油液污染变质是工程机械失效的主要原因。工程机械工作条件恶劣,容易使油液污染变质,油液污染变质程度隐含着机械设备技术状况及故障诊断的重要信息。
机械设备润滑油或液压油性能衰败及污染变质程度的检测,可以为正确使用或更换油液以及酌情进行维修或更换零部件提供科学、可靠的依据。
1 油液取样
油液取样的关键是采集具有代表性的油样,因此要认真考虑取样的时刻、位置、周期、方法并作好记录。油液取样参照JJ37-1986“液压油箱液样抽取法”进行。
2 理化性能指标检测
油品常用的理化性能质量指标为粘度、闪点、酸碱度、水份、机械杂质、残碳和清净分散性等。检测方法分为定性和定量两类。定性方法通常分为综合测定或单项检验,方法简易便于现场使用,但需要积累经验才能正确判断;定量方法检验结果**可靠,但不易掌握和推广。
1.1定性分析方法
(1)滤纸斑痕试验 测定油品的清净分散性,试验按GB8030-1987“润滑油现场检验法”规定进行。
(2)碱值试验 用光点检验法或自动滴定装置测定碱值。
(3)总体污染度试验 油液的污染形式通常是金属磨粒、氧化物、油泥、结碳、水分、沉淀物、燃油以及氢、氯、热、电、空气等造成的污染。油液污染后其物理或化学性能都会发生变化,根据同牌号新油与在用油的透光率或介电常数的变化,便可综合测定在用油的总体污染程度和质量。利用透光率的国产检测仪器有浙江永嘉宏图机电厂或温州莲池仪器厂生产的CCL-2224型润滑油污染测试仪和CCA-2201型润滑油质量分析仪等;利用介电常数的国产检测仪器有上海华阳电子仪器厂生产的HF-1型快速油质分析仪和西安天厚电子技术公司生产的THY-18D型油液质量检测仪等。透光率类检测仪器有时会受到某些油液不透光性的限制以及使用前后油液颜色自身变化带来的影响;介电常数类检测仪器有时会受到仪器本身的灵敏度与稳定性及重复性之间矛盾的限制。据称THY-18D型油液质量检测仪已有所突破,其使用性能已达到或超过美国北方仪表公司生产的同类NI-2B型油液质量分析仪,应能更好地适用于多种油液,如比较干净的液压油的检测。
2.2定量分析方法
(1)粘度 粘度是基本质量指标,按GB/T265-1988《石油产品运动粘度测定法》进行检测。
(2)闪点 闪点是**指标,按GB/T267-1988《石油产品闪点与燃点测定法》和GB/T261-1983《石油产品闪点测定法(闭口杯法)》进行检测。
(3)酸值 酸值是有关氧化变质的老化指标,按GB/T264-1983《石油产品酸值测定法》进行检测。
(4)水分 水分是有关乳化变质的老化指标,按GB/T260-1988《石油产品水份测定法》进行检测。
5)机械杂质 机械杂质是指砂粒、磨粒、沥青胶质及过氧化物等,通常用固体颗粒污物与油样重量的百分率表示,按GB/T511-1988《石油产品和添加剂机械杂质测定法(重量法)》进行检测。
3 颗粒污染度检测
3.1过滤称重法
测定单位容积油液中所含颗粒污染物的重量,按ISO4405进行检测。该方法费力费时,精度较低,多用于润滑油的清洁度检测,一般规定润滑油清洁度不得大于40 mg/L。目前该方法国外已很少采用,国内则可参照GB/T 4478-1995《振动压路机性能试验方法》第10条或GB/T 16277-1996《沥青混凝土摊铺机》第6.4.2条进行检测。
3.2简易对比判断法
把附在滤纸上的污染颗粒与美国国家宇航学会NAS1638(100 mL油液中所含颗粒数)污染度等级标本进行比较来判断油样的污染度等级。该方法可用日本生产的注射式简易污染度试验器配合显微镜进行。
3.3颗粒计数法
