油液状态监测技术在液压设备管理中的应用.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e Ms ／ No ． 0 9 ． 2 0 1 4 d o i l 0 ．3 9 6 9 ／ j ． is s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 9 ．0 2 7 油液状态监测技术在液压设备管理中的应用 黄跟平， 覃武松 ， 张德明 江苏永钢集 团有 限公司， 江苏 张家港2 1 5 6 2 8 摘要 该文介绍 了油液状态监测技术 ， 阐明了对液压设备进行油液状态监测 的分析方法 ， 明确了应用油液状态监测技术对提高液压设备 管理效能的作用 ， 对相关单位开展油液状态监测工作有借鉴意义。 关键 词 油液状态监测 ； 分析方法 ； 液压设备管理 中图分 类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 9 0 0 6 9 0 3 Th e Ap p l i c a t i o n o f Oi l S t a t e M o n i t o r i ng Te c hn o l o g y i n t h e Hyd r a u l i c Eq u i pme n t M a n a g e me n t HU A NG G e n - p i n g ， Q m Wu - s o n g ， Z HA N G D e m i n g J i a n g S u Y o n g G a n g G r o u p L i m i t e d C o mp a n y ， Z h a n g j i a g a n g 2 1 5 6 2 8 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s o i l s t a t e mo n i t o rin g t e c h n o l o g y， i l l u mi n a t e s t h e a n a l y z i n g me t h o d o f o i l s t a t e mo n i t o ri n g o f h y d r a u l i c e q u i p me n t ， s h o w s the a c t i o n o f o i l s t a t e mo n i t o ri n g t h a t i mp r o v e the h y d r a u l i c e q u i p me n t man a g e me n t e ffic i e n c y， a n d h a s r e f e r e n c e v a l u e t o o i l s t a t e mo n i t o ri n g o f o the r e n t e r p ri s e 。 Ke y wo r d s o i l s t a t e mo n i t o rin g； ana l y z i n g me t h o d； h y d r a u l i c e q u i p me n t ma n a g e me n t 0 日 IJ舌 液压设备是多种行业广泛应用的一类设备 ．其功 能是 为主机提供动力或控制信号 ．相对于主机而言处 于辅助地位 ． 但是其重要性却与主机相同 ． 因为如果 出 现故障 同样会影 响生产 的正常运行 。而在所有液压设 备故障中 ．约有 8 0 ％的故 障是 由于液压油 的使用状态 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 2 0 8 作者简介 黄 跟平 1 9 7 6 一 ， 男 ， 安徽宣城人 ， 工程师 ， 学 士 ， 主要从事设备 技术与管理 工作 。 异常引起的 ． 因此 ． 保持液压油 良好 的使用状态是液压 设备管理的重要 内容 。以前 ， 人们对液压油的重要性认 识不足 ． 也缺乏相应 的监测手段 。 而现代油液状态监测 技术 的发展为 准确掌握 液压油 的在 用状态 提供 了手 段。