基于原子发射光谱的油液磨粒检测技术

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原子发射光谱法是根据自由原子或离子外层电子辐射跃迁得到的发射光谱来研究物质的成分和含量。而不同元素的原子，核外电子结构不同，能级各异，因此不同元素发射光谱中的特征谱线各不相同。通过识别各元素特征谱线的波长可进行元素的定性分析，通过测量各元素特征谱线的强度可进行元素的定量分析。

二、原子发射光谱仪目前我国使用较多的原子发射光谱仪是转盘电极式原子发射光谱仪，型号为美国贝尔德公司生产的MOA型与SPECTO公司生产的M型。光谱仪的分析系统主要由四部分组成，即激发源、光学系统、检测器和信号处理与读数系统。工作时光谱仪中有-圆盘式旋转电极将油样带至圆盘电极和-棒状静止电极构成的缝隙之间，利用二电极之问的高压电弧使油样中的各个原子激发辐射特征光谱线。根据特征光谱线的波长和强度确定油液中磨损元素的成分及含量。

1.转盘电极式原子发射光谱仪的特点(1)油液无需预处理，仪器 自动化程度高，操作易于掌握，分析速度快。在不到lmin内即可测定-个油样中几种甚至数十种元素的含量值∩对多种元素进行定量和定性分析。

(2)读数准确，重复性好，分析容量大∩以检测在用油品的添加剂元素变化、受污染程度及装备摩擦副的磨损情况。

2.转盘电极式原子发射光谱仪的局限性(1)由于盘电极不能将大颗琉属屑带上及电弧能量不足而不能使大颗琉属屑全部离子化，因此，不能检测油液中大于lO/m的金属微屑。

(2)有的滑油系统和液压系统装有 3～5wm的油滤，截获了部分金属微屑，使油样失去了代表性。

填料的安装情况，如果发现上下填料安装颠倒 ，则要拆下，按照正确的方法重新进行安装，特别要注意填料密封件结合面的配合。再者，检查密封件各接触表面的精度是否达到规定的要求。

3.阀体腔体面泄漏阀体在铸造过程中，有时会出现砂眼、砂孔等铸造缺陷，在机加工过程中很难被发现，-旦施加压力，隐藏的铸造缺陷就会暴露出来。出现这种情况，则要对其进行补焊、补修或更新。

4.阀座阀板处泄漏阀座阀板处泄漏，在安装或维修闸阀当中是最为常见的现象。

- 般可分两类：-类是密封面泄漏，另-类是密封圈根部泄漏。

首先应该检查阀座与阀板接触密封面的精度，此密封面至少要研磨，如发现表面精度过于粗糙，则应该拆下重新进行研磨。其次检查密封面是否存在点蚀、压痕、砂眼、裂纹等缺陷，出现此情况，则要对阀板或阀座进行更换。对有压簧的阀座，应该检查压簧的弹性是符合要求，如果弹性减弱，则要更新压簧。再者检查阀板与阀杆T形联结处是否过于松动，致使阀板在压紧的过程中出现斜度的情况，此f青况则要拆下阀板，调整其到最佳尺寸。

阀体内部开档处，在安装过程中很容易进入焊查、铁屑、杂质等异物，安装前应该清理此类杂物。如忘记清理或清理不彻底，则会造成阀板关闭不到预期的深度而产生泄漏 ，此情况则要拆下阀体重新清理。

安装阀座时应该用专用的安装工具进行安装，且应检查阀66 设-理与维幢座是否安装到位，如果螺纹拧不到预期的深度，阀座处会出现渗漏现象，此情况则要重新用专用工具对阀座进行安装。

