油液监测技术在液压系统中的应用与分析

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HvdraulicsPneumatics＆Seals／No．12．2011油液监测技术在液压系统中的应用与分析张伟曾安黄志坚(1．广东工业大学机电工程学院，广东广州510006；2．广州机械科学研究院，广东广州510700)摘要：在对油液监测技术的特点、方法进行了相关的分析和探讨后，针对液压系统的工况和运行状态，研究了油液分析技术在液压系统状态监测中的应用。关键词：油液分析；液压系统；状态监测中图分类号：V317．2文献标识码：A文章编号：1008—0813(2011)12—0035—03ApplicationandAnalysisofOilMonitoringTechnologyinHydraulicSystemZHANGWeiZENGAnHUANGZhi~ian(1．CollegeofMechanicalEngineering，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China；2．GuangzhouMechanicalEngineeringResearchInstitute，Guangzhou510700，China)Abstract：Afteranalyzinganddiscussingthecharacteristicsandmethodofoilanalysistechnology，accordingtotheconditionabouthydraulicsystem，researchtheapplicationofoilanalysistechnologyinhydraulicsystemconditionmonitoring．KeyWords：oilanalysis；hydraulicsystem；conditionmonitoring因油液污染造成系统中的泵、阀磨损或者过滤器堵塞U日IJ舌而造成设备的停机等重大故障的发生，从而在设备的随着国民经济的发展，液压技术在机械制造及汽预防性维护中，节省了资源，有效地提高了设备的运行车行业、能源与冶金行业、铁路和公路工程、工程机械、效率，具有重要的意义。轻工、纺织及化工机械、航天航空工程、武器装备、特种设备及公共设施中得到广泛的应用_】1。近年来，油液分1油液分析技术的概述析技术作为一种新兴技术，在工业设备的状态监测中油液分析技术(OilAnalysis)，或简称为油液分也起到了越来越重要的作用。针对液压系统应用的广析，是现代工业化不断发展的产物。我们知道，设备运泛性、运行工况和油液分析技术的特点，利用油液分析转过程中，摩擦副的相对运动会产生摩擦磨损。据研技术对液压系统进行监测，可以有效的避免液压系统究，80％的机械设备失效是由磨损引起的。为了减少机械设备的磨损，通常是在运动表面添加润滑剂。因此，收稿日期：2011-05—13作者简介：张伟(1985一)，男，湖北黄石人，硕士研究生。研究领域：机电液、润滑油中含有丰富的摩擦学信息，对润滑油进行分析设备故障诊断。和监测就显得尤为重要了，油液监测技术也就应运而引起振动的原因很多．在处理振动时还要根据类学技术出版社．2002．似振动不明显的系统和过振动系统间的差异，采用比[3】颜荣庆，等．现代工程机械液压与液力系统——基本原理、故障分析与排除【M]．北京：人民交通出版社，2001．较法．找出过振动的主要原因。[4]黄志坚，等．液压设备故障诊断与监测实用技术[M】．北京：机本文对液压振动进行了简述，希望对相关液压从械工业出版社．2005．业人员有一定的参考作用。【5】马大猷．噪声与振动控制工程手册[MI．北京：机械工业出版社．2002．参考文献[6】刘延俊．液压系统使用与维修【M]．北京：化学工业出版社，【1】雷天觉．新编液压工程手册【M】．北京：北京理工大学出版社，2006．2006．[7]路甬祥．液压气动技术手册【M]．北京：机械工业出版社，2005．【2】陆望龙．实用液压机械故障排除与修理大全[M]．长沙：湖南科 液压气动与密封／2011年第12期生。油液分析技术最早可以追溯到20世纪40年代[2-3]。黏度和总酸值的测试．对于一些容易受到水分污染影1．1油液分析技术的方法响的液压系统，还应包括水分测试嘲。油液分析技术是针对润滑油进行检测的一项设备2．1黏度状态检测技术，目前油液分析技术都在实验室中进行，黏度是油液品牌划分，油品选择的重要依据，也是现场的设备维护人员将采集到的设备油液样品送至检油品劣化的重要报警指标。黏度值的变化，会直接或间测实验室，经油液分析人员分析后。给出润滑油的性能接的反映油品性能的变化，合理的黏度值，有利于油膜和设备运行状态的诊断报告。通常．油液分析人员对油的形成、充分润滑和减少磨损。一般情况下，液压油的液进行理化指标分析、污染度分析和谱分析。油液的理新油黏度值在标准值的基础上波动±l0％都是正常的，化指标包括黏度、水分、酸值、闪点、泡沫性等等指标，而在用油黏度值波动超过了标准值的±5％就应该引起主要用来检测润滑油的性能和品质；污染度即油液的设备维护人员的足够重视。清洁度，采用颗粒计数的方法对油液的清洁度进行分2．2酸值析，以便找出外部污染来源和为内部磨损提供依据；谱总酸值量度因氧化而产生全部酸性物质的指标。分析包括光谱分析和铁谱分析，光谱分析用来检测润是基础油的精致程度：成品油中酸性添加剂的量度以滑油中元素的含量，铁谱分析包括直读铁谱分析和铁及油品使用过程中氧化变质的重要判别指标。