柴油机润滑油磨粒监测技术评析

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1、柴油机润滑油磨粒监测技术评析　　(中国人民解放军92557部队,广东广州510720) 　　摘要：介绍了各种柴油机磨粒监测技术的工作原理，并分析了各种监测方法的优缺点，使这些技术在柴油机状态的监测中能够更好地应用。 关键词：润滑油；磨粒监测；油液监测技术 　　中图分类号：U664文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)19—0107—02 　　随着现代工业对生产设备管理的科学性、高效性要求越来越高，油液监测技术已经成为生产设备润滑管理和状态检测的重要技术，油液监测技术是设备磨损状态监测

2、和故障诊断的重要方法。它是基于摩擦学原理的机械磨损故障诊断技术，通过分析被监测的机械设备在用润滑油液中磨损颗粒的情况、污染状况以及理化性能指标来监测系统的润滑和磨损状态，并以此来判断机械的运行工况和预报机械故障的发生部位和类型。 　　由于柴油机内部摩擦副中相互接触的金属表面不同的磨损方式和速度造成了磨损微粒总量、磨损微粒尺寸和磨损微粒形貌的不同，研究油液中磨损颗粒的尺寸分布可以判断机器磨损处于什么阶段；分析磨损颗粒的化学成分，有助于判断磨损部件、故障的位置；观察磨损颗粒的形貌，可以判断磨损类型。 　　

3、现有的磨粒监测技术按照其工作原理可分为光谱型、光学型、电磁型、导电型、微空阻尼型等，下面分别介绍其工作原理并评析其优缺点。 1光谱分析型磨粒监测技术 　　任何元素的原子，都是由带正电的原子核和围绕其运转的电子组成。正常情况下，原子处于稳定状态即基态，若基态吸收了一定外来能量△E，则外层电子跃迁到更高的能量级，原子处于激发态，处于激发态的原子不稳定，短时内会发射出能量△E而跃迁到基态。原子发射或吸收的能量△E，以光的形式存在，具有特定的波长。由于原子结构不同，每种元素都有其特征谱线。根据元素的特征谱线可以

4、对元素进行定性分析，根据特征谱线强度的变化可对元素进行定量分析。依靠测定原子从激发态跃迁到基态时发出的特征谱线，以确定元素种类的分析称为发射光谱分析〔1〕，依靠测定原子从基态跃迁到激发态是吸收特征波长光的强度，以确定元素浓度的分析称为吸收光谱分析。 　　根据以上原理研制，并在油样磨粒分析应用较多的是原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪、X－射线荧光光谱仪等。吸收和发射光谱仪的主要缺点是探测大于5微米的粒子的能力不是很强，而X－射线荧光光谱仪不受大颗粒的限制，能提供更真实的元素浓度信息。 2光学型磨粒监测

5、技术 2.1显微镜技术法 　　用光学显微镜进行颗粒计数和观察磨粒形貌是一种常规方法，目前国际上采用的方法有透射光显微镜计数法和入射光显微镜技术法。其主要内容和步骤是：用微孔滤膜过滤一定容积的油液，将油液中的磨粒全部收集在滤膜表面，然后在显微镜下观测磨粒的大小并按要求的尺寸范围计数。该方法能够直观地观察到磨粒的实际形貌和尺寸，并能大致判断磨粒的种类，所需设备比较简单，费用低。但人工计数需要的时间长、易疲劳，计数的准确性很大程度上取决于操作者的经验和主观性。 2.2避光型颗粒计数法 　　利用磨粒的遮光

6、特性可对油液中的磨粒进行直接监测，其原理是：当油液流经具有狭窄通道的传感器时，磨粒的避光作用使光电元件接受的光量减弱，使其输出的电压产生脉冲信号。由于被遮挡的光量与磨粒的投影面积成正比，故输出脉冲电压的幅值直接反映磨粒的大小，因而可测出磨粒的分布。 2.3光散射型颗粒计数法 　　将油液置于传感器内，用激光进行扫描，利用磨粒的光散射特性可测出磨粒的颗粒分布。其原理是：当激光束射向悬浮在油液中的磨粒时，一部分被吸收，而另一部分被散射。通过测定散射光强随散射角的变化，可以确定磨粒的尺寸及其分布。 　　上述

7、两种方法检测的粒度范围较宽，并可测出有色金属颗粒。缺点是团粒的聚集、气泡和水珠都会影响测量结果，且不能反映磨粒的形状，设备价格昂贵。另外，不透光的油液不能使用这种方法。 3电磁型磨粒监测技术 　　电磁型磨粒监测技术的工作原理是利用磁场捕获铁磁性磨粒，进而采用不同方法对其进行检测和分析。 3.1磁塞技术 　　应用较早的磁塞技术，它是利用设置在油路系统中的磁性元件拦截和吸附油液中的铁磁性磨粒。它可分两类：一类是定期将磁塞从油路中取出，测量所捕获磨粒的量，用显微镜检查磨粒的粒度和形状；另一类是在磁塞中装

8、有传感器，将捕获的磨粒量转换成电信号，此电信号与捕获的铁磁性磨粒总量成正比，当捕获的磨粒达到某一定值时，通过控制元件引发一次冲洗过程，磁塞类传感器的优点是能够在线监测，但只能检测黑色金属的磨粒浓度且精度不高，也不能反映磨粒的粒度分布。 　　磁塞检测方法分析磨粒的尺寸范围大约为25～400微米，具有结构简单，使用方便成本低等特点，主要用于齿轮、滚动轴承等摩擦副较单一设备的监测。 3.2铁谱技术