油液監(jiān)測技術的發(fā)展歷史

    油液監(jiān)測技術的出現(xiàn),起始于磨粒分析技術的需求和應用,而不是比磨粒分析技術古老得多的潤滑油理化分析技術。磨粒分析作為設備故障監(jiān)測的歷史應上溯至20世紀40年代。1940年,美國在液壓系統(tǒng)和航空飛機潤滑油回油管路安裝了磁塞或過濾器,發(fā)現(xiàn)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證據(jù)。美國鐵路部門于1941年采用 Baird公司生產(chǎn)的原子發(fā)射光譜儀對機車柴油機潤滑油進行分析,通過油中的磨損金屬顆粒濃度變化,判斷機車內(nèi)燃機的工作狀態(tài),預估發(fā)動機零件的壽命。1956年,美國航空兵采用同樣方法監(jiān)測戰(zhàn)機,隨后迅速被其他和工廠使用,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(shù)公司都相繼采用了油液監(jiān)測技術,并逐漸從企業(yè)發(fā)展到汽車和其他運輸業(yè)。現(xiàn)在已廣泛應用在有潤滑的動力設備和傳動裝置,諸如航空渦輪發(fā)動機和活塞式發(fā)動機、柴油機和汽油機、液壓泵和液壓馬達、壓縮機和液力系統(tǒng)、軸承和齒輪等。

    20世紀50年代,色散型紅外光譜儀開始用于油液分析,標志著紅外光譜分析技術進入油液監(jiān)測領域。顆粒計數(shù)器產(chǎn)生于20世紀60年代中期,用來測量油液中顆粒的數(shù)量和粒度分布。主要有磁電型和光電型,但計數(shù)在當時不夠。

    20世紀70年代初,美國麻省理工學院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( Ferrography)的原理并研制了臺分析式鐵譜裝置。鐵譜技術的出現(xiàn),為機械磨損監(jiān)測診斷和磨損機理研究開辟了一個以磨粒為信息載體的研究、應用新領域。鐵譜技術豐富了油液監(jiān)測中的磨粒分析方法,推動了摩擦學的發(fā)展,產(chǎn)生了"微粒摩擦學"(Paricle Tribology)的概念。

    到了20世紀80年代,在大量有關設備監(jiān)測診斷基本理論、技術方法及儀器裝置的研發(fā)工作基礎上,隨著計算機技術、信號處理技術和圖像識別技術的發(fā)展,相繼出現(xiàn)了許多針對不同應用對象的新的磨粒監(jiān)測方法。開發(fā)了直讀式鐵譜儀、旋轉式鐵譜儀、氣動式鐵譜儀以及各種在線磨粒監(jiān)測儀,使磨粒分析技術的發(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發(fā)了油液監(jiān)測專家系統(tǒng)。通過十年的運作,在北美地區(qū)推廣實現(xiàn)了油液監(jiān)測自動化。例如,1994年,該公司在亞特蘭大展示了油液監(jiān)測專家系統(tǒng)與振動監(jiān)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力的液壓泵預知性維修問題。

    作為油液監(jiān)測另一分支的油液理化分析技術又包括性能分析和狀態(tài)分析兩部分。而傳統(tǒng)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,主要用來評價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(jiān)測是否存在典型油液失效模式和評價其嚴重程度,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越豐富。從簡單的人工操作和分析很快發(fā)展到自動化操作和計算機智能化處理數(shù)據(jù),出現(xiàn)了自動的潤滑油污染度測定儀、數(shù)顯粘度儀等。為滿足現(xiàn)場的初步檢測,又開發(fā)了簡易的潤滑油分析工具箱。目前,國外已經(jīng)出現(xiàn)了許多集成儀器如FMI公司的在線紅外油液狀態(tài)監(jiān)測器,利用光學系統(tǒng)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(tǒng)利用傅里葉變換紅外光譜儀硬件和 UMPIME軟件完成采樣自動化,連續(xù)進行油液總酸值、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,5min內(nèi)即可獲得油品的性能和狀態(tài)結果,*代替了傳統(tǒng)的實驗室分析等等。這些儀器能快速簡便地測定在用潤滑油的質(zhì)量指標。