几乎所有机械设备都离不开润滑, 而设备故障与润滑失效密切相关, 虽然润滑油可能仅占设备全部运转费用的0.5%～1.5%, 但40%以上的机械设备故障是因为润滑油使用不当或润滑油质量不合格。所以必须大力推广应用高性能润滑油, 以延长设备换油期, 减少设备故障, 节省维修费用, 提高设备使用寿命。可以将源于润滑油的设备故障归于两个方面: 即润滑油本身的质量问题和润滑油在使用过程中性能指标变化。必须定期监测设备用油的理化指标和润滑油的
摩擦学性能, 以便及时采取预防措施, 避免不必要的损失。
通过分析润滑油性能参数的变化可以间接了解机械主要部位的工作状态, 及时准确地监测设备的工作情况。就油液监测与诊断, 其主要内容包括润滑油物理化学性能指标变化、润滑油运转参数如油压的变化、润滑油摩擦学性能的变化。首先, 油液监测是摩擦学系统监测过程, 监测内容主要包括油品自身劣化、油品污染、金属磨损颗粒和摩擦学等4 个方面。监测手段主要包括油品红外光谱分析、颗粒计数、油品性能指标和摩擦学性能测试分析等。由于大量机械设备的故障起因于润滑不良, 因此通过对油品自身劣化和污染进行监测, 有利于及时消除设备的故障隐患, 延长设备的大修周期。其次, 早期油液监测以监测诊断设备的磨损故障为目的, 其技术方法以
铁谱技术为代表, 但铁谱技术往往用于发生事故后的油液诊断。目前
油液分析技术已从早期的油样分析和磨屑逐步过渡到现代在线油液监测。现代在线油液监测技术将润滑油和机械备视作统一的整体, 强调从摩擦学角度出发考察润滑失效和设备故障。而通过分析润滑油的理化指标和摩擦学性能指标可以准确预测设备发生磨损故障的发展趋势。
从
油液监测出发进行机械设备故障诊断, 能够较为准确地预测故障的原因及部位, 更全面地监测设备的运转情况, 并能利用早期预报及时发现和排除设备的故障隐患, 减少损失。经过十几年的发展, 油液监测技术已成为摩擦学监测和故障诊断的重要技术方法。目前, 国内在油液监测方面仍存在认识及实践的误区, 如将油液监测简单地等同于油品质量常规检测、用铁谱或光谱, 铁谱联用等单一的手段取代油液状态监测系统、忽略常规监测和油质分析, 仅对用油量大的设备进行监测等。实际上油液监测技术是一门涉及摩擦学和其他多学科交叉的综合应用技术, 作为涵盖设备当前润滑与磨损状态的完整监测系统, 其核心在于根据监测对象的结构特征与监测目标, 恰当地选用不同的监测方法, 以最经济的方式达到最佳的监测效果。油液监测十分强调生产实践和经验的积累,这有助于提高诊断的准确性。
目前, 最先进的工业摩擦磨损诊断方法以润滑油诊断为基础, 通过对润滑油系统进行分析, 进而指导设备维修和保养。由于设备运转过程中磨损表面磨屑进入润滑油中, 因此通过分析润滑油的性质可以判断机械的运转状态。在某些场合, 异常振动是设备故障的先兆, 而对磨屑进行分析可以获取机械内部的相关信息。将润滑油物理化学测试与润滑油中的磨屑分析相结合, 有助于进行机械诊断和预防综合分析。而磨屑监测利用分析磨屑形貌和组成来判断系统是否邻近或达到故障状态。
常用的磨屑检测方法主要包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法、X 射线荧光光谱法、铁粉记录法以及电磁铁和磁屑检测方法。应当注意的是磨屑作为事后诊断仅能在一定程度上起故障诊断作用。以蜗轮蜗杆箱润滑油下的蜗轮磨损监测为例, 磨屑分析结果表明润滑油的机械杂质含量高达5%, 光谱分析结果润滑油中铁、铜、硅严重超标, 铁谱监测显示结果异常, 拆机检查发现蜗轮磨损严重。而实际上, 仅从油中杂质含量超标或光谱分析中的铁等金属元素浓度异常即可判断拆机检查。
几种常用的工业摩擦磨损自动监测设备如下: 自动黏度测量计, 如振荡黏度测量仪Houillon 黏度计等样品吸入毛细管后, 可自动进行清洗、采集、记录并完成报告, 测量过程仅需5 min, 并可在40 ℃～100 ℃范围内进行恒温测量。傅立叶红外光谱仪, 根据新油与旧油的红外光谱差异可以确定旧油的化学变化, 并确定各种污染物成分, 可用于检测水、积炭、化学组成以及由氧化引起的润滑油变质。
发射光谱仪主要用于测量金属磨损、污染元素和添加剂, 可以同时测定磷、硼、锌、镁、铁等20 多种元素, 为及时准确地评定润滑油质量、判断润滑油使用性能提供依据。