但是 ， 相关人员对油液状态监测技术还不够熟悉 ， 还不能在液压设备管理 中灵活应用。为此 ， 本文将对这 方面的内容进行深入 的探讨 。 1 液压油劣化趋势及其原因分析 液压油在使用过程是有劣化趋势 的。首先油温过 高是液压油劣化变质的重要原因 。 当油温小于 5 0 c I 时 ， 节 ， 要注意气温高低 ， 当气温达到输送介质的凝点温度 时 ． 齿轮泵停止运转后应关 闭泵的入 口阀门。 待泵冷却 后再依次关闭附属系统 的阀门。停机时间较长时 ， 应及 时排出泵内积存的液体， 防止锈蚀和冻裂。 ⑦对于高温 齿轮泵 ．如遇停电或热媒循环时间中断超过 3 0 mi n ． 则 应将泵解体清洗后重新组装 。 以免因熔体 固化 、 裂解等 造成轴承润滑不 畅而使泵损坏 。 2 结束语 齿轮 泵类型很 多 ． 应 用面也很 广 。 不 同类 型 的齿 轮泵工作的条件和环境也不相同，在使用齿轮泵时， 要在实 际的工作情况 ． 采取相对应 的使用方法 和维护 措施 ， 才能使齿 轮泵 工作性能 良好 ， 齿轮泵 的使用 寿 命更长 。 参考文 献 [ 1 ]1 李新德． 液压与气压技术【 M】 ． 北京 清华大学出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 2 ] 李新德． 液压与气压传动[ M】 ． 北京 中国商业出版社， 2 0 0 6 ． [ 3 】 李新 德． 液压系统故障诊断与维修技术-[ MI ． 北京 中国电 力 出版社 ． 2 0 0 9 ． f 4 】 徐 国强 ， 李新德 ． 液 压传 动与气 压传 动[ M】 。 郑 州 河南科学 技 术 出版社 ． 2 0 1 0 ． 6 9 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 4年 第 0 9期 液压油的氧化速度并不明显 ． 但 当油温达到 5 0 ℃～ 6 0 ℃ 时 ．液压 油的氧化速度 就有显 著的增加 。且每 升高 1 0 ℃． 氧化速度就增加一倍。 其次 ， 液压油在工作过程 中 受各种 因素的影响 ．各类添加剂逐渐消耗导致 各项性 能下降 ， 影响液压油正常的工作状态。液压油在使用过 程中还经常受 到水和固体颗粒的污染 ．过量 的水在液 压油中不仅影 响液压系统 的工作性能 ．还会造成液压 油的乳化和添加剂 的水解 固体颗粒对液压油 的污染 会导致液压阀卡死 ．其中金属颗粒对液压油 的氧化还 具有催化作用。总之 。 液压油在工作过程 中劣化变质的 趋势是不可避免的。在这种情况下 ， 如果能够随时掌握 液压油的在用状态 ．在液压油 出现劣化变质或受到污 染时及时采取有效措施 ， 恢复液压油正常的在用状态 ． 就可 以大幅度降低设备故障 ．而掌握液压油状态 的方 法就是油液状态监测。其实 ． 通过油液状态监测不仅能 掌握液压油 的状态 。 还能获知液压设备 的磨损状态 。 判 断磨损 的部位 、 程度 、 原 因和类型 ， 进而预测设备故障 ， 并采取预防措施避免突发性设备故障和事故的发生 2 油液状态监测技术 简介 油液状态监测技术通常分为油液分析和磨损颗粒 分析两个方面 ． 前者着重油液理化和性能指标的测定 ， 其 目的是判定油液 的劣化状态 ．后者通过对油 中所含 磨损颗粒尺寸、 形貌 、 颜 色和浓度等性态 的观测来实现 对设备磨损状态的监测和诊断 迄今为止 ．一套成熟和完整的油液监测 系统 由常 规理化分析、 原子光谱分析、 红外光谱分析、 铁谱分析 和颗粒计数等五个方面的技术组成。每种技术都是从 不 同角度反映油液 的信息 ． 都有 自己的局限性 ． 也就各 有不 同的适用范围。油液监测 系统不是五种技术 的简 单叠加 ．而是针对不 同的润 滑油 品种和监测 目的选择 检测项 目．通过这些检测项 目能够全面掌握油品劣化 状态和设备磨损状态 3 液压设备油液状态监测 以上介绍 了油液状态监测技术 ． 但如何在液压设备 管理中应用这一技术呢一般来说 。 对液压设备实施油 液状态监测分为对新购液压油的监测和对在用液压油 的监测 ， 本文重点阐述在用液压油的状态监测。