第五章__油樣分析

1、第五章第五章 油樣分析油樣分析第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 光譜分析光譜分析第三節(jié)第三節(jié) 鐵譜分析鐵譜分析第四節(jié)第四節(jié) 其它油液檢測技術(shù)其它油液檢測技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 油樣分析的對象可以是新油油樣分析的對象可以是新油也可以是在用油或用過的舊也可以是在用油或用過的舊油，從現(xiàn)代診斷技術(shù)的觀點油，從現(xiàn)代診斷技術(shù)的觀點出發(fā)則主要是對在用油的分出發(fā)則主要是對在用油的分析，其目的首先是判斷油液析，其目的首先是判斷油液本身是否合乎使用要求，從本身是否合乎使用要求，從而確定合理的換油時間，更而確定合理的換油時間，更重要的目的是通過油液帶來重要的目的是通過油液帶來的種種信息判斷機器的工作的種種信息

2、判斷機器的工作狀態(tài)是否正常。狀態(tài)是否正常。 油樣分析工作分為采樣、檢油樣分析工作分為采樣、檢測、診斷、預(yù)測和處理五個測、診斷、預(yù)測和處理五個步驟進行。步驟進行。 油樣分析技術(shù)的應(yīng)用見表 應(yīng)應(yīng) 用用檢測對象檢測對象航航 空空發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、雷發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)達系統(tǒng)船船 舶舶柴油機、傳動系統(tǒng)、起重設(shè)備、液柴油機、傳動系統(tǒng)、起重設(shè)備、液壓系統(tǒng)壓系統(tǒng)工程機械工程機械柴油機、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)柴油機、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)汽汽 車車發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)石石 化化柴油機、發(fā)電機、壓縮機、鼓風(fēng)機、柴油機、發(fā)電機、壓縮機、鼓風(fēng)機、擠壓機擠壓機冶冶 金

3、金傳動系統(tǒng)、軋鋼機、起重設(shè)備、傳傳動系統(tǒng)、軋鋼機、起重設(shè)備、傳送機構(gòu)送機構(gòu)機機 床床傳動裝置、液壓系統(tǒng)、加工中心傳動裝置、液壓系統(tǒng)、加工中心電電 力力汽輪機、柴油機、蒸汽輪機、傳動汽輪機、柴油機、蒸汽輪機、傳動裝置、變壓器、液壓系統(tǒng)裝置、變壓器、液壓系統(tǒng)常采用的三種油樣分析技術(shù)的機理、分析內(nèi)容及使用的儀器見表常采用的三種油樣分析技術(shù)的機理、分析內(nèi)容及使用的儀器見表 油樣分析技術(shù)及儀器油樣分析技術(shù)及儀器 第二節(jié)第二節(jié) 光譜分析光譜分析 一光譜分析原理 原子是由原子是由原子核和繞核運動的電子組成，原子核和繞核運動的電子組成，在正常情況下原子處于穩(wěn)定狀在正常情況下原子處于穩(wěn)定狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為基態(tài)。

4、每一態(tài)，這種狀態(tài)稱為基態(tài)。每一種元素的原子在躍遷過程中所種元素的原子在躍遷過程中所吸收或發(fā)射的能量以光的形式吸收或發(fā)射的能量以光的形式表現(xiàn)出來，不同的原子或離子表現(xiàn)出來，不同的原子或離子吸收或發(fā)射光的波長都是單一吸收或發(fā)射光的波長都是單一固定的（如圖固定的（如圖)用儀器測出吸用儀器測出吸收或發(fā)射的光的波長，可以知收或發(fā)射的光的波長，可以知道元素的種類；測出該波長光道元素的種類；測出該波長光的強度變化，可以知道該元素的強度變化，可以知道該元素的數(shù)量。前者被稱為原子吸收的數(shù)量。前者被稱為原子吸收光譜分析，后者被稱為原子發(fā)光譜分析，后者被稱為原子發(fā)射光譜分析。射光譜分析。二發(fā)射光譜分析二發(fā)射光譜分析

5、 原子發(fā)射光譜分析是根據(jù)原子所發(fā)射的光譜來測定物原子發(fā)射光譜分析是根據(jù)原子所發(fā)射的光譜來測定物質(zhì)的化學(xué)組分。質(zhì)的化學(xué)組分。 原子發(fā)射光譜分析儀器的主要作用是把不同波長的輻原子發(fā)射光譜分析儀器的主要作用是把不同波長的輻射按波長順序進行空間排列，獲得光譜。在現(xiàn)代發(fā)射光譜射按波長順序進行空間排列，獲得光譜。在現(xiàn)代發(fā)射光譜分析中常用的光譜儀有棱鏡攝譜儀、光柵攝譜儀和光電直分析中常用的光譜儀有棱鏡攝譜儀、光柵攝譜儀和光電直讀攝譜儀。讀攝譜儀。 圖是美國Baird公司生產(chǎn)的FAS-2C型直讀式發(fā)射光譜儀的原理圖。 光電直讀光譜儀光電直讀光譜儀 三原子吸收光譜技術(shù)三原子吸收光譜技術(shù) 原子吸收光譜是根據(jù)氣態(tài)原

