设备故障诊断技术10 油液分析.ppt

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1、机械设备故障诊断技术----油液分析技术北京科技大学机械工程学院阳建宏2010.04信号处理方法FFT分析小波分析形态学分析非线性时间序列分析油液分析润滑油/液压油磨屑形貌/大小/数量/化学成分设备状态油液分析油液分析的概述磨屑的形貌特征油液分析的常用方法应用分析概述油液分析适用于不便于振动监测的设备，尤其是低速回转机械及往复机械液压油和润滑油广泛应用于机械设备，机器运行时，在油液中携带大量设备运行状态的信息。机械零件间摩擦磨损产生磨屑，其磨粒进入润滑油后，使油质劣化不同磨损阶段其磨屑颗粒的大小、多少以及其形貌都

2、有明显的不同磨屑的化学成分的测定，有助于判别什么零件受到损伤概述机器零件磨损发展过程与磨粒尺寸的关系：概述分析磨屑大小及数量情况—分析零件磨损到什么阶段辨识磨屑的金属化学成分—分析那些零件受到磨损分析磨屑形貌—分析零件的故障机理概述润滑油中20中元素的来源获取磨屑的方法：光谱分析：磨屑的有效尺寸范围为0.1～10µm,对大于2µm的微粒，检测效率大为降低铁谱技术：有效的检测从1µm到上百微米量级的微粒磁塞技术：有效的检测上百微米甚至毫米级的颗粒概述油液分析油液分析的概述磨屑的形貌特征油液分析的常用方法应用分析正常

3、磨损颗粒粘着磨损颗粒腐蚀磨损颗粒疲劳磨损颗粒磨料磨损颗粒铁的氧化物颗粒由于机械设备摩擦副两表面间存在以下不同的因素使得设备的磨损类型也不相同，从而磨损所产生的磨损颗粒也各不相同，都有不同的形貌特征。磨屑的形貌特征运动形式载荷类型磨损机理摩擦副材质表面形貌破坏形式磨屑的形貌特征正常磨损颗粒机器在正常运转状态下由于滑动摩擦所产生的磨粒当摩擦副正常磨合时，其表面会形成一层光滑表层，称为剪切混合层，其厚度约为1μm剪切混合层在摩擦力的周期性反复作用下会因疲劳而产生小片剥落，形成正常的摩擦磨粒这个表层不断剥落又不断新生，形

4、成了一个动的稳定的磨损表面磨粒的特点:▲磨粒呈薄片状，具有光滑的表面；▲其长轴尺寸范围从0.5～15μm，甚至更小；▲其厚度在0.15～1μm之间；▲长轴尺寸与厚度之比大约为3：1～10：1光滑表层剥落再生光滑表层剥落磨屑的形貌特征疲劳磨损磨粒摩擦副两表面作相对运动，特别是滚动时，在交变接触应力的作用下，应力集中的区域会发生材料疲劳。由于产生机理不同，分为以下三种类型：疲劳剥块－－表面光滑有麻点，主要产生于滑滚复合磨损片状磨粒－－极薄，表面有孔洞、折皱、裂纹等缺陷球状磨粒－－球形，表面光滑，主要产生于滚动疲劳过程

5、块状疲劳磨损磨粒磨屑的形貌特征磨料磨损颗粒也称为切削磨损：由于硬质颗粒或硬凸起的切削作用而造成的摩擦副表面材料脱落的现象。磨料磨损颗粒的形态与机加工产生的切屑几乎完全一致，只是处于显微数量级，在高倍光学显微镜下有轻微金属光泽。非正常磨损所产生的磨粒，一旦出现就应该对其数量作仔细监测切屑磨损磨粒磨屑的形貌特征粘着磨损磨粒负载或速度过高时，润滑油膜破裂，接触应力超过摩擦副表面材料的屈服强度，接触点发生形变直至固相焊合。在切应力作用下，接触点沿强度较弱处断开，摩擦副表面材料从一个表面转移到另一个表面。粘着磨损按严重程度

6、可分为：擦伤、划伤和咬死。磨粒的特点:▲表面粗糙，可以看到滑动的条纹、严重拉毛、轮廓不规则▲有时呈现出不同程度的回火色，甚至会出现两种材料固相焊合现象。▲尺寸范围大于15μm▲长轴尺寸与厚度之比大约为6：1～10：1磨屑的形貌特征腐蚀磨损磨粒因表面与腐蚀性介质发生化学或电化学反应造成材料损失机械摩擦破坏了金属表面层氧化膜的保护作用腐蚀磨损是机械摩擦和化学腐蚀同时反复交替作用的结果磨粒的特点:▲极细和极均匀的亚微米级黄褐色颗粒▲没有金属光泽▲大多数腐蚀磨损磨粒的粒度小于光学显微镜分辨率▲不显示任何铁磁性磨屑的形貌特

7、征铁的氧化物颗粒铁的氧化物分为红色氧化物和黑色氧化物红色氧化物－－多晶体团粒的粒度较大，无清晰边缘，无光泽；在可见光和偏振光下均呈橙黄或桔红色，不表现磁性。黑色氧化物－－粗糙不平的岩石状，颜色为棕黑色，有明显的铁磁性。油液分析油液分析的概述磨屑的形貌特征油液分析的常用方法应用分析正常磨损颗粒粘着磨损颗粒腐蚀磨损颗粒疲劳磨损颗粒磨料磨损颗粒铁的氧化物颗粒光谱分析铁谱分析颗粒计数分析油液分析的常用方法油液分析的常用方法---光谱光谱分析原理基态：任何元素的原子都是由带正电荷的原子核和围绕着它运动的电子组成，每个电子处

8、在一定的能级上，具有一定的能量。在正常情况下，原子处于稳定状态激发态：当原子收到热、电弧冲击等作用时，会吸收能量，外层电子会跃迁到更高的能级上，处于激发态。由于原子不稳定，在极短时间内，便又返回到基态，并发射出能量。吸收光谱分析：吸收特征波长光的强度来确定化学元素发射光谱分析：发出的特征谱线来确定元素种类几种金属元素产生的原子吸收光谱波长元素和化学符号铜（Cu）铁（Fe）