谈油料监测中的铁谱光谱监测技术在设备监测和故障中的应用

摘要：本文主要是简单的介绍光谱、铁谱高精密技术在生产中的应用,并制定合理的利用设备的优点检测机械磨粒的大小,从中发现各种元素的变化规律,为设备维修提供依据,避免设备出现大的事故,无形中节约了经济成本。

关键词：光谱铁谱技术 监测 应用 处理

设备状态监测与故障诊断技术是上世纪七十年展起来的,在近二十年来,发展较快,并得到了广泛的应用,而且也给企业带来了巨大的经济效益。在我单位中原油田分公司技术监测中心,设备维修方式正从定期维修为基础的计划性维修向以设备实际运行状态为基础的预测性维修过渡。我单位建站初期,就开展了设备状态监测与故障诊断技术,对不同的诊断对象使用不同的诊断技术和诊断方法,其中主要检测技术是油液分析技术。本文主要讲述的是油液分析技术中的两个主要方法-----铁谱分析和光谱分析。

1、铁谱分析和光谱分析技术

设备在运转过程中,其内部的摩擦是作相对运动,摩擦处于正常磨损时,产生的金属磨粒在15μm以下;若发生异常磨损,产生的金属磨损颗粒一般较大,个别的甚至超过100μm,油中的金属元素浓度梯度值陡然增加。机械设备在不同的磨损状态下产生带有不同状态特征的磨损颗粒留存于油系统中,这些磨损颗粒在尺寸、形貌和数量等方面都直接反映了机械摩擦副工作表面的状态,这是判断机械设备工作状况正常与否的直接依据。

油的光谱分析主要是依据发射光谱为主要手段,根据物质受的到电弧、火花等能量产生光谱,而每个元素有其固定的波长（特征光谱线）,这是发射光谱分析的定性基础,而光的强度就是定量的基础。由此可以通过发射光谱仪迅速正确地得到油中各元素的种类及含量值,通过数据积累以及数据处理所得到的规律或模式相对照,就可以判断摩擦副的磨损状况。光谱分析的特点是速度快、分析数据准确和适合于大量数据的采集。但是该检测技术有如下局限性:

(1)它对5μm以下的磨粒发光,对于大于5μm的磨粒就无能为力;(2)光谱分析能监测油中所含元素的浓度,所反映的是各摩擦副磨损积累的含量,而不能获得磨粒尺寸和形貌等方面的信息。

铁谱技术的创新之处在于它能鉴别摩擦副处于不同磨损状态时所产生的不同特征的磨损颗粒,它着重于对金属磨粒的形貌和尺寸大小的分析。铁谱技术能检测出机械设备油中的单个磨粒。借助于铁谱显微镜能观察磨粒形态,直观反映出机械设备主要摩擦的磨损情形。当磨粒在数5μm以上时,铁谱技术的优越性将得到很好的体现。同样,虽然铁谱分析具有其它检测技术所不及的优点,但其本身也存在以下缺陷:

(1)分析时间长,操作过程复杂。(2)在对磨粒类型识别、受损程度和故障判断等方面进行分析时,一般多凭借有经验人的判断,从而限制了使用人群的范围。在磨粒识别以及磨损类型、磨损程度和故障判断方面过多地凭借着人的经验积累,从而限制了其应用和普及。

由此可见,每一种监测技术都有自己的长处和不足。只有当光谱和铁谱两种技术联合应用,互为补充、充分发挥各自特长,才能使机械设备工况监测与故障诊断的成功率得到进一步提高。

2、铁谱光谱监测系统

2.1 系统的组成

(1)铁谱仪及其辅助仪器:分析式铁谱仪;直读式铁谱仪;铁谱显微镜;光密度仪。(2)光谱仪:M型（美国生产）发射光谱仪。

2.2 系统的分析过程

(1)数据处理:光谱数据处理;光谱仪测出的各元素光谱数据（ppm）是在一个换油期内各磨损金属元素的总量。对于正常磨损情况,各元素的光谱读数在一定范围内波动,同时各元素单位时间的增量值也在一个控制范围内。根据设备生产厂家提供的资料、维修人员的经验以及长期检测的数据,制定被监测设备油中各元素单位时间的递增量的控制标准。对于每一个油样,计算机所接收到所测的光谱数据后,先计算各元素的增量值,然后判断各元素及其增量值是否在控制范围内。若超出,则打印超限的元素及其超出值。铁谱数据处理;铁谱仪测出的铁谱读数是设备的磨损率。若一台设备运转正常,其磨粒浓度与磨粒分布均将保持不变;异常磨损将引起磨粒浓度与磨粒分布超出预先制定的基准值。这是采用铁谱数据监控设备磨损状态的基础。对于每一个油样,用直读式铁谱仪进行测定,得到一组数据。将所测数据输入计算机进行处理,得到代表磨损过程的磨损量、磨损发生的严重性以及总磨损程度等一组指标,将这些指标与其基准值比较。若超出,则表明设备机械工况有可能不正常。

(2)磨粒分析;在设备出现异常情况时,可以将要分析的油样放在显微镜下,利用分析铁谱图像和人工磨颗分析得出结论。由此可以对被监测的仪器做出定论。

(3)趋势分析;如果在利用铁谱数据和光谱数据判断检测设备的机械工况的同时,还能准确预报设备未来的运转趋势（磨损趋势）的变化,则可对设备未来的运转情况做到一定程度的掌握,为设备的未来监测与维修提供重要的信息。

3、在设备管理中的应用

铁谱光谱监测系统的应用对象是油润机械设备和液压系统。它不受工作环境、背景噪声、工作速度以及摩擦副运转方式等限制,具有较广的应用范围。在机械设备日常管理方面实现了预测性维修,这样不但可以节约成本,更给单位设备正常运行提供了保证。

4、结语

总之,油品监测技术在监测中心是工作的重点,从设备正常运行方面来讲油料监测中的铁谱光谱监测技术在设备监测和预防事故起到很大的作用,不仅仅是节约了经济成本,更给企业带来了无限的发展空间。设备的正常运行,在另一方面也是对监测人员工作上的肯定,从文章中可以体会到监测油品对设备重大事故的预防作用,所以,认真负责的工作态度是每位在职人员必备的基本工作素质。

参考文献

[1]雷继尧,何世德.机械故障诊断基础知识.西安交通大学出版社,1991年.

[2]朱宜权.设备故障诊断技术.北京中国设备管理协会设备与故障诊断委员会编,1994年.