6、子吸收光譜是根據(jù)氣態(tài)原子對輻射能的吸收程度原子對輻射能的吸收程度確定樣品中分析物的濃度。確定樣品中分析物的濃度。 原子吸收光譜技術(shù)是將待原子吸收光譜技術(shù)是將待測元素的化合物（或溶液）測元素的化合物（或溶液）在高溫下進行試樣原子化在高溫下進行試樣原子化使其變?yōu)樵诱羝?。?dāng)銳使其變?yōu)樵诱羝?。?dāng)銳線光（單色光或稱特征譜線光（單色光或稱特征譜線）源發(fā)射出一束光，穿線）源發(fā)射出一束光，穿過一定厚度的原子蒸汽時，過一定厚度的原子蒸汽時，光的一部分被原子蒸汽中光的一部分被原子蒸汽中待測元素的基態(tài)原子吸收。待測元素的基態(tài)原子吸收。通過分光器將其它發(fā)射線通過分光器將其它發(fā)射線分離掉檢測系統(tǒng)測量特征分離掉檢測系

7、統(tǒng)測量特征譜線減弱后的光強度。根譜線減弱后的光強度。根據(jù)光吸收定律就能求待測據(jù)光吸收定律就能求待測元素的含量。元素的含量。原子吸收光譜儀工作原理圖原子吸收光譜儀工作原理圖1-陰極燈；陰極燈；2-火焰；火焰；3-出射出射狹縫；狹縫；4-表頭；表頭；5-放大器；放大器；6-光電管；光電管；7-分光器；分光器；8-入入射狹縫；射狹縫；9-油樣；油樣；10-噴霧噴霧器；器；11-燃燒器燃燒器 PekinElmer原子吸收光譜儀原子吸收光譜儀 四四X射線熒光光譜儀射線熒光光譜儀 X射線熒光光譜儀的激發(fā)源是射線熒光光譜儀的激發(fā)源是一種硬一種硬X射線。分析元素受激射線。分析元素受激后發(fā)射出具有特征頻率的軟后

8、發(fā)射出具有特征頻率的軟X射線，將它檢出并測定其強射線，將它檢出并測定其強度，便可得知所含元素的種度，便可得知所含元素的種類及含量。類及含量。 X射線熒光光譜儀的原理如圖。射線熒光光譜儀的原理如圖。X射線在倫琴管內(nèi)產(chǎn)生，并照射線在倫琴管內(nèi)產(chǎn)生，并照射到試樣上。試樣元素二次射到試樣上。試樣元素二次發(fā)射到分析晶體上，又被分發(fā)射到分析晶體上，又被分析晶體衍射到一個蓋格探測析晶體衍射到一個蓋格探測器，最終通過記錄器及計數(shù)器，最終通過記錄器及計數(shù)器輸出。分析晶體的平面可器輸出。分析晶體的平面可以轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)不同波長輻以轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)不同波長輻射的衍射角度射的衍射角度。X射線熒光光譜儀的原理射線熒光光譜儀的原

9、理1-X射線源；射線源；2-油樣；油樣；3-分析分析晶體；晶體；4-蓋格探測器；蓋格探測器；5-記記錄器及計算機錄器及計算機Philips X射線熒光光譜儀射線熒光光譜儀第三節(jié)第三節(jié) 鐵譜分析鐵譜分析 油液鐵譜分析技術(shù)利用高梯度強磁場的作用，油液鐵譜分析技術(shù)利用高梯度強磁場的作用，將油樣中所含的機械磨損微粒有序地分離出來，將油樣中所含的機械磨損微粒有序地分離出來，并借助不同的儀器對磨屑進行有關(guān)形狀、大小、并借助不同的儀器對磨屑進行有關(guān)形狀、大小、成分、數(shù)量及粒度分布等方面的定性和定量觀成分、數(shù)量及粒度分布等方面的定性和定量觀測，從而判斷機械設(shè)備的磨損狀況，預(yù)測零部測，從而判斷機械設(shè)備的磨損狀況