5.手轮旋转不灵活(1)主要原因。①阀杆弯扭。②表面精度不够。③操作过猛使螺纹损伤。④缺乏润滑或润滑剂失效。⑤阀杆螺母倾斜。⑥配合公差不准，咬得过紧。⑦露天闸阀缺乏保护，阀杆螺纹沾满尘砂，或者被雨露霜雪所锈蚀。⑧螺纹被介质腐蚀(指暗杆闸阀或阀杆螺母在下部的闸阀)。⑨材料选择不当，例如阀杆和阀杆螺母为同-材料，容易咬祝(2)预防措施和解决方法。①要严格控制用力分寸，不可硬性扭转(指手轮和阀杆直接联结的闸阀)。②提高加工质量，达到规范要求。③精心操作，关闭时不要使猛劲，开启时不要到上死点，到止点后应将手轮倒转-两圈，使螺纹上侧密合，以免介质推动阀杆向上冲击。④经常检查润滑情况，保持正常的润滑状态。⑤摆正或修正阀杆螺母。⑥修正或更新阀杆螺母，使其达到标准规范。⑦经常清理阀杆螺母尘砂，以防锈蚀。⑧露天闸阀要加阀杆保护套。⑨阀杆螺母采用铜材料较好，不要采用与阀杆相同的材料。

作者通联：濮阳市信宇石油机械化工有限公司 河南濮阳市华龙区石化路东段路北 457001E-mail：Liangxia260372###sina.corn [编辑 利 文]- - 缒立户点 1竖塑 - (3)不能提供有关磨屑的存在形式(如形态、大小等)方面的信息，故不能判断磨损类型。

(4)不适用于因发动机断油引起轴承卡死和因疲劳引起的裂纹等瞬间故障的预报。

三、油液检测取样油液检测取样是油液监测工作的重要组成部分。获取正确油样，可以得到表征油液性能变化和设备磨损状况真实信息，为设备故障诊断与决策提供科学的依据。因此，必须根据设备的特点，制定设备由监测的取样规定。

1.取样方式设备油液检测的取样，可以根据设备监测目的不同，分为正常取样与特殊取样二种情况。

(1)正常取样。定期取设备在用油样，目的是测定设备油液系统中金属微粒含量变化趋势、在用油液的质量变化，达到预测设备故障以及使用油液质量状况。

(2)特殊取样。目的是检查、验证设备发生故障或事故以及使用油液的质量变化。在下列情况需要随时进行取样：( 备滑油系统完成维修后或换上新的运转零部件后；②设备偶然发生破坏性故障，又不知道原因，应立即取代表性油样；③设备在运行时，出现大的振动或杂声；④设备在运转过程中，出现滑油系统故障如滑油系统损坏、滑油消耗量大、滑油压力波动或为零；⑤设备突然自动停运；⑥滑油中有肉眼可见的金属碎屑；滑油滤堵塞；⑦滑油变色、浑浊、发黑、分层、有羽状物。

2.取样要求设备油液监控的油样应按取样规定要求由专人负责获龋(1)取样瓶与取样工具。滑油取样瓶为洁净的 lOOml塑料瓶，它与取样管均-次性使用，取样工具为真空取样器。

(2)取样数量。常规不少于30ml，取样后将瓶盖盖好。特殊情况，根据检测项目另定。

(3)取样时间。必须在设备停止工作后30min内和补加滑油前进行取样。

(4)取样登记。痊油样后，应认真填写取样卡片和滑油瓶上的标签。

3.取样方法目前取样方法有三种，即取样阀取样、取样泵取样和吸管取样。根据设备的结构、取样的方便程度和经费状况，自行选择取样方法。

4.取样位置取样位置是指被监测设备具体的取样部位。-般选在设备油液系统摩察副之后，油滤装置之前某个位置。通常在设备的油箱加油口、放油口、专用放油阀，根据放油的难易程度，可在上述取样口自行选择。

