第五章__油样分析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 油样分析,第一节 概述,第二节 光谱分析,第三节 铁谱分析,第四节 其它油液检测技术,第一节 概述,油样分析的对象可以是新油也可以是在用油或用过的旧油，从现代诊断技术的观点出发则主要是对在用油的分析，其目的首先是判断油液本身是否合乎使用要求，从而确定合理的换油时间，更重要的目的是通过油液带来的种种信息判断机器的工作状态是否正常。,油样分析工作分为采样、检测、诊断、预测和处理五个步骤进行。,油样分析技术的应用见表,应,用,检测对象,航,空,发动机、液压系统、传动系统、雷达系统,船,舶,柴油机、传动系统、起重设备、液压系统,工程机械,柴油机、传动系统、液压系统,汽,车,发动机、传动系统、液压系统,石,化,柴油机、发电机、压缩机、鼓风机、挤压机,冶,金,传动系统、轧钢机、起重设备、传送机构,机,床,传动装置、液压系统、加工中心,电,力,汽轮机、柴油机、蒸汽轮机、传动装置、变压器、液压系统,常采用的三种油样分析技术的机理、分析内容及使用的仪器见表,油样分析技术及仪器,第二节 光谱分析,一光谱分析原理,原子是由原子核和绕核运动的电子组成，在正常情况下原子处于稳定状态，这种状态称为基态。每一种元素的原子在跃迁过程中所吸收或发射的能量以光的形式表现出来，不同的原子或离子吸收或发射光的波长都是单一固定的（如图,),用仪器测出吸收或发射的光的波长，可以知道元素的种类；测出该波长光的强度变化，可以知道该元素的数量。前者被称为原子吸收光谱分析，后者被称为原子发射光谱分析。,二发射光谱分析,原子发射光谱分析是根据原子所发射的光谱来测定物质的化学组分。,原子发射光谱分析仪器的主要作用是把不同波长的辐射按波长顺序进行空间排列，获得光谱。在现代发射光谱分析中常用的光谱仪有棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪和光电直读摄谱仪。,图是美国,Baird,公司生产的,FAS-2C,型直读式发射光谱仪的原理图。,光电直读光谱仪,三原子吸收光谱技术,原子吸收光谱是根据气态原子对辐射能的吸收程度确定样品中分析物的浓度。 原子吸收光谱技术是将待测元素的化合物（或溶液）在高温下进行试样原子化使其变为原子蒸汽。当锐线光（单色光或称特征谱线）源发射出一束光，穿过一定厚度的原子蒸汽时，光的一部分被原子蒸汽中待测元素的基态原子吸收。通过分光器将其它发射线分离掉检测系统测量特征谱线减弱后的光强度。根据光吸收定律就能求待测元素的含量。,原子吸收光谱仪工作原理图,1-,阴极灯；,2-,火焰；,3-,出射狭缝；,4-,表头；,5-,放大器；,6-,光电管；,7-,分光器；,8-,入射狭缝；,9-,油样；,10-,喷雾器；,11-,燃烧器,PekinElmer,原子吸收光谱仪,四,X,射线荧光光谱仪,X,射线荧光光谱仪的激发源是一种硬,X,射线。分析元素受激后发射出具有特征频率的软,X,射线，将它检出并测定其强度，便可得知所含元素的种类及含量。,X,射线荧光光谱仪的原理如图。,X,射线在伦琴管内产生，并照射到试样上。试样元素二次发射到分析晶体上，又被分析晶体衍射到一个盖格探测器，最终通过记录器及计数器输出。分析晶体的平面可以转动，以适应不同波长辐射的衍射角度,。