10、，預(yù)測零部件的壽命。鐵譜技術(shù)的主要內(nèi)容包括油液取樣件的壽命。鐵譜技術(shù)的主要內(nèi)容包括油液取樣技術(shù)、鐵譜制譜技術(shù)、磨粒分析技術(shù)等。鐵譜技術(shù)、鐵譜制譜技術(shù)、磨粒分析技術(shù)等。鐵譜分析技術(shù)中主要使用的儀器是鐵譜儀，鐵譜儀分析技術(shù)中主要使用的儀器是鐵譜儀，鐵譜儀根據(jù)對磨粒的分離、檢測的方法不同，分為分根據(jù)對磨粒的分離、檢測的方法不同，分為分析式、直讀式、旋轉(zhuǎn)式、在線式等。析式、直讀式、旋轉(zhuǎn)式、在線式等。一分析式鐵譜儀（一分析式鐵譜儀（Analytical Ferro graph） 1原理原理 分析式鐵譜儀的工作原理如圖分析式鐵譜儀的工作原理如圖5-5所示。所示。 圖圖5-5 分析式鐵譜儀的原理分析式鐵譜儀

11、的原理1-油樣；油樣；2-微量泵；微量泵；3-磁鐵磁鐵；4-鐵譜片；鐵譜片；5-廢油廢油圖5-6 鐵譜片BY11-FTP-X2型型 分析式鐵譜儀分析式鐵譜儀系統(tǒng)系統(tǒng) 2鐵譜顯微鏡（鐵譜顯微鏡（Ferro scope） 鐵譜顯微鏡是分析式鐵鐵譜顯微鏡是分析式鐵譜儀配套使用的專用分析儀器。它由雙色顯微鏡和鐵譜片譜儀配套使用的專用分析儀器。它由雙色顯微鏡和鐵譜片讀數(shù)器組成。讀數(shù)器組成。 3掃描電子顯微鏡（掃描電子顯微鏡（SEM） 4圖像分析儀（圖像分析儀（Quantimet） 該儀器能夠?qū)﹁F譜片上一該儀器能夠?qū)﹁F譜片上一矩形區(qū)域內(nèi)的沉積磨屑進行統(tǒng)計分析。矩形區(qū)域內(nèi)的沉積磨屑進行統(tǒng)計分析。 5。鐵譜加

12、熱法（。鐵譜加熱法（HFA） 鐵譜片加熱法是由鐵譜技術(shù)發(fā)展鐵譜片加熱法是由鐵譜技術(shù)發(fā)展起來的判斷磨屑成分的簡易實用方法。其原理是：厚度不起來的判斷磨屑成分的簡易實用方法。其原理是：厚度不同的氧化層其顏色不同。具體操作是把鐵譜片加熱到同的氧化層其顏色不同。具體操作是把鐵譜片加熱到3300C,保持保持90秒，冷卻后放在鐵譜顯微鏡下進行觀察。秒，冷卻后放在鐵譜顯微鏡下進行觀察。二直讀式鐵譜儀二直讀式鐵譜儀直讀式鐵譜儀的工作原理如圖直讀式鐵譜儀的工作原理如圖5-7所示。所示。 圖圖5-7 直讀式鐵譜儀的工作原理直讀式鐵譜儀的工作原理1-油樣管；油樣管；2-沉積管；沉積管；3-磁鐵；磁鐵；4-光光導(dǎo)纖維

13、；導(dǎo)纖維；5-光源；光源；6-光電探頭；光電探頭；7-信號調(diào)制信號調(diào)制；8-讀出裝置讀出裝置圖圖5-8 沉淀管內(nèi)磨粒的排序情況沉淀管內(nèi)磨粒的排序情況X2直讀式鐵譜儀直讀式鐵譜儀 三旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀三旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀 旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀保留了旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀保留了分析式鐵譜儀可以分分析式鐵譜儀可以分析觀察磨粒形貌、尺析觀察磨粒形貌、尺寸大小、材質(zhì)成分等寸大小、材質(zhì)成分等優(yōu)點，同時又避免了優(yōu)點，同時又避免了分析式鐵譜儀制片時分析式鐵譜儀制片時間長、操作費用高、間長、操作費用高、譜片入口區(qū)磨粒堆集譜片入口區(qū)磨粒堆集嚴(yán)重、油樣需高度稀嚴(yán)重、油樣需高度稀釋、譜片上有大量污釋、譜片上有大量污染物和大顆粒被壓碎染物和大顆粒被