5.取样时间间隔取样时间间隔是指在设备寿命期内连续获取油样的时间间隔。制定最佳取样时间间隔是非常重要的，若取样时间间隔太长，不能及时发现影响设备可能损坏的危险期；若取样时间间隔太短，取样频繁，浪费人力与物力。取样时间间隔根据设备的状况特点与取样分析的目的确定，不同的设备、不同的磨损状态，最佳取样时间间隔不同。目前，对取样时间间隔没有统-规定，缝 塑 复 蝰 堡可以采用二种方法确定。-是采用设备使用寿命的5%-20%作为取样时间间隔。另-是根据设备的运行状况确定，在设备运行磨合期内，由于装配时残留物与初期磨合产物较多，取样时间间隔应短些；设备进入正常运行期，各摩擦副磨损平稳，取样时间间隔可以长些；设备运行后期，由于磨损剧烈，取样时间间隔要短些。取样时间间隔还可以根据设备使用的情况，随时加以修改。表 1列出了-部分设备取样参考时间间隔。

6.取样注 表1 取样时间间隔参考表意事项(1)为 防止取样工具被污染 ，取样器、取样瓶、取样管应置于清洁的取样箱中。

(2)为 防止油样间的交叉污染，取样瓶、取样管为- 次性使用。

装备名称 取样时间间隔/l航空燃气轮机 50航空及煤矿井下液压系统 50柴油机 200地面传动装置 2OO～3oo地面液压系统 20o重载燃气轮机 250-500蒸气轮机 250～500大型往复式发动机 250-500煤矿井下传动装置 100(3)若必须在刮风、下雨时取样，应采取防风、防雨措施，以免油样中进入砂粒与水分。

(4)若在放油口或专用放油阀处取样，应先放掉-段不参与循环的死油；若油箱有进口油滤时，则在油滤底部位置取样，但取样管不准触油滤底。

(5)按取样要求取足油样量，以便完成油样各项指标的检测；不宜将油样装满而污染取样瓶上的取样标签。

(7)妥善保管好取样瓶盖，使其不受污染；取完油样后，将瓶盖盖紧，以防油样溢出。

(8)取完油样后，认真、准确地做好取样记录和填好油样瓶标签上的各项内容。

四、油液光谱分析方法如何利用好油液光谱分析数据来预测设备的状态和磨损故障，是油液监控工作中至关重要的问题，否则就会使油液光谱分析成为-种单-的测试手段，不能成为-种有效的状态监测技术，获得显著的经济与社会效益。目前，油液光谱分析故障诊断主要采用数学语言描述诊断设备的技术状态、回答有否故障、故障的原因与部位、预测故障的发展。常用的数学方法有界限值判别、浓度和浓度增长率的综合判别、判别分析、模糊聚类分析等。

这些方法可以单独使用或联合使用，以弥补某-种方法的不足，较为全面的诊断设备磨损状态，减少漏报或误报。本节对油液光谱分析数据的数学诊断加以简单介绍。

1.界限值判断法界限值判别法是根据所测设备油液光谱分析金属元素浓度和增长率值与制定的设备磨损元素浓度和增长率相比较来预报设备可能发生的故障、故障程度、故障部位。目前，对设备磨损故障判断这种方法是使用最多的。

界限值是-种判断设备磨损是否正常的准则，它是故障预LQiig理与维幢 67导向带在油压机充液阀故障维修中的运用温文安摘要 简介-种充液阀的工作原理，总结利用导向带对充液阀阀芯拉伤卡滞故障进行改进性维修的经验。

关键词 充液阀 导向带 无法加压 卸压故障 改进中图分类号 TH17 文献标识码 B1.充液阀的结构与工作原理广东鸿源众力发电设备有限公司315t单臂油压机是陕西压延设备厂 1987年的产品，其液压系统配有-个大型非标常闭可控式普通充液阀(图 1)，实际是大型液控单向阀：①在T作油缸空程下行时，系统油液进入上腔、下腔回程背压进入阀的A腔推动阀芯向上动作打开阀口而向工作油缸上腔充液，工作油缸快速下行；②当压头与工件接触时，工作油缸上腔增压即阀的 B腔增压 ，此时阀芯向下移动而关闭实现加压 ；③工作油缸回程时 ，下腔增压即阀的A腔增压 ，阀芯向上移动而打开阀口，工作油缸上腔油液排回充液油箱，工作油缸快速回程。要说明的是，在回程之前，上腔油压要先预卸其中的高压以防止液压的冲击，为此在上腔输油管路中设置了-个二位二通阀，其动作先于换向阀0.5 3s。阀体材料是ZG35钢，阀芯材料是3Cr13不锈钢，阀体与阀芯之间的配合是170H9/f9，阀体孔是170H9(。0.。10)，阀芯轴是 170H9( -9.04 )，间隙是 0.04～0.24mm，没有配置导向元件。这种结构很容易发生金属间的直接相接触，特别是油液含有杂质的情况下更容易发生杂质嵌入其间的情况。

