直读式旋转铁谱仪定量测试方法

直读式旋转铁谱仪定量测试方法

2006年2月

第2期(总第174期)

润滑与密封

LUBRICATIONENGINEERING

Feb 2006

No 2(serialNo 174)

直读式旋转铁谱仪定量测试方法研究

樊建春1 刘 兵2 张来斌1 路彦珍3

(1 中国石油大学 北京102249;2 中石化国际石油工程公司 北京100029;3 石家庄机械化步兵学院 石家庄050000)

摘要:在自行研制开发的DRF-II型直读式旋转铁谱仪的基础上,提出了利用光电传感器对包括斑点、油质、旋转谱片等进行测试的在用润滑油定量测试方法,并在机械设备的磨损状态检测中进行了试验应用研究。结果表明:提出的定量测试方法,数据可靠度高,对反映机械运行过程中的磨损状态和油质变化比较敏感;扩展了DRF铁谱仪的测试范围,为故障诊断提供了更多的依据。

关键词:铁谱;定量分析;故障诊断

中图分类号:TH117 1 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2006)2-110-3

QuantitativeTestingofLubricatingOilBasedonDirect

ReadingRotaryFerrographyInstrument

FanJianchun1 LiuBing2 ZhangLaibin1 LuYanzhen3

(1 ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;2 SINOPECInternationalPetroleumServiceCorporation,Beijing100029,China;3 ShijiazhuangMechanizationMilitaryCollage,Shijiazhuang050000,China)

ngrotaryferrography,thequantitativetestingmethodswereproposedtomeasureAbstract:BasedonDRF-IIdirectreadilubricatingoilferrographyquantitativetesting,lubricatingoilqualitytestingandoilstaindiffusibilitytesting.Itsapplicationonmachinery sfaultdiagnosiswasdiscussed Resultsshowthatthedataacquiredbythequantitativetestingmethodsare

credibleandsensitivetothechangeofthewearconditionofmachineorthequalityleveloflubricatingoi.lDRF-IIferrogra-phyexpandsmeasurementscopeofDRFferrographyandprovidesmoredetailsforfaultdiagnosis.

Keywords:ferrography;quantitativetesting;faultdiagnosis

在用润滑油油质的工业现场分析一般采用气味、

控制两个步进电机来分别产生制谱台的旋转运动、测试台的直线运动,实现制谱测试等功能。

1 1 定量测试系统建立

来自聚焦式光电传感器的信号送至多通道数据采集单元,经过数据调理、A/D转换,再由USB接口实现与计算机的通讯。测试结果由计算机程序实现采集和进行数据处理。聚焦式光电传感器反映速度为0 05ms,能够以10000次/s的速度分辨16个灰度等级,具有较强的检测性能,在焦距附近的3mm范围内均能可强的适应力。

图1 定量测试系统框图

外观、pH值试纸测试、斑点图谱检测等直观检验方法。实践证明,直观检测方法快捷、简单,但检测效果不好,敏感度低,易误判、错判。而昂贵的理化检测仪器操作复杂、成本高,不适合在工业现场推广使用。

目前用于油液分析的旋转式铁谱仪功能单一,一般仅限于磨粒沉积收集方面;只有制作谱片的功能,不能直接测试,也不方便测试,而且谱片的移动、保存等将影响测试的精度。

针对这种情况,本文作者在考察了一般测试方法的基础上,提出了新的定量测试方法,并在实验室自行开发研制了DRF-II型直读式旋转铁谱仪。该仪器可以实现制作旋转谱片和制谱位测试以及斑点、油质测试等多参数定量测试。

1 DRF直读式铁谱仪的定量测试原理

DRF-II型直读式旋转铁谱仪利用可编程控制器

收稿日期:

2005-02-28

靠检测,对被测物体的抖动以及检测环境的变化有很1 2 定量测试流程

DRF铁谱仪可以制作和测试旋转铁谱片,还可

作者简介:樊建春,男,博士,教授

直读式旋转铁谱仪定量测试方法

2006年第2期樊建春等:直读式旋转铁谱仪定量测试方法研究

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以对斑点试纸、油质等进行定量测试。1 2 1

斑点扩散性定量测试

斑点图谱检测是通过观察油斑或将测试的斑点与标准斑点图谱进行对比分析,来考察油液清净分散性,作出油液污染的分级判断。

工业现场的常用检验方法为:向滤纸上滴一滴油,

常温放置12h后,观察油

图2 测试程序流程图

斑,与标准斑点图谱进行对比分析,作出分级判断。

直读式旋转铁谱仪的测量原理是:对斑点扩散性进行定量测试,得到一条扩散性曲线;提取该曲线的特征,将得到有关油品污染度、氧化度和腐蚀度方面的描述。通常采用峰区平均值和峰区相对宽度(传感器沿数据采集轨迹取得的峰区数据点数)和扩散性曲线的过渡区斜率来描述扩散性特征。

峰区平均值及相对宽度,对反映油品的污染程度有重要意义。一般来说,峰区平均值越小越好。其数值越大,说明油液中沉积下来的磨粒越多,油液污染越大。峰区相对宽度就要分别对待,当峰区平均值很小时,沉积区和扩散区不易分辨时,其宽度意义不大,但同时也代表油液的污染度很小,机械的状态良好。当峰区平均值较大时,宽度越大,说明沉积的污染物越多,则机械的磨损状态值得进一步观测。

斑点扩散性曲线的过渡区为峰区边沿过渡到数据趋向平缓过程中的一段较陡的曲线,这曲线的斜率对表征油品的氧化和腐蚀程度有重要意义。从斑点扩散性曲线的过渡区斜率,可以判断油液的清净扩散性。斜率越小,说明扩散性越好。

对斑点滤纸进行连续测试,经平滑滤波后,等间隔地选取124个测试数值,对测试值进行处理,得到测试最大值(沉积环测试数值)和扩散环宽度以及过渡区斜率作为斑点扩散性特征描述参数进行考察。1 2 2 油质定量测试

在直读式旋转铁谱仪中,采用油质劣化指数dI来表征油质劣化的程度:

qi

dI=

q0

其中,q,q0分别为当前测取的油质读数和监测初始i(或新油的)油质读数。1 2 3 旋转铁谱片定量测试

一般直读铁谱仪的定量测试参数有:DL,DS,DL/DS,WPC,PLP,IS等。其中DL为大磨粒(>5 m)读数,DS为小磨粒(1~2 m)读数,磨粒浓

度WPC=(DL+DS)/L(其中L为油样量),大磨粒百分数PLP=(DL-DS)/(DL+DS),磨损烈度指数IS=(DL+DS) (DL-DS)=DL-DS。

对DRF直读式旋转铁谱仪的定量铁谱分析性能,是依靠测试谱片中心沉积读数DC(相当于DL)和谱片外环读数DR(相当于DS)而实现的。2

指标有效性检验

2 1 斑点扩散性的定量测试

由于油液扩散的对称性,只需测量斑点试纸的一半即可得到有效数据。图3是一斑点测试实例,表1是定量测试得到的测试参数。

表1 斑点扩散性定量测试参数

序号12

最大值2 6372 608

最小值1 1311 197

幅度1 5061 411

峰区半宽

3134

扩散区斜率0 0485710 041513

图3 斑点测试重现性

2

2

由图3和表1可以看出,两次测试的数值接近,

其特征参数一致,表明DRF-II铁谱仪对斑点试纸的定量测试能明显反映扩散性的特征,而且重复误差小,重现性好。

2 2 油质测试重现性检验

由于光线的散射和油池液面表面张力带来的的曲面特性,测试数值在一定范围内变化,经过试验,在合适的区段可以测得比较稳定的最高值。等间隔测试124个数值,取第47~60个测试值的平均值作为油

质表征参数。例如:对某采油场12V190DT发电机组主机采集的同一油样进行测试,结果如图4所示。从图中可以看出,两次测试的平均值分别为3 62449,3 62408,可见误差很小。2 3