油液監測技術的發展歷史

    油液監測技術的出現,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濾器,發現了潤滑油中的金屬顆粒,次以磨損產物的形式為機械零部件磨損提供了視覺證據。美國鐵路部門于1941年采用 Baird公司生產的原子發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,判斷機車內燃機的工作狀態,預估發動機零件的壽命。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,并逐漸從企業發展到汽車和其他運輸業。現在已廣泛應用在有潤滑的動力設備和傳動裝置,諸如航空渦輪發動機和活塞式發動機、柴油機和汽油機、液壓泵和液壓馬達、壓縮機和液力系統、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測領域。顆粒計數器產生于20世紀60年代中期,用來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,為機械磨損監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測中的磨粒分析方法,推動了摩擦學的發展,產生了"微粒摩擦學"(Paricle Tribology)的概念。

    到了20世紀80年代,在大量有關設備監測診斷基本理論、技術方法及儀器裝置的研發工作基礎上,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。開發了直讀式鐵譜儀、旋轉式鐵譜儀、氣動式鐵譜儀以及各種在線磨粒監測儀,使磨粒分析技術的發展跨入了新的階段。

    在軟件方面,加拿大太平洋鐵路公司開發了油液監測專家系統。通過十年的運作,在北美地區推廣實現了油液監測自動化。例如,1994年,該公司在亞特蘭大展示了油液監測專家系統與振動監測的聯合應用,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。

    作為油液監測另一分支的油液理化分析技術又包括性能分析和狀態分析兩部分。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信息。而油品狀態分析,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展到自動化操作和計算機智能化處理數據,出現了自動的潤滑油污染度測定儀、數顯粘度儀等。為滿足現場的初步檢測,又開發了簡易的潤滑油分析工具箱。目前,國外已經出現了許多集成儀器如FMI公司的在線紅外油液狀態監測器,利用光學系統完成總酸值、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軟件完成采樣自動化,連續進行油液總酸值、總堿值、含水量的分析;OsA-Ⅱ型光譜儀集成了發射和紅外光譜技術,5min內即可獲得油品的性能和狀態結果,*代替了傳統的實驗室分析等等。這些儀器能快速簡便地測定在用潤滑油的質量指標。