油液監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展歷史

    油液監(jiān)測技術(shù)的出現(xiàn),起始于磨粒分析技術(shù)的需求和應(yīng)用,而不是比磨粒分析技術(shù)古老得多的潤滑油理化分析技術(shù)。磨粒分析作為設(shè)備故障監(jiān)測的歷史應(yīng)上溯至20世紀(jì)40年代。1940年,美國在液壓系統(tǒng)和航空飛機(jī)潤滑油回油管路安裝了磁塞或過濾器,發(fā)現(xiàn)了潤滑油中的金屬顆粒,次以磨損產(chǎn)物的形式為機(jī)械零部件磨損提供了視覺證據(jù)。美國鐵路部門于1941年采用 Baird公司生產(chǎn)的原子發(fā)射光譜儀對機(jī)車柴油機(jī)潤滑油進(jìn)行分析,通過油中的磨損金屬顆粒濃度變化,判斷機(jī)車內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài),預(yù)估發(fā)動機(jī)零件的壽命。1956年,美國航空兵采用同樣方法監(jiān)測戰(zhàn)機(jī),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(shù)公司都相繼采用了油液監(jiān)測技術(shù),并逐漸從企業(yè)發(fā)展到汽車和其他運(yùn)輸業(yè)。現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用在有潤滑的動力設(shè)備和傳動裝置,諸如航空渦輪發(fā)動機(jī)和活塞式發(fā)動機(jī)、柴油機(jī)和汽油機(jī)、液壓泵和液壓馬達(dá)、壓縮機(jī)和液力系統(tǒng)、軸承和齒輪等。

    20世紀(jì)50年代,色散型紅外光譜儀開始用于油液分析,標(biāo)志著紅外光譜分析技術(shù)進(jìn)入油液監(jiān)測領(lǐng)域。顆粒計數(shù)器產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代中期,用來測量油液中顆粒的數(shù)量和粒度分布。主要有磁電型和光電型,但計數(shù)在當(dāng)時不夠。

    20世紀(jì)70年代初,美國麻省理工學(xué)院W.W. Seifert和 Foxboro公司的V.CWestcott研究了機(jī)器潤滑油中的微粒,提出了鐵譜技術(shù)( Ferrography)的原理并研制了臺分析式鐵譜裝置。鐵譜技術(shù)的出現(xiàn),為機(jī)械磨損監(jiān)測診斷和磨損機(jī)理研究開辟了一個以磨粒為信息載體的研究、應(yīng)用新領(lǐng)域。鐵譜技術(shù)豐富了油液監(jiān)測中的磨粒分析方法,推動了摩擦學(xué)的發(fā)展,產(chǎn)生了"微粒摩擦學(xué)"(Paricle Tribology)的概念。

    到了20世紀(jì)80年代,在大量有關(guān)設(shè)備監(jiān)測診斷基本理論、技術(shù)方法及儀器裝置的研發(fā)工作基礎(chǔ)上,隨著計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)和圖像識別技術(shù)的發(fā)展,相繼出現(xiàn)了許多針對不同應(yīng)用對象的新的磨粒監(jiān)測方法。開發(fā)了直讀式鐵譜儀、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀、氣動式鐵譜儀以及各種在線磨粒監(jiān)測儀,使磨粒分析技術(shù)的發(fā)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(fā)了油液監(jiān)測專家系統(tǒng)。通過十年的運(yùn)作,在北美地區(qū)推廣實(shí)現(xiàn)了油液監(jiān)測自動化。例如,1994年,該公司在亞特蘭大展示了油液監(jiān)測專家系統(tǒng)與振動監(jiān)測的聯(lián)合應(yīng)用,成功地解決了美國某鋼板連軋機(jī)組作為軋輥動力的液壓泵預(yù)知性維修問題。

    作為油液監(jiān)測另一分支的油液理化分析技術(shù)又包括性能分析和狀態(tài)分析兩部分。而傳統(tǒng)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(biāo),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(jī)械磨損狀態(tài)信息。而油品狀態(tài)分析,例如紅外光譜分析,可監(jiān)測是否存在典型油液失效模式和評價其嚴(yán)重程度,以獲得油液衰變的早期預(yù)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(fā)展到自動化操作和計算機(jī)智能化處理數(shù)據(jù),出現(xiàn)了自動的潤滑油污染度測定儀、數(shù)顯粘度儀等。為滿足現(xiàn)場的初步檢測,又開發(fā)了簡易的潤滑油分析工具箱。目前,國外已經(jīng)出現(xiàn)了許多集成儀器如FMI公司的在線紅外油液狀態(tài)監(jiān)測器,利用光學(xué)系統(tǒng)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(tǒng)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(xù)進(jìn)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(fā)射和紅外光譜技術(shù),5min內(nèi)即可獲得油品的性能和狀態(tài)結(jié)果,*代替了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室分析等等。這些儀器能快速簡便地測定在用潤滑油的質(zhì)量指標(biāo)。