油液监测技术
[原创首发]油液监测技术的概述
油液监测技术是设备状态监测技术中的一个重要部分。所谓的设备状态监测就是对运行设备物理参数、化学参数、机械参数、运行参数和供参数等数据进行分析监测，从而判断设备所处状态的技术。油液监测技术是对设备所需的润滑油、液压油实施状态监测，通过判断油液的性能变化和所携带的颗粒进行分析，从而来判断设备的运行状态。具体来讲就是，分析油液中的物理和化学指标项目的测试、光谱铁谱分析其中的微量元素含量和污染度的级别，来获得设备的润滑和磨损状态信息，评价设备的工况和预测故障，并确定故障原因、类型的技术。但要注意的是油液监测技术适用于低速重载、环境恶劣（如噪声大、振源多、外界干扰明显）、往复运动和采用液体或半液体润滑且以磨损为主要形式的设备状态监测。
早期，油液监测技术只是监测污染度，主要是分析油液的理化指标如粘度、水分、酸值、闪点、机械杂质等；随着工业应用的推广和油液监测技术所带来的当前的和潜在的效益，后来又有新的分析方法光谱分析和铁谱分析；再后来在飞速发展的以计算机技术为首的信息技术和数学技术的推动应用下，出现了信息融合、专家系统等专门的软件诊断分析系统。
总的来说，油液监测技术主要适用于以液体或半液体润滑并以磨损为主要失效形式的零件设备。它可以延长设备的换油周期，并通过及时预报潜在的故障避免灾难性损坏或延长设备的正常运行时间来获得经济效益，在设备状态监测技术占据重要地位，为工业应用带了很大发展前景和重要意义，给企业带来超常的经济效益。
1 油液监测技术的主要内容
1.1理化监测分析
理化监测分析是从油液的本身的品质的角度出发，分析其各项物理和化学指标，是否符合标准，油品是否裂化变质，从而推测出部分设备状态信息。其中一个重要的理化监测分析的主要目的就是监控油品质量，确定换油周期，保证正常润滑。在实际工作中，油品经常会受到高温、高剪切作用，以及空气中的氧气、氮气的作用，会发生氧化、硝化、硫化等反应以及抗氧剂、抗磨剂的降解。因而即使跟踪油品的质量非常重要，这主要是通过先进分析仪器对油品的理化指标检测项目进行实验分析，也就是所谓的常规理化实验分析。
1.2 污染度监测分析
油品在长期使用中会不可避免的受到不同程度的污染，这种污染主要是一些机杂，是存在于润滑油中不溶于汽油、已醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。这些杂质大部分是砂石和铁削之类，以及添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐。一般情况下，润滑油基础油中机杂应控制在0.005%以下（这种情况下被认为是无），加溶剂后的成品油会稍大点。污染的主要来源有两部分：一部分是在摩擦热的作用下油品本身氧化产生树脂类不溶物、胶质、高聚物、积炭等污染杂质混在油液中；另一方面运动摩擦副产生的固体金属颗粒或由于设备泄漏带入空气中混杂的粉尘、砂石、金属碎屑等，对润滑造成污染。润滑油中的污染对油品性能和设备磨损产生直接危害，可能对设备造成急剧磨损，因而油品污染度的测试是一个不容忽视检测项目。常见的污染度的测量有定性法、半定量法和定量法三种，具体选用应根据具体情况而定，更精确的测量方法还有使用颗粒计数仪或污染测试仪进行测量。
1.3 谱分析
油液监测技术的谱分析主要有两大类：光谱分析和铁谱分析。铁谱分析主要是直径在0.1-100um的磨损磨粒成分、大小和形貌来研究设备的磨损机理；光谱分析主要是检测润滑油中直径0.01-10um的磨损磨粒。综合铁谱分析和光谱分析，就可以确定设备是否存在异常磨损和可能的磨损部位，谱分析是比较准确的分析方法，其详细内容如下所述：
1.3.1 铁谱分析