14、壓碎或不能通過的缺點?；虿荒芡ㄟ^的缺點。 圖圖5-9旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀原理旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀原理1-注射器式輸送管；注射器式輸送管；2-基片固定帶；基片固定帶；3-磁頭磁頭4-油樣流向基片；油樣流向基片；5-驅(qū)動軸；驅(qū)動軸；6-到清洗瓶；到清洗瓶；7-基片定位套；基片定位套；8-洗滌管。洗滌管。KTP型旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀型旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀 四在線式鐵譜儀四在線式鐵譜儀 在線鐵譜儀由一個裝在油循環(huán)旁路中的傳感器和一個磨在線鐵譜儀由一個裝在油循環(huán)旁路中的傳感器和一個磨損分析儀組成。傳感器由從油中分離磨粒和控制油流的損分析儀組成。傳感器由從油中分離磨粒和控制油流的硬件組成；磨損分析儀有電子控制與顯示單元，并有可硬件組成；

15、磨損分析儀有電子控制與顯示單元，并有可調(diào)濃度的報警器，報警器可以在磨粒濃度超過預(yù)定極限調(diào)濃度的報警器，報警器可以在磨粒濃度超過預(yù)定極限時發(fā)出警報信號。時發(fā)出警報信號。 傳感器中有一高梯度磁場，用來截獲磨損顆粒，由于磨傳感器中有一高梯度磁場，用來截獲磨損顆粒，由于磨粒的沉淀具有按尺寸分布的特點，傳感器中的有表面效粒的沉淀具有按尺寸分布的特點，傳感器中的有表面效應(yīng)的敏感元件可以定量測定沉淀的大、小磨粒的數(shù)量。應(yīng)的敏感元件可以定量測定沉淀的大、小磨粒的數(shù)量。 磨損分析儀把傳感器傳送的測量值與通過的油樣體積進磨損分析儀把傳感器傳送的測量值與通過的油樣體積進行比較計算，測定出磨料濃度和大于行比較計算，測

16、定出磨料濃度和大于5m的微粒的讀數(shù)的微粒的讀數(shù)百分比。每次測量完畢系統(tǒng)通過沖洗敏感元件并重新開百分比。每次測量完畢系統(tǒng)通過沖洗敏感元件并重新開始下一次自動循環(huán)測量過程。測量時間間隔取決于磨損始下一次自動循環(huán)測量過程。測量時間間隔取決于磨損顆粒的密度，密度越高，測量間隔越短，循環(huán)越快，一顆粒的密度，密度越高，測量間隔越短，循環(huán)越快，一般測量間隔從般測量間隔從30s到到30min不等。不等。五鐵譜分析方法五鐵譜分析方法 磨損顆粒是在機械中最常見，危害最嚴(yán)重的污染物。其磨損顆粒是在機械中最常見，危害最嚴(yán)重的污染物。其數(shù)量多少、尺寸大小、尺寸分組成分和形貌特征等都直數(shù)量多少、尺寸大小、尺寸分組成分和形

17、貌特征等都直接與機械零件的磨損狀態(tài)密切相關(guān)接與機械零件的磨損狀態(tài)密切相關(guān) . 對磨損顆粒進行鐵譜分析，主要包括形貌分析和定量分對磨損顆粒進行鐵譜分析，主要包括形貌分析和定量分析。析。 1定量分析定量分析 定量分析的指標(biāo)有總磨損量（定量分析的指標(biāo)有總磨損量（Q）、磨損）、磨損嚴(yán)重度（嚴(yán)重度（L-S）、磨損嚴(yán)重度指數(shù)（）、磨損嚴(yán)重度指數(shù)（Is）、磨粒濃度）、磨粒濃度（WPC）、大磨粒百分比、和累積值曲線等幾種。）、大磨粒百分比、和累積值曲線等幾種。 2形貌分析形貌分析 形貌分析是通過對磨粒形態(tài)的觀察分析，形貌分析是通過對磨粒形態(tài)的觀察分析，來判斷磨損的類型。磨損機理不同，摩擦表面會產(chǎn)生出來判斷磨損的類型。磨損機理不同，摩擦表面會產(chǎn)生出不同形態(tài)及尺寸特征的磨粒。鋼或合金鋼材質(zhì)組成的摩不同形態(tài)及尺寸特征的磨粒。鋼或合金鋼材質(zhì)組成的摩擦副發(fā)生磨損產(chǎn)生的微粒的特征見表擦副發(fā)生磨損產(chǎn)生的微粒的特征見表5-4。第四節(jié)第四節(jié) 其它油液檢測技術(shù)其它油液檢測技術(shù) 一紅外光譜分析一紅外光譜分析 紅外光譜油液分析是通過測量各種化合物在紅外光譜區(qū)紅外光譜油液分析是通過測量各種化合物在紅外光譜區(qū)（波長（波長2.525m）吸收的特定波長光線的能量，對油）吸收的特定波長光線的能量，對油液中的化合物進行定性和定量分析。液中的化合物進行定性和定量分析。 特征波數(shù)特征波數(shù) 二自動顆粒計數(shù)技術(shù)二自動顆