程英輝　崔靜波

摘 要：以承鋼棒線廠6條生產(chǎn)線20個(gè)稀油站為研究對(duì)象，利用原子發(fā)射光譜對(duì)潤滑油中磨損金屬元素成分進(jìn)行量化確定。根據(jù)OSA2原子發(fā)射光譜儀，對(duì)20個(gè)油樣進(jìn)行了10次化驗(yàn)，利用統(tǒng)計(jì)分析方法計(jì)算出各磨損元素的報(bào)警界限值和危險(xiǎn)界限值。

關(guān)鍵詞：潤滑油 原子發(fā)射光譜分析 磨損金屬元素

中圖分類號(hào)：O657.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-00-02

潤滑與機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)息息相關(guān)，是保證和改進(jìn)機(jī)械設(shè)備高效、正常、長期運(yùn)轉(zhuǎn)的基本手段，是機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的命脈，據(jù)統(tǒng)計(jì)由于潤滑問題造成的設(shè)備故障占設(shè)備事故的55%～65%。實(shí)踐證明健全建立潤滑、液壓油品理化指標(biāo)及趨勢(shì)監(jiān)測(cè)可以降低能源，減少維修，大幅增加設(shè)備壽命，其中由于潤滑不當(dāng)造成摩擦用常規(guī)理化指標(biāo)化驗(yàn)無法檢測(cè)，故通過元素光譜分析儀器來化驗(yàn)潤滑油中的磨損元素含量來監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備的磨損狀況。光譜油液分析方法適用于任何封閉回路的潤滑系統(tǒng)，例如燃?xì)廨啓C(jī)、柴油機(jī)和汽油機(jī)、變速器，齒輪箱，壓縮機(jī)水壓系統(tǒng)中的潤滑油液。

實(shí)際操作中，油樣是從潤滑系統(tǒng)中取出，再用光譜儀進(jìn)行分析及判定潤滑油中金屬、雜質(zhì)和添加劑的濃度的。金屬磨損物的濃度可以表明一機(jī)械裝置處于正常耗損，或在早期就指出其潛在的嚴(yán)重問題。雜質(zhì)元素濃度高表明設(shè)備必須換油，或者空氣或油過濾器必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z查和操作。添加劑元素濃度過低將表明在最初或后來補(bǔ)充油時(shí)使用了錯(cuò)誤的潤滑油。這些可以從OSA2數(shù)據(jù)中推斷出。

1 試驗(yàn)方法

1.1 儀器設(shè)備

OSA2油液元素光譜分析專家系統(tǒng)是用以對(duì)高純度銀電極，油樣被泵送到下面電機(jī)的空心通道，然后到達(dá)兩電極的間隙而被激發(fā)，所產(chǎn)生的光束經(jīng)過梳理后經(jīng)由兩個(gè)光纜傳輸?shù)焦鈻?，分光后由CCD檢測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換給出各種元素的濃度數(shù)值。

1.2 元素光譜監(jiān)測(cè)情況

OSA2分析的元素為：Fe、 Cr、Pb、Cu、Sn、Al、Ni、Ag、Si、B、Na、Mg、Ca、Ba、P、Zn、Mo、Ti、V、H 這些都是進(jìn)行預(yù)知維修常需分析的元素。根據(jù)現(xiàn)場潤滑摩擦材質(zhì)的特性，目前主要檢驗(yàn)在用油品中的磨損金屬顆粒，要求繪制規(guī)定檢測(cè)油品中Fe、Cr、Cu、Al、Mo、Ni含量的趨勢(shì)圖。留存其他元素的測(cè)試結(jié)果，需要時(shí)需繪制含量趨勢(shì)圖。