铁谱分析是为了收集与分析油液中所含的磨粒，分析磨粒的大小、外观和形状等，从而推测设备的磨损状态。铁谱分析的方法实际上就是一种通过强大的磁力将机油中的磨粒吸引出来，从而使它同其他成分分离开来的分析方法。将采集到的机油用溶剂稀释后，再通过油泵使其在玻璃导板上流过。由于玻璃导板略微倾斜地放在磁铁上方，所以越到油流的下方磁场就越强。稀释油中的磨粒除受磁力作用外，还受油流的推力和重力的作用，由于这些力的承受方式因粒子的大小、材质的不同而不同，所以在玻璃盗版上这些力平衡的位置，粒子就按其大小沿着导板斜面自上而下一次排列。然后就可以用特殊的显微镜观察铁谱，研究磨粒的特征（分析铁谱）。还可以用玻璃管取代导板，使粒子沉积后，将光线照射在其特定位置(沉积大磨粒和沉积小磨粒的两个位置)，再由其遮蔽串测出收集到的粒子量(定量铁谱) 。定量铁谱是通过直读铁谱仪测量的，测定的是油液中与两个与油中浓度对应的读数，分别代表大颗粒（尺寸大于5um）和小颗粒（尺寸小于5um）的相对含量。目前，大多数铁谱分析技术都是离线分析，无需将正在运转的设备打开或关闭，就可以确定其磨损状态。传统的铁谱分析依靠专家经验来识别磨粒，对操作者要求较高，效率低且容易出错，根据磨粒的特征参数进行统计分析，缺乏自学习性，应用不同机械时需要大量的实验来确定不同的统计容许量。随着信息技术的发展，计算机技术很快应用到铁谱分析技术中，例如用于处理磨粒图像、磨粒的数字形态特征的提取、磨粒识别分类的智能化等。同时充分利用专家的专业知识、网络优点和铁谱技术的优势，实现异地数据共享、协同会诊，提高监测诊断的准确性。在本科中还有一些较难问题尚未解决如磨粒图像识别等。
1.3.2 光谱分析
光谱分析也是油液监测分析的一个重要技术手段，光谱分析主要有红外光谱分析和发射光谱分析。红外光谱的电磁波中红外谱区（简称NIR）指可见光区（VIS）到中红外谱区（MIR）指之间的电磁波，波长范围0.78-2.5um。红外光谱分析可以直接观察和比较油液中分子结构的变化，定量的测出各种降解产物的含量。利用红外分析技术可以很快的测出油液中各种添加剂如抗氧剂、抗磨剂、抗分散剂等的含量，另外，还可以根据其谱图中-OH、C=O等官能团处谱线大小的变化还可以定量测量水分、乙二醇、燃油、积炭的含量。其主要目的是根据红外分析结果变化趋势判断油品质量好坏和确定设备的合理换油周期；发射光谱分析主要是针对于油液中金属元素的含量。这些金属元素来源主要有三大类：摩擦副的磨损金属元素如Fe、Cu、Cr等；本身添加剂所带来的元素如Ca、Zn、P、Ba等；还有一种是外界混入的污染物如Si、Na、V等。
（附：
红外光谱分析：是一种根据化合物的特征谱带测定物质含有的那些官能团，从而确定有关化合物的类别一种分析方法。该方法的理论基础是每一种官能团和化合物都具有特异的光谱，其谱带的数量、频率、带形和强度各不相同，因此根据谱图可以找出其官能团或化合物
发射光谱分析：原理是将样品有装入一个小杯中，杯中装有一个旋转电极，转动电极是油品在电火花的激发下，让其火花通过一个分光计的入口窄逢，并在光栅作用下使光线产生色散，使特定波长的光落在特定的光电倍增管上，测定光电倍增管的输出电压就可以测出该元素的含量，使用一系列的光电倍增管，就可以同时测量好几个元素的含量。发射光谱法检测磨损颗粒的有效范围是亚微米到8um，该方法直接测定油样中金属和非金属元素的含量，因此可以根据油样中元素含量的变化直接评价设备的磨损状况和工作状况。）
2 特征分析
油液的特征分析是本课题研究的一个重要方面。特征参数的提取最终是为了能够提出监测分析模型，并利用专家知识和实际经验进行计算机监测分析。主要的特征分析包括以下几个方面：
2.1 理化特征
理化特征分析主要是油液的物理和化学两个方面，表征油液的性能指标，综合反映油品质量。颜色、密度、粘度、动力粘度、运动粘度、相对粘度、闪点凝点、倾点、总酸值、水分、残碳、油液污染度、腐蚀、机械杂质等。在大多数应用中，以下项目基本上都要用到：运动粘度、总酸值、水分、抗乳化性、油液污染度、氧化度和腐蚀度等。
在实际应用中根据具体的牌号的油品和其使用的设备，选择其中一些主要性能检测项目。
2.2 磨损特征
