐵譜技術的現場應用。三河尖煤礦應而且拓展了鐵譜技術的現場應用。三河尖煤礦應用鐵譜技術跟蹤監測用鐵譜技術跟蹤監測 MG200-W1采煤機運行工況，采煤機運行工況，了解采煤機運行狀態，判斷、發現事故隱患，也了解采煤機運行狀態，判斷、發現事故隱患，也為同類設備的鐵譜監測與診斷提供參考。為同類設備的鐵譜監測與診斷提供參考。油樣鐵譜分析技術油樣鐵譜分析技術油樣光譜分析技術油樣光譜分析技術一、原理一、原理 光譜分析是利用原子和分子的發射與吸收光光譜分析是利用原子和分子的發射與吸收光譜進行物質的化學組成及含量的分析。是根據各譜進行物質的化學組成及含量的分析。是根據各原子和分子都有自己特定的譜線進行的。可對磨原子和分子都有自己特定的譜線進行的。可對磨損發生的部位及嚴重程度進行判斷。損發生的部位及嚴重程度進行判斷。 光譜分析包括原子吸收光譜分析和原子發射光譜分析包括原子吸收光譜分析和原子發射光譜分析。光譜分析。 油樣光譜分析技術油樣光譜分析技術原子吸收光