在用液 压油 的检测项 目主要有清洁度指标、 理化指标 、 性能指 标 、 元素光谱分析和铁谱分析， 下面将逐项进行阐述。 3 ． 1 液压油的清洁度指标监测 在液压系统运行初期往往重视清洁度指标 ．比如 伺服液压系统油液清洁度必需达到 N AS 6级 ． 比例液压 70 系统油液清洁度要达到 N A S 7级 ， 而一般 的液压系统清 洁度也要达到 N A S 8级 。 这是因为如果液压系统的油液 清洁度指标达不到要求 ．会引起液压 阀卡死或节流孔 堵塞而导致液压故 障 因此 只有油液清洁度指标达到 要求 ． 才能保证液压设备运行的可靠性。但是清洁度指 标仅反映油液 的污染程度 。也就是反映油液 中所含颗 粒的数 目及其在不同粒径范围内的数量分布 ，而对于 这些颗粒 的材质 、 来源 以及产生原因则不能反映出来。 在液压设备管理实践中 ． 很 多人认识有误区 ， 认为清洁 度指标超标只要加强过滤就能解决 问题 ，其实这种看 法并不完全正确 ．如果污染颗粒来 自外部污染加强过 滤 即可 ． 但如果颗粒是由于设备 内部异常磨损产生 ， 仅 通过加强过滤是不能彻底解决问题的 ．因为如果不能 把产生异常磨损的原 因消除 ．这种磨损状态将持续发 生 为 了搞清楚是否是 由于液压油使用状态变差而导 致 了设备异常磨损 ．需要对油样进行理化指标 和性能 指标的监测 3 ． 2液压 油 理化 指标 和性 能指 标 的监测 在用液压油理化指标包括粘度、 水分和酸值等 ， 通 过这些指标的监测可以判断液压油是否变质 ．因为油 液变质会引起粘度和酸值 的变化 ．当理化指标超出换 油指标 限值时即可认为液压油已经变质 。性能指标重 点监测液压油的抗磨性能 ． 如果抗磨添加剂消耗较 多 ． 液压 油抗磨性 能将会显 著降低并引 发设备 的异 常磨 损 。 通过对在用液压油清洁度指标 、理化指标和性能 指标的监测 ． 可以基本 掌握液压油 的在用状态 ， 并可依 据状态采取相应的措施 。比如某项理化指标超标可直 接做出换油的决定 。 不管其他指标如何。如果理化指标 正常 ． 抗磨性能指标下降 ， 则结合其他指标 的检测结果 确定应采取 的措施。如果理化指标和性能指标都未超 标 ， 仅清洁度指标超标 。 可 以加强过滤并再次对清洁度 指标进行检测 ．若合格则说明前期该指标超标的原 因 是受到了外部污染 ．若仍然超标则可判断设备可能发 生了异常磨损 。但要想直观验证以上判断是否正确 ， 准 确掌握发生异 常磨损的详细信息 ．需要对油样进行元 素光谱分析 。 3 ． 3 液压油的元素光谱分析 通过元 素光谱分析能够检测 出油液中所含各种元 素的成分和含量 。首先关注添加剂元素的成分和含量 。 通过元素光谱分析得到的添加剂 消耗状况可以验证性 能指标 的监测结果是否正确 。比如液压油抗磨性能试 验表明抗磨性能下降 ．而元素光谱分析也检测到抗磨 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． O 9 ．2 0 1 4 添加剂元素的含量 已经降低 ．就证 明对液压油抗磨性 能下降 的判断是正确的 。其次关注污染物元素的成分 及含量 ，通 常 、 B 、 N a 、 K等元素是监测油液污染 和水 分 的特征元素 ． 通过对这些元素含量的测定 ． 可以掌握 液压油被 水和其他污染物污染的情况 如果检测到液 压油污染元 素含量较大 ．且与上次检测数据相 比突然 变大 ， 则可判断液压油受到了严重污染 最后重点关注 磨损颗粒元素 的成分及含量 磨损颗粒是设备运转过 程中产生 的颗粒 ．只要设备在运转就一定会产生磨损 颗粒 ， 磨 损颗粒分为正常磨损颗粒和异常磨 损颗粒 ． 元 素光谱分析能够检测 到所有磨损颗粒的元 素成分及含 量。由于磨损颗粒持续产生 。 故应测定磨损颗粒产生速 度 的变化 ， 即测定磨损元素的变化率 ． 其值为磨损元素 的增加量与取样 间隔时间的比值 ．根据磨损元素的变 化率可以判断设备磨损的趋势和严重程度 元素光谱分析能够快速准确地检测 出各种元素 的 成分及含量 。 但只对粒径在 1 0 ～ ～ l l x m级的颗粒敏感 ． 且 不能获得关 于颗粒大小 、 分布、 形状及其数量等方 面的 特征 ． 而铁谱分析技术正好可以弥补光谱分析技术的不 足 ． 