油液監測技術(shù)的發(fā)展歷史

    油液監測技術(shù)的出現,起始于磨粒分析技術(shù)的需求和應用,而不是比磨粒分析技術(shù)古老得多的潤滑油理化分析技術(shù)。磨粒分析作為設備故障監測的歷史應上溯至20世紀40年代。1940年,美國在液壓系統和航空飛機潤滑油回油管路安裝了磁塞或過(guò)濾器,發(fā)現了潤滑油中的金屬顆粒,次以磨損產(chǎn)物的形式為機械零部件磨損提供了視覺(jué)證據。美國鐵路部門(mén)于1941年采用 Baird公司生產(chǎn)的原子發(fā)射光譜儀對機車(chē)柴油機潤滑油進(jìn)行分析,通過(guò)油中的磨損金屬顆粒濃度變化,判斷機車(chē)內燃機的工作狀態(tài),預估發(fā)動(dòng)機零件的壽命。1956年,美國航空兵采用同樣方法監測戰機,隨后迅速被其他和工廠(chǎng)使用,并傳播到歐洲各國。從此以后,美國及其他西方國家絕大多數公司都相繼采用了油液監測技術(shù),并逐漸從企業(yè)發(fā)展到汽車(chē)和其他運輸業(yè)?，F在已廣泛應用在有潤滑的動(dòng)力設備和傳動(dòng)裝置,諸如航空渦輪發(fā)動(dòng)機和活塞式發(fā)動(dòng)機、柴油機和汽油機、液壓泵和液壓馬達、壓縮機和液力系統、軸承和齒輪等。

    20世紀50年代,色散型紅外光譜儀開(kāi)始用于油液分析,標志著(zhù)紅外光譜分析技術(shù)進(jìn)入油液監測領(lǐng)域。顆粒計數器產(chǎn)生于20世紀60年代中期,用來(lái)測量油液中顆粒的數量和粒度分布。主要有磁電型和光電型,但計數在當時(shí)不夠。

    20世紀70年代初,美國麻省理工學(xué)院W.W. Seifert和 Foxboro公司的V.CWestcott研究了機器潤滑油中的微粒,提出了鐵譜技術(shù)( Ferrography)的原理并研制了臺分析式鐵譜裝置。鐵譜技術(shù)的出現,為機械磨損監測診斷和磨損機理研究開(kāi)辟了一個(gè)以磨粒為信息載體的研究、應用新領(lǐng)域。鐵譜技術(shù)豐富了油液監測中的磨粒分析方法,推動(dòng)了摩擦學(xué)的發(fā)展,產(chǎn)生了"微粒摩擦學(xué)"(Paricle Tribology)的概念。

    到了20世紀80年代,在大量有關(guān)設備監測診斷基本理論、技術(shù)方法及儀器裝置的研發(fā)工作基礎上,隨著(zhù)計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)和圖像識別技術(shù)的發(fā)展,相繼出現了許多針對不同應用對象的新的磨粒監測方法。開(kāi)發(fā)了直讀式鐵譜儀、旋轉式鐵譜儀、氣動(dòng)式鐵譜儀以及各種在線(xiàn)磨粒監測儀,使磨粒分析技術(shù)的發(fā)展跨入了新的階段。

    在軟件方面,加拿大太平洋鐵路公司開(kāi)發(fā)了油液監測專(zhuān)家系統。通過(guò)十年的運作,在北美地區推廣實(shí)現了油液監測自動(dòng)化。例如,1994年,該公司在亞特蘭大展示了油液監測專(zhuān)家系統與振動(dòng)監測的聯(lián)合應用,成功地解決了美國某鋼板連軋機組作為軋輥動(dòng)力的液壓泵預知性維修問(wèn)題。

    作為油液監測另一分支的油液理化分析技術(shù)又包括性能分析和狀態(tài)分析兩部分。而傳統的性能分析,即粘度、含水量、酸度、堿度以及添加劑等理化指標,主要用來(lái)評價(jià)新油大使用壽命和在用油剩余壽命,僅能提供很少的機械磨損狀態(tài)信息。而油品狀態(tài)分析,例如紅外光譜分析,可監測是否存在典型油液失效模式和評價(jià)其嚴重程度,以獲得油液衰變的早期預報。作為潤滑油理化分析的各種儀器也越來(lái)越豐富。從簡(jiǎn)單的人工操作和分析很快發(fā)展到自動(dòng)化操作和計算機智能化處理數據,出現了自動(dòng)的潤滑油污染度測定儀、數顯粘度儀等。為滿(mǎn)足現場(chǎng)的初步檢測,又開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)易的潤滑油分析工具箱。目前,國外已經(jīng)出現了許多集成儀器如FMI公司的在線(xiàn)紅外油液狀態(tài)監測器,利用光學(xué)系統完成總酸值、總堿值、含水量、燃油冷令卻劑和抗氧化劑衰變的測量;COAT系統利用傅里葉變換紅外光譜儀硬件和 UMPIME軟件完成采樣自動(dòng)化,連續進(jìn)行油液總酸值、總堿值、含水量的分析;OsA-Ⅱ型光譜儀集成了發(fā)射和紅外光譜技術(shù),5min內即可獲得油品的性能和狀態(tài)結果,*代替了傳統的實(shí)驗室分析等等。這些儀器能快速簡(jiǎn)便地測定在用潤滑油的質(zhì)量指標。