总酸值谱特征磨粒分析，来查找设备的磨损部位和故障根源。的变化，可以直接反应液压油的氧化程度，另一方面。针对不同的设备，我们选取的测试项目是不一样的，结也可以间接的表征油液中的污染度和磨损颗粒的趋合设备现场工况和设备自身特点，选取合适的测试项势。液压油中通常含有Zn、P等添加剂，在使用过程中，目，可以有效的对设备进行预防性维护和状态监测。随着添加剂的消耗，在用油的酸值会下降，一段时间1_2油液分析技术的特点后．油液氧化生产的酸性物质又会使酸值升高。通常，作为设备状态监测和故障诊断中的一门新兴技在用油的酸值不应超过新油酸值的两倍。术．油液监测技术有着自己适用范围和特点。在一些大2．3水分型的往复设备、低速重载和润滑系统中，振动分析往往水分是液压系统监测中的另一个重要指标。油中不能有效地提取故障信息，此时更适合采用油液分析水分的存在对设备运行的危害很大，水分破坏油膜，降技术。油液分析技术可以通过磨损颗粒的特征信息，对低润滑性，加剧摩擦副部件的磨损，能够与油品起反设备进行及时的预防性维护。在一些场合中，结合振动应，形成酸、胶质和油泥水，能析出油中的添加剂，降低分析技术，可以有效地提高故障诊断的精度。油品的使用性能，降温时使油品的流动性变差，腐蚀、1．3油液分析技术的前景分析锈蚀设备的金属材料。当水分监测结果小于0．03％vol油液分析技术作为一种新兴技术，在国外得到了时。说明液压系统密封良好，没有受到外界水分的污广泛和重要的应用。随着工业化的发展，油液分析技术染。在国内的应用也得到了逐步的发展。目前，油液监测技2。4颗粒监测术在汽车、港口、石化、冶金、制气、化工、石油开采、运液压系统中的颗粒监测包含污染度和磨损颗粒。输、水泥、电力等行业的大型压力机、大型减速箱、高精污染杂质既可能是外界的污染物，也可能是油液劣化度伺服液压系统、大型燃气透平机、大型水轮机组等关后生产的杂质。油液中的污染颗粒，会加速液压缸、马键设备的润滑磨损状态分析中发挥着重要作用。因达／泵、阀的磨损，从而导致一系列的液压故障[7】。磨损此．油液监测技术有广泛的市场和应用前景。另外，随颗粒分析包括光谱和铁谱分析。光谱分析通过监测磨着工业上信息化程度的逐步提高，油液分析技术正在损金属(如Fe，Al，Cu，Pb，Cr，Mo，Mn，Sn，Ag，Ni)的含量朝着在线监测、远程诊断和智能诊断的方向发展。及变化趋势，结合铁谱分析，可以判断是否存在异常磨损和磨损的部位。2液压系统中油液参数的选取3油液分析技术在液压系统监测中的应用生产实践中。液压系统中的故障一般都是颗粒污染造成的【5_。液压油液中的污染物和磨损颗粒，会导致油液分析技术在液压系统中已经得到了广泛的应液压系统中的缸体、泵和阀的故障。因此，对液压油液用．文中就油液分析技术在某水泥有限公司液压站生中的颗粒进行监测尤为重要。液压油液的颗粒监测技产实践中的应用进行了相关的分析，该液压站使用的术包括污染度分析和磨损颗粒分析。理化指标上，包括是shell46#液压油。36 HvdraulicsPneumatics＆Seals／No．12．20113．1油液监测数据对液压站油液进行了理化指标、光谱和铁谱的分析和监测，数据分别如表l、表2、表3和表4所示。表1理化分析图l钢质磨损颗粒(2)诊断分析。根据以上分析，该液压站所用液压油无明显劣化、变质．亦没有受到太多的外界污染。但有关钢质部件存在异常磨损。应检测该系统运行时的油温、振动、噪声等参数．结合现场情况进行处理。现场收到油液监测报告后，对该液压站进行了检查，发现压力液压泵开启后噪声偏大，并且压力表指针有明显的抖动。经过更换压力液压泵、清洗压力阀并使用过滤小车对该液压油进行反复过滤净化处理后，该液压系统恢复正常。表3铁谱定量分析4总结随着工业化进程的快速发展，油液监测技术已逐步发展成为成熟的故障诊断技术，在设备的磨损状态监测中具有独一无二的优势。事实表明，大量的石化、钢铁、发电等行业已经把油液分析作为设备维护中一磨损颗粒类型主要尺寸尺寸范围(Bm)相对数量等级种非常重要的监测手段，积极筹办油液分析实验室，组织设备维护人员进行相关知识的学习和培训。我们相信，油液监测技术有非常广泛的发展和应用前景。参考文献【1】张利平．液压传动系统及设计【M】．北京：化学工业出版社，2005．[2】杨其明，严新平，贺石中．油液监测分析现场实用技术[MI．北京：机械工业出版社．2006．【3]李柱国．机械润滑与诊断[M]．北京：化学工业出版社，2005．3．2数据分析与诊断『41陈闽杰，刘小波，贺石中．大型盾构机主轴承润滑故障诊断与(1)数据分析。对策fJ1．润滑与密封，2010(5)．从结果上看，该油理化指标黏度、总酸值基本正常。[5]刘启祥．油气润滑技术在连铸机上的应用【J】．液压气动与密油中未检出水分污染，但油液污染度等级严重偏高(一封．2010(1)．般液压油污染度等级应控制在NAS8级以内)。从ISO[6]MarkBarnes，“RealityCheck：TimetoRetoolYourTestSlate，”PracticingOilAnalysisMagazine，January-February，等级可以看出颗粒尺寸范围主要在5—151~m，铁谱分析2003．表明，油中污染颗粒主要是细小的钢质磨粒(见图1)。[7]黄志坚，杨金好，谢文祥．连铸连轧生产线液压与润滑油监测光谱元素分析表明油中磨损金属元素Fe、Cr含量严重的实践与探索[JJ．润滑与密封，2007(2)．偏高。直读铁谱DL、DS值偏高。综合上述分析，表明该液压站有关部件磨损量偏高，存在异常磨损。37