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油液污染状态监测技术

发表时间:2019-10-14 16:02

1、油液监测分析的必要性及主要检测参数

2、固体颗粒污染度检测

3、水分检测

4、粘度检测

5、油料光谱分析

6、红外光谱分析


1.油液监测分析的必要性及主要检测参数


设备状态监测(也叫预防性维护),是现代设备管理体系中的重要组成部分。通过提高设备的各种关键状态参数,判定并优化设备的维护、维修周期,有效提高设备的可靠性,降低设备的维护成本。关键用油设备的状态监测,一般通过油液监测来实现。通过监测油液的各种特征参数,来分析判断设备的磨损状态、油液的污染状态及其老化状态,进而判定设备的运行状态和潜在风险。

因此通过油液监测技术,可提高设备的可靠性,降低维护成本,减少故障停机次数,优化设备运行性能。


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油液监测通常从三个方面进行(如上图):


1.油液污染分析:

颗粒度和水分检测 (颗粒度检测仪器)

2.设备磨损分析:

金属元素含量(油料光谱分析)

3.油液老化分析:

粘度(粘度计);氧化度、酸碱值等检测(红外光谱分析)


2.固体颗粒污染度检测


油液中的金属颗粒、油泥、灰尘、橡胶、纤维等污染物,统称为固体颗粒污染物。固体颗粒污染物的检测称为油液固体颗粒污染度检测(也叫颗粒计数)。


固体颗粒污染度的表示方法,普遍采用国际通用的NAS1638、ISO4406等级格式。另外一些特殊行业也会采用例如SAE4059E、GBT14039、GJB420B等标准。


NAS1638污染度等级,表示每100 ml油液中所含颗粒物数量等级。颗粒物大小从5-100um, 分别分段计数,5-15um、15-25um、25-50um、50-100um、100um以上。每个分段都对应一个等级,最终的NAS等级为分段等级中最大的一个。

NAS1638等级数值对照表格如下图所示:


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ISO 4406污染度等级,由三个尺度的数字组合构成。

首个等级代码数字代表在每毫升油液中,大于4 μm 的颗粒数量等级。

第二个数字代表大于6 μm的颗粒数量等级。

第三个数字代表大于14 μm的颗粒数量等级。


例如: 某检测结果为:ISO - 16/14/12,每ml油液中大于4um、大于6um、大于14um颗粒数分别是350、100、30

参考下图ISO4406等级数值对照表格,得出大于4um、大于6um、大于14um颗粒数等级分别是16、14、12。

最终ISO等级为:ISO-16/14/12


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固体颗粒污染度检测方式,常用的有 显微镜法,自动颗粒计数法。


显微镜法分为显微镜计数法、显微镜比较法。显微镜法的优点是设备简单,价格便宜。缺点是操作费时,准确度不高。


显微镜计数法是用微孔滤膜过滤一定容积的油样,将油样中的颗粒污染物全部收集在滤膜表面,在显微镜下测定颗粒的大小并按要求的尺寸范围计数。

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自动颗粒计数法是采用消光原理制成的自动颗粒计数器,快速完成固体颗粒污染度的检测。自动颗粒计数器的优点是操作简便,迅速,准确度高。能提供详细的颗粒度尺寸分布。缺点是价值偏高。

自动颗粒计数器,根据使用工况的不同,分为多种类型:便携式,在线式,防爆式等。

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3.水分检测


油中水分检测的主要方法有:蒸馏法、卡尔-费休法、红外光谱法。

水分的检测,一般都和固体颗粒污染度检测同时进行。自动颗粒计数器大多都具备水分检测的功能。


水分检测的表达方式有PPM, RH%。大多检测仪以饱和度RH%显示。

水在油中的存在形式,主要以溶解水、游离水两种形式。

溶解水:低于饱和度以下

游离水:高于饱和度(乳化,或水滴形式)

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由于游离水(或乳化水)比溶解状态的水分危害更大,因此水分含量应当保持在饱和点以下。但是,溶解状态的水也会产生危害,所以有必要采取各种合理措施将饱和度保持在最低点。水分含量越小越好。作为一个参考值,我们建议在所有设备中将饱和度维持在50% 以下

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4.粘度检测


油液的粘度是其老化和污染状态的集中体现。尤其是对于润滑油,粘度是其最重要的物理性质。粘度决定了油液的承载能力,和油液的流动性。粘度检测是各种润滑油检测内容最基本的检测项目。通过粘度检测,可以对油液的老化、污染、混用等现象进行初步判断。


粘度的测量,通常采用运动粘度计完成。粘度的单位,多采用运动粘度cSt表示。

5.油料光谱分析


油料光谱分析,主要用于检测油液中各金属的种类和含量。

通过金属元素分析,可以指示机械设备的磨损状态,以及设备上特定组件的失效故障,可以在故障发生的早期阶段发出预警。以便维护人员,在设备发生严重损坏之前采取措施,予以纠正。


油料光谱分析,是基于每个元素具有独特的原子结构的事实来实现的。采用原子发射光谱原理制成。当分析油样吸收激发能量时,每个元素会发射出特定波长或颜色的光。通过分光元件,就能产生线装光谱。进而通过分析谱线来识别油样中包含的元素种类。另外,发射光的强度和与油样中存在的元素的量成正比,因而可以据此确定该元素的浓度。


油料光谱分析仪器,可以分析诸如:铁,铝,铜,镁,镍等20多种以上的金属元素含量。并且可以量化为PPM水平。

6.红外光谱分析


红外光谱分析是油液分析中常用的技术。

其原理是,通过检测各种化合物在红外光谱区的特征吸收峰及吸收的特定波长光线的能量,从而对油液中的化合物进行定性和定量分析。

红外光谱分析,可以提供很多关于油液特性的信息,如:氧化度,硝化度,硫化度,总酸值,总碱值等。

通过红外光谱分析得出的结果,可以详细了解油液的污染,降解,添加剂,流体特性等信息。进而对指导设备维护和保养工作提供帮助。

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