油液分析技术,是通过对润滑油中所含金属磨粒的气相色谱、红外谱、光谱和铁谱等进行分析,获取机器的润滑和磨损的状态信息,用以评判机器的磨损状况、预报故障或者确定故障的部位、原因和类型等的一项技术。铁谱分析是目前广泛使用的一项油液分析技术。应用铁谱分析技术可以在机器不停机、不解体的情况下,利用高强度梯度磁场,将机器的摩擦副产生的磨粒从润滑油中分离出来,并按其尺寸大小顺序排列对磨粒进行定量的分析,从而获得有关磨损状态的各种信息。应用实例如下。
实例:
利用铁谱分析技术确定道依茨柴油机的换油周期及对其进行故障诊断CC21、CA25、CA30、CC42型振动压路机、S1502型摊铺机和30kW发电机组等机械设备的动力,都采用了道依茨系列风冷柴油机。由于工程机械的工作环境恶劣(如噪声大、振动源多、外界干扰明显),使用常规不解体的诊断方法很难得到准切的诊断结果,同时,停机拆检的费用又很高,所以应当采用实用、有效而且易行的铁谱分析方法。
按照道依茨系列风冷柴油机说明书的要求,应该每隔200h换一次机油,但在换油时发现,由于其运行的工况不同,其机油的使用状况差异很大,有的已经变质,而有的却没有发生多大变化,仍可正常使用。由于施工中工程机械配套的道依茨柴油机数量多,换油成本很高,于是我们利用铁谱指标(磨粒浓度WPC、大小磨粒数之比DL/DS、磨损烈度IS),并结合油液的黏度、含水率和酸度等常规理化指标,对其制定了换油标准(见表1),当运行中的柴油机油的任何一项指标达到了换油标准时,都应立刻更换新油。
表1 道依茨柴油机用的柴油机油的换油标准
项目 | 换油标准 | 项目 | 换油标准 |
含水率 > | 0.2%(重量比) | 大小磨粒数之比 > | 3 |
运动黏度变化 > | +25%或-15% | 大磨粒浓度WPC > | 15 |
酸值增加值 > | 2.0mgKOH/g | 磨损烈度IS > | 15 |
采用新的换油周期,在保证柴油机正常润滑的条件下,有的机器(如摊铺机)的换油周期最长一次可延长至2个月(总工作台时接近400h),而有一台CC21型振动压路机,由于其柴油机比较老旧,故机油变质较快,磨损烈度较大,因而在施工旺季工作集中的时候,换油周期最短时只有100h(见表2)。
表2 CC21型振动压路机油液监测数据
取样日期 | 大磨粒读数DL | 小磨粒读数DS | 磨损烈度IS | 磨粒浓度WPC | DL/DS | 结论 |
2002.6.2 | 7.20 | 3.40 | 40.28 | 5.30 | 2.1176 | 可继续使用 |
2002.6.15 | 14.30 | 4.40 | 185.13* | 9.35 | 3.2500* | 换油 |
2002.7.1 | 16.60 | 10.40 | 167.40* | 13.35 | 1.5961 | 换油 |
2002.7.13 | 9.80 | 3.40 | 84.48 | 6.60 | 2.8824 | 可继续使用 |
2002.7.22 | 11.70 | 5.70 | 104.40 | 8.70 | 2.0526 | 可继续使用 |
2002.8.9 | 22.70 | 15.10 | 287.28* | 18.90* | 1.5033 | 换油 |
2002.8.15 | 33.90 | 17.20 | 853.37* | 25.55* | 1.9709 | 换油 |
2002.8.27 | 18.70 | 15.30 | 115.60 | 17.00* | 1.2222 | 换油 |
2002.9.9 | 44.30 | 14.50 | 752.24* | 29.40* | 3.0551* | 须进一步检查 |
柴油机主要摩擦副的磨损状态可通过油样中某种元素磨粒的多少来决定。例如,Fe:主要显示气缸套、曲轴、齿轮等的磨损;Cu、Pb:主要显示主轴瓦、连杆轴瓦的磨损;Cr:主要显示第一道镀铬活塞坏、活塞销的磨损等。如果铸铁磨粒较多,说明多为气缸套异常磨损;若出现合金钢磨粒,则说明正时齿轮损坏或者曲轴磨损等。但在实际应用铁谱技术对柴油机进行检测时,在显微镜下很难分辨出是铸铁磨粒还是合金纲磨粒。我们采用加热箱将谱片加热至330℃,此时的铸铁磨粒颜色变为草黄色,而碳钢和低合金纲的磨粒则为蓝色,这样就能将他们分辨开了。
利用分析式铁谱仪,能及时地掌握机器的磨损状况,预报故障,避免异常磨损故障的发生;同时,可合理地确定机器的换油周期,节省油料,做到科学润滑,以确保机器的使用寿命。