磨损特征分析主要是分析油液中磨损金属元素，分析这些特征元素在油液中的含量的变化和磨损颗粒类型，来判断当前设备运行的磨损状态和工作状况。磨损得类型根据的破坏机理和磨损表面状态可分为：表面疲劳磨损、粘着磨损、磨料磨损和腐蚀磨损。在机器正常运转状态下，油液中磨屑的生成速度是非常缓慢而且平稳，如果油液中的某些特征元素急剧增加，很有可能设备达到了非正常磨损状态，此时需要采取相关措施进行处理。大多情况下，这些特征元素主要包括以下10多种：Fe、Al、Cu、Pb、Cr、Mo、Mn、Sn、Ag、Ni等。目前能够达到的测量精度0.01pm（百万分之一）。从以上的磨损金属元素都是由于机器磨损导致进入油液中，不同的机器摩擦副，其组成的材料不一样，金属元素就有可能是以上几种金属元素的组合。在分析过程中，只要能准确的分析这些金属元素的含量变化趋势，以及他们相关性，在利用专家推理规则，在很大程度上就可以判断机器的磨损状态和可能的磨损部位，预防由磨损导致的机器故障的发生，从而起到了故障的防患于未燃的作用。
2.3 污染特征
按照污染的来源可以将污染特征分为两大类：侵入特征WT_T和劣化特征WT_L。侵入特征主要是外来尘垢和砂石等杂质，劣化特征主要是油品本身在某中条件满足下发生化学反应后劣化所产生的杂质。污染度NAS等级是污染特征一个重要衡量指标，等级偏高应首先判断是侵入还是劣化。这可以从铁谱定性分析结果中判断外界污染颗粒和油品变质颗粒的尺寸范围。其具体的元素特征为：Si、V、Na、B等。 请注意发贴格式和新版版规，及时修改您的文章，谢谢合作，祝好。 不知你指的是不是要加上[原创首发]？ 概述不如论述，曾经的指导老师这么说过，不知有理与否，因人而异吧。祝好。 楼主把这个东东摆这里，意欲何为呢？ 引用第4楼醉乡常客于2006-10-31 09:34发表的“”:
楼主把这个东东摆这里，意欲何为呢？
这个版块那么多文章摆在这里，又意欲何为呢？
引用第3楼robertchrs于2006-10-31 09:12发表的“”:
概述不如论述，曾经的指导老师这么说过，不知有理与否，因人而异吧。祝好。
对于油样监测这一块，知道的人不多，从事这个工作的人更少。有感兴趣的，才有得讨论。
此贴算是一个了解贴吧。
简单的说，把机器比喻为人的身体，油液就相当于人的血液。送油样进行检测，就相当于进医院抽血进行体检。
对油液进行监测，可以及早的了解设备的状态，采取相应的措施，如应该换油呢，还是停机检修呢，还是过段时间再说。
很多企业的设备是很大型的，这些设备往往又是关键的设备，相当昂贵的。在生产过程中，这些设备是不能停的，停了，就意味着大把的钱不见了，呵呵。所以，对这些设备的使用状态进行了解，是很有必要的。有些采用振动监测来了解，有些就采用油液监测来了解。关键时候，这些监测，往往可以省下不少银子。
现在，这些监测已经向网络化发展了。本人就做了一个监测结果网络查询的系统。今后的目标是向网上专家库，专家诊断的方向发展。 综述类的论文，写得算是完整了。我喜欢的是那个诱人的杨梅 引用第7楼xufangzhang于2006-10-31 11:11发表的“”:
综述类的论文，写得算是完整了。我喜欢的是那个诱人的杨梅
那个我也喜欢，呵呵。 如果能略微加一点点实例就更有助于大学习了。 醉哥兴趣很广啊，油液、乙醇液。。。。。。 好像氧气厂的压缩系统每年都要做这个测试，我知道的那家费用不低于40万
原来想去做这个生意的，所以略知零点一零点二 引用第9楼醉乡常客于2006-10-31 12:31发表的“”:
如果能略微加一点点实例就更有助于大学习了。
不知你想知道什么样的实例一点点呢？我给你找。呵呵 1、可以用来测试哪些设备或系统
2、列举比较成功的案例
3、呵呵，说不定哪天合作一把呢 引用第13楼醉乡常客于2006-10-31 13:23发表的“”:
1、可以用来测试哪些设备或系统
2、列举比较成功的案例
3、呵呵，说不定哪天合作一把呢
具体的案例可以见如下网址：http://www.gzotac.com/gas.asp
（呵呵，做一回广告，版主莫怪） 引用第14楼krttg于2006-10-31 14:33发表的“”:
具体的案例可以见如下网址：http://www.gzotac.com/gas.asp
（呵呵，做一回广告，版主莫怪）
忍了。
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