2.故障现象2011年 3月 ，油压机出现无法加压的卸压故障，经分析应是充液阀无法关闭出现窜油造成。拆解发现充液阀阀芯与阀体在活塞头号部位发生了拉伤而出现卡滞故障。最初采用砂纸抛光拉痕，然后重装，同时全部更换油液，结果工作不到-天又出现无法加压现象；如此再三，问题越来越严重，最后-次是-试机就出现充液阀卡滞现象▲-步分析认为，因设备使用多年，阀芯与阀体之间的间隙有所增加、几何精度变差，阀芯容易发生倾侧、偏斜造成阀芯与阀体直接金属相接触而拉伤；如果油液含有杂质的话，那就更加容易造成卡滞故障。以前对于拉伤的阀芯和拉伤的油缸活塞杆的修复，曾经采用过磨小拉伤的外径然后镀铬恢复尺寸的工艺方法。这种方法加工工艺要求高，镀铬需要外单位协助，费用高、周期长；须按原来的尺寸恢复加工，阀体与阀芯之间间隙小，仍然存在易出现金属间接触而磨损、拉伤或因杂质嵌入而卡滞的隐患，没有重新研磨的阀体内孔的几何精度仍然是很大的影响因素。

3.故障处理针对上述情况，决定在阀芯上增加液压缸结构上经常采用报的依据或准则＄限值对于不同型号的设备由于其工作负荷、使用状况、摩擦副的材料不同等原因是各异的。

2.模糊聚类分析模糊聚类分析法是根据聚类分析的结果，大致确定故障的部位。在光谱分析故障诊断中，用模糊聚类方法对指标(主要摩擦副元素)进行聚类时，能初步判断故障发生的部位。设备中每-种摩擦副至少有两种以上的材料组成，当某-摩擦副发生故障时，则- 定有-种以上的元素的光谱分析数据同时发生异常变化。在聚类分析中，这些元素将会聚为-类。所以经过聚类发现某几种元素聚为-类，而且敲是装备某摩擦副的组分，则可推测该摩擦副可能出现异常磨损或故障，反之，如果某-摩擦副有异常，则该摩擦副的组成元素，在光谱分析数据中的变化规律是相似的，应能聚为-类。由于事物本身在很多情况下都带有模糊性，因而把模糊数学方法引入聚类分析，就能使分类更切合实际。

3.判别分析法判别分析法是诊断设备有无故障及故障的可能类型，特别是在有完整的各类故障数据库情况下，其有较好的判别故障类型的能力。它是多变量统计方法中的基本方法。在油液光谱分析68 mmm.mm中用判别分析法判断设备故障时，首先将故障分类 ，在每类故障中，再把有检修反馈信息的光谱分析数据分为若干母体如异常、偏高、正常等(即为特征空间)，然后用判别分析法处理各种故障类型的光谱测定值的数量特征和对应于每种故障类型的特征元素(即为特征向量)，最后建立各种故障的判别函数。在故障诊断时 ，即利用所建立的判别函数对 日常油样的光谱测定值进行分析计算，从而指出装备可能的故障类型和程度，及时预报检修。

4.浓度和浓度增长率的模糊综合评判浓度和浓度增长率的模糊综合评判是用定量的浓度和浓度梯度综合变化来预报设备的磨损状况。