(1)显微镜颗粒计数法 对应美国国家宇航学会NAS1638标准或JG/T5035《建筑机械与设备用油液固体污染清洁度分级》标准,观测单位容积油液中污染颗粒的颗粒大小并记数,按JJ38-1986《油液中固体颗粒污物的显微镜计数法》进行检测。
(2)自动颗粒计数器检测法 对应ISO4406标准(每1 mL油液中所含颗粒数)或JG/T5035标准计测单位容积油液中大于5μ m和大于15 μm的污染颗粒总数。该方法快速、准确、简便。目前主要采用美国太平洋科学仪器公司HIAC/ROYCO遮光型和光散射型系列产品如HIAC PC-320型精密自动颗粒尺寸分析仪或香港威格士有限公司提供的遮光型Target-Pro便携式激光颗粒计数器或英国UCC公司生产的CM20型油污染测试仪等,其次是北京东尼科仪公司代理的DIAGNETICS便携式油液污染监测仪等。前者是光学式颗粒计数器,后者是微瓦阻尼式颗粒计数器。目前自动颗粒计数器国内尚处于研制阶段,而进口仪器价格昂贵。
3.4磁塞检测法
用磁铁探头或电磁塞收集铁磁性磨粒以自动报警。
3.5其它常用方法
透光率法、介电常数法、电阻法、综合法等都是常用方法。透光率法与介电常数法前面已有介绍;电阻法利用的是不同的磨粒有不同的电阻率,仪器有OCEI-A型油液污染状态快速分析仪以及英国Coulter公司生产的电阻型自动颗粒计数器等,但电阻法灵敏度欠佳。综合法是由多种检测仪器组成便携式试验箱,日本有多家公司生产此类产品,注射式简易污染度试验器便是其一。
4 铁谱监测技术
铁谱监测技术是*有效*重要的油液检测技术,它不只是油液污染度检测,更主要是对污染物颗粒的性状与机械设备的磨损状况进行监测。铁谱技术既可以检测磨粒的浓度和粒度,又可以分析磨粒的形貌和成份;既反映磨损程度及趋势,又揭示磨损型式及部件。
4.1常用仪器
(1)直读式铁谱仪 适于现场条件下作简易诊断及检测,拟选用国产新型例如重庆光学仪器厂生产的TPD-2型直读式铁谱仪。
(2)分析式铁谱仪 适于在实验室进行精密诊断及检测,国产新型分析式铁谱仪系统一般主要包括铁磁制谱仪、铁谱显微镜、读数器、谱图显示屏及智能软件等。例如重庆光学仪器厂生产的TPF-1型分析式铁谱仪主要由ZTP-1型铁谱制谱仪及包括铁谱读数器的XQT-1型双色铁谱显微镜等组成。
4.2分析方法
(1)油样制备 包括油样加热、振荡和稀释等步骤,操作时应充分注意所用器具的清洁程度。
(2)铁谱定量分析法 测定磨粒浓度并对磨损程度及趋势作出简易诊断。使用较多的是测定油样的直读铁谱浓度读数;也可测定分析式铁谱仪的浓度读数,不过要多一道制谱环节;然后根据浓度读数计算出磨损烈度指数,再据此对磨损程度及趋势作出分析判断。
(3)铁谱定性分析法 通常的做法是,油样经过直读式铁谱仪分析,感到有必要对磨粒的形貌及成份作进一步了解,以期掌握磨损机理及磨粒来源,那么就再利用分析式铁谱仪进行精密诊断即在特制的双色铁谱显微镜下观察磨粒的形貌特征,并依据磨粒色泽鉴别磨粒的材质成份,从而揭示磨损型式及严重磨损部件。
(4)铁谱技术只能定性分析磨粒成份即材质,配用光谱仪便可定量分析磨粒成份即磨粒的元素浓度,有利于故障定位,但光谱仪价格昂贵。
5 检测方法及检测仪器的选用
油液污染颗粒的数量和大小与磨损状态相对应,通常导致异常磨损的颗粒尺寸是10~100μm,各种污染颗粒检测方法一般都有局限性,其检测能力与粒度范围不尽相同。机械使用部门应注重油质检测,拟选用总体污染度试验法,相应仪器是介电常数型或透光率型现场快速便携式仪器;维修管理部门应注重磨粒污染监测,拟选用铁谱技术或自动颗粒计数器法及相应仪器。