油液监测技术的发展历史

    油液监测技术的出现,起始于磨粒分析技术的需求和应用,而不是比磨粒分析技术古老得多的润滑油理化分析技术。磨粒分析作为设备故障监测的历史应上溯至20世纪40年代。1940年,美国在液压系统和航空飞机润滑油回油管路安装了磁塞或过滤器,发现了润滑油中的金属颗粒,次以磨损产物的形式为机械零部件磨损提供了视觉证据。美国铁路部门于1941年采用 Baird公司生产的原子发射光谱仪对机车柴油机润滑油进行分析,通过油中的磨损金属颗粒浓度变化,判断机车内燃机的工作状态,预估发动机零件的寿命。1956年,美国航空兵采用同样方法监测战机,随后迅速被其他和工厂使用,并传播到欧洲各国。从此以后,美国及其他西方国家绝大多数公司都相继采用了油液监测技术,并逐渐从企业发展到汽车和其他运输业。现在已广泛应用在有润滑的动力设备和传动装置,诸如航空涡轮发动机和活塞式发动机、柴油机和汽油机、液压泵和液压马达、压缩机和液力系统、轴承和齿轮等。

    20世纪50年代,色散型红外光谱仪开始用于油液分析,标志着红外光谱分析技术进入油液监测领域。颗粒计数器产生于20世纪60年代中期,用来测量油液中颗粒的数量和粒度分布。主要有磁电型和光电型,但计数在当时不够。

    20世纪70年代初,美国麻省理工学院W.W. Seifert和 Foxboro公司的V.CWestcott研究了机器润滑油中的微粒,提出了铁谱技术( Ferrography)的原理并研制了台分析式铁谱装置。铁谱技术的出现,为机械磨损监测诊断和磨损机理研究开辟了一个以磨粒为信息载体的研究、应用新领域。铁谱技术丰富了油液监测中的磨粒分析方法,推动了摩擦学的发展,产生了"微粒摩擦学"(Paricle Tribology)的概念。

    到了20世纪80年代,在大量有关设备监测诊断基本理论、技术方法及仪器装置的研发工作基础上,随着计算机技术、信号处理技术和图像识别技术的发展,相继出现了许多针对不同应用对象的新的磨粒监测方法。开发了直读式铁谱仪、旋转式铁谱仪、气动式铁谱仪以及各种在线磨粒监测仪,使磨粒分析技术的发展跨入了新的阶段。

    在软件方面,加拿大太平洋铁路公司开发了油液监测专家系统。通过十年的运作,在北美地区推广实现了油液监测自动化。例如,1994年,该公司在亚特兰大展示了油液监测专家系统与振动监测的联合应用,成功地解决了美国某钢板连轧机组作为轧辊动力的液压泵预知性维修问题。

    作为油液监测另一分支的油液理化分析技术又包括性能分析和状态分析两部分。而传统的性能分析,即粘度、含水量、酸度、碱度以及添加剂等理化指标,主要用来评价新油大使用寿命和在用油剩余寿命,仅能提供很少的机械磨损状态信息。而油品状态分析,例如红外光谱分析,可监测是否存在典型油液失效模式和评价其严重程度,以获得油液衰变的早期预报。作为润滑油理化分析的各种仪器也越来越丰富。从简单的人工操作和分析很快发展到自动化操作和计算机智能化处理数据,出现了自动的润滑油污染度测定仪、数显粘度仪等。为满足现场的初步检测,又开发了简易的润滑油分析工具箱。目前,国外已经出现了许多集成仪器如FMI公司的在线红外油液状态监测器,利用光学系统完成总酸值、总碱值、含水量、燃油冷令却剂和抗氧化剂衰变的测量;COAT系统利用傅里叶变换红外光谱仪硬件和 UMPIME软件完成采样自动化,连续进行油液总酸值、总碱值、含水量的分析;OsA-Ⅱ型光谱仪集成了发射和红外光谱技术,5min内即可获得油品的性能和状态结果,*代替了传统的实验室分析等等。这些仪器能快速简便地测定在用润滑油的质量指标。