并且对粒径 1 1 0 3 v , m的较大颗粒分析效率较高。 3 ． 4液压 油 的铁 谱分 析 铁谱分析技术中分为定性分析和定量分析 对在 用液压 油而言 ． 首先进行定性分析 ． 利用 白投射光照射 铁普 片可以判别颗 粒是否透明 ．以区别金 属磨粒和非 金属污染物 ．利用上下偏振光 照射铁普片可以判别金 属氧化物 、 非金属结晶体 、 纤 维和砂粒 等颗粒 ， 由此可 以判别油中所含颗粒材质的大致属性 。 对油液进行铁谱分析首先要制备铁谱 片 ．铁谱 片 是在磁场强度逐渐增强的磁场 中制备的 ．因此铁普 片 的人 口处首先沉积较大的铁磁性颗粒 ．随着磁场的增 强 ． 较小的铁磁性颗粒逐渐沉积 。 非铁磁性颗粒不受磁 场 的影响 ， 在铁普片上是随机分布的。据此可以分析 ， 如果在铁普片的入 口处没有较大颗粒 ．而在整个铁普 片上存在随机分布 的非金属大颗粒 ．说 明油液清洁度 超标是 由外部污染所致 而如果入 口处既存在较大的 铁磁性颗粒 ．又在整个铁普 片上发现了随机分布的非 金属颗粒 。 说明油液既受到外 部污染 ． 也受到设备 内部 异常磨损颗粒 的污染 。最后一种情况 。 如果大颗粒仅为 铁磁性颗粒 ， 说明设备发生了异常磨损。无论是哪种情 况， 只要判断设备可能存在异常磨损。 就需要对磨损颗 粒做进一步分析 。 测定颗粒的形状、 尺寸、 数量以及材 质 。 找 到磨损颗粒 的产生部位 ， 然后统计分析其形状 因 子及尺寸分布 ．并与标 准图谱对 比就能判断设备的磨 损类型和产生这种磨损的原因。另一方面， 通过与以前 的铁谱分析数据相 比较 ， 还可以预测设备的磨损趋势 。 4 液压设备 油液状 态监测 的作用 通过对液压设备实施油液状态监测 ．能够判断液 压油 的在用状态和设备的磨损状态 ．为液压设备各项 基础管理工作提供依据 ． 但却不能代替这些工作本身 。 因此 ．在实施油液状态监测后仍然要重视液压设备的 基础管理工作 ． 首先要控制液压油的工作温度 ． 保持油 温控制功能正常 ． 把油温控制在正常温度范 围内。其次 要防止各项操作对液压油的污染 ．在换 油时要把管路 和油箱等部件都清洗干净 ， 加油时避免污染物侵入。其 他工作如液压设 备的点检、 清洁 、 紧 固等方 面的工作都 不应 忽 视 另一方面 ．要充分利用油液状态监测提高液压设 备管理 的效能 ． 首先要实行按质换油 ． 避免按期换油 的 盲 目性 ．使液压设备和液压油始终处于 良好的工作状 态。其次要依据油液状态监测所获得的信息进行决策 ， 提高液压设备管理决策的准确性和科学性 。最后值得 强调 的是要充分利用油液状态监测来获知设备 的磨损 状态信息 ， 找到设备磨损的原 因并采取措施予以纠正 ， 从而延长设备 的使用寿命 可见 ．油液状态监测作为一种技术手段能够为液 压设备管理工作提供科学依据 ．使液压设备管理决 策 更加科学 ．但应用这项技术不能忽视液压设备基础管 理工作 ．因为这项技术只能够获知而不能改善液压设 备的运行状态 。 5 结论 综上所述 ． 油液状态监测技术是一 门综合性技术 ， 所涉及的学科较为广泛 ， 具有较强的技术性和实践性 ， 开展相关工作不仅要具备齐全的检测仪器 ．而且要有 专业的技术人员 ， 因此有一定难度。但是 。 随着人们对 油液状态监测技术的认识不断加深 ．对通过应用 这项 技术来提升设备管理效能的愿望不断增强 ，相信油液 状态监测技术的应用将会更加深入和广泛 。必将在未 来液压设备管理 中发挥更大的作用 。 参考 文 献 [ 1 】 杨其明． 油液监测分析现场实用技术[ M】 ． 北京 机械工业出版 社 ． 2 0 0 6 ． [ 2 】 杨俊杰 ． 油液监测 技术【 M] - | E 京 石油工业 出版社 ， 2 0 0 9 1 1 2 - 1 2 0 ． [ 3 】 汪德涛． 润滑技术手册[ M】 ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 4 】 张剑． 现代润滑技术【 M】 ． 北京 冶金工业出版社， 2 0 0 8 ． [ 5 1 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