2 潤滑、液壓油品光譜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法研究

界限值方法是油液監(jiān)測(cè)領(lǐng)域最基本、也是最實(shí)用的方法。它是對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)絕對(duì)值（或者梯度值）進(jìn)行計(jì)算的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。它用來描述設(shè)備系統(tǒng)的單項(xiàng)指標(biāo)變化趨勢(shì)，可用于鐵譜分析、光譜分析和顆粒分析等方法的數(shù)據(jù)處理中。當(dāng)所有計(jì)算的監(jiān)測(cè)指標(biāo)不具有時(shí)間趨勢(shì)時(shí)，可以通過回歸方法，也能得到界限值。例如在光譜分析中所得到的元素濃度序列，以及設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間序列，利用最小二乘法或其他方法得到基準(zhǔn)線，然后計(jì)算出合適的區(qū)間寬度，確定時(shí)間變化的元素濃度的序列基準(zhǔn)線、警告線和危險(xiǎn)線。本質(zhì)上，它們都是基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的計(jì)算方法。

界限值作為某臺(tái)或者某類機(jī)械發(fā)生故障的統(tǒng)計(jì)平均值，在油液監(jiān)測(cè)中起著門檻的作用：如果實(shí)測(cè)值超過界限值，則考慮狀態(tài)報(bào)警；反之，則認(rèn)為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)正常。目前，國內(nèi)外在進(jìn)行油液分析和故障診斷研究中，涉及到界限值的計(jì)算時(shí)，普遍采用如下公式：

當(dāng)狀態(tài)指示參數(shù)是雙向限時(shí)：警戒界限值：，危險(xiǎn)界限值：；

當(dāng)狀態(tài)指示參數(shù)是單向上限時(shí)：警戒界限值：，危險(xiǎn)界限值：；

其中

，其中n為樣本容量，為單次實(shí)測(cè)值。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

（1）從4月份開始，已對(duì)20個(gè)重點(diǎn)設(shè)備的油樣進(jìn)行元素監(jiān)測(cè)，一是通過監(jiān)測(cè)取得足夠數(shù)據(jù)后生成各種元素濃度的正常、臨界和異常界限值，二是通過繪制主要元素變化趨勢(shì)圖對(duì)設(shè)備磨損進(jìn)行監(jiān)測(cè)。表1是一棒精軋稀油站元素監(jiān)測(cè)結(jié)果。圖是一棒精軋主稀油站油樣元素變化趨勢(shì)圖。

（2）二高線精軋主電機(jī)潤滑站潤滑油牌號(hào)：32#汽輪機(jī)油，金屬元素鐵、鉻、銅、錫、鋁、鉛變化趨勢(shì)圖，如圖1。

從圖1可以看出，元素變化趨勢(shì)平穩(wěn)，說明設(shè)備處于正常磨損狀態(tài)。

（3）在2013年1月21日，連軋中軋析油站潤滑L-CKC220齒輪油在進(jìn)行元素光譜檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)Fe和Cr元素含量急劇增加，且已超過危險(xiǎn)界限值。同時(shí)發(fā)現(xiàn)7架減速機(jī)振動(dòng)增大，由于生產(chǎn)不能停車檢查，懷疑是7-12架軋機(jī)、2#剪中的某臺(tái)減速機(jī)或軸承磨損，于2月4日發(fā)現(xiàn)7#軋機(jī)減速機(jī)聲音異常，停機(jī)檢查，軸承磨損嚴(yán)重。元素變化趨勢(shì)圖如圖2。

4 結(jié)語

采用OSA2元素光譜光譜分析專家系統(tǒng)建立磨損金屬元素含量的界限值分析方法，具有操作方便、速度快和效率高等優(yōu)點(diǎn)。通過試驗(yàn)，利用專家系統(tǒng)，針對(duì)不同潤滑設(shè)備建立了Fe、Cr、Cu、Al、Mo、Ni等元素的報(bào)警界限值和危險(xiǎn)界限值，再結(jié)合理化指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果判斷設(shè)備的磨損情況，從而可以減少因潤滑不當(dāng)發(fā)生故障。

參考文獻(xiàn)

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