,X,射线荧光光谱仪的原理,1-,X,射线源；,2-,油样；,3-,分析晶体；,4-,盖格探测器；,5-,记录器及计算机,Philips,X,射线荧光光谱仪,第三节 铁谱分析,油液铁谱分析技术利用高梯度强磁场的作用，将油样中所含的机械磨损微粒有序地分离出来，并借助不同的仪器对磨屑进行有关形状、大小、成分、数量及粒度分布等方面的定性和定量观测，从而判断机械设备的磨损状况，预测零部件的寿命。铁谱技术的主要内容包括油液取样技术、铁谱制谱技术、磨粒分析技术等。铁谱分析技术中主要使用的仪器是铁谱仪，铁谱仪根据对磨粒的分离、检测的方法不同，分为分析式、直读式、旋转式、在线式等。,一分析式铁谱仪（,Analytical Ferro graph,）,1,原理 分析式铁谱仪的工作原理如图,5-5,所示。,图5-5,分析式铁谱仪的原理,1-,油样；,2-,微量泵；,3-,磁铁,；,4-,铁谱片；,5-,废油,图5-6,铁谱片,BY11-FTP-X2,型 分析式铁谱仪,系统,2,铁谱显微镜（,Ferro scope,）,铁谱显微镜是分析式铁谱仪配套使用的专用分析仪器。它由双色显微镜和铁谱片读数器组成。,3,扫描电子显微镜（,SEM,）,4,图像分析仪（,Quantimet,）,该仪器能够对铁谱片上一矩形区域内的沉积磨屑进行统计分析。,5,。铁谱加热法（,HFA,）,铁谱片加热法是由铁谱技术发展起来的判断磨屑成分的简易实用方法。其原理是：厚度不同的氧化层其颜色不同。具体操作是把铁谱片加热到,3300,C,保持,90,秒，冷却后放在铁谱显微镜下进行观察。,二直读式铁谱仪,直读式铁谱仪的工作原理如图,5-7,所示。,图5-7,直读式铁谱仪的工作原理,1-,油样管；,2-,沉积管；,3-,磁铁；,4-,光,导纤维；,5-,光源；,6-,光电探头；,7-,信号调制,；,8-,读出装置,图5-8,沉淀管内磨粒的排序情况,X2,直读式铁谱仪,三旋转式铁谱仪,旋转式铁谱仪保留了分析式铁谱仪可以分析观察磨粒形貌、尺寸大小、材质成分等优点，同时又避免了分析式铁谱仪制片时间长、操作费用高、谱片入口区磨粒堆集严重、油样需高度稀释、谱片上有大量污染物和大颗粒被压碎或不能通过的缺点。,图5-9,旋转式铁谱仪原理,1-,注射器式输送管；,2-,基片固定带；,3-,磁头,4-,油样流向基片；,5-,驱动轴；,6-,到清洗瓶；,7-,基片定位套；,8-,洗涤管。,KTP,型旋转式铁谱仪,四在线式铁谱仪,在线铁谱仪由一个装在油循环旁路中的传感器和一个磨损分析仪组成。传感器由从油中分离磨粒和控制油流的硬件组成；磨损分析仪有电子控制与显示单元，并有可调浓度的报警器，报警器可以在磨粒浓度超过预定极限时发出警报信号。,传感器中有一高梯度磁场，用来截获磨损颗粒，由于磨粒的沉淀具有按尺寸分布的特点，传感器中的有表面效应的敏感元件可以定量测定沉淀的大、小磨粒的数量。,磨损分析仪把传感器传送的测量值与通过的油样体积进行比较计算，测定出磨料浓度和大于,5,m,的微粒的读数百分比。每次测量完毕系统通过冲洗敏感元件并重新开始下一次自动循环测量过程。测量时间间隔取决于磨损颗粒的密度，密度越高，测量间隔越短，循环越快，一般测量间隔从,30,s,到30,min,不等。,五铁谱分析方法,磨损颗粒是在机械中最常见，危害最严重的污染物。其数量多少、尺寸大小、尺寸分组成分和形貌特征等都直接与机械零件的磨损状态密切相关,.,对磨损颗粒进行铁谱分析，主要包括形貌分析和定量分析。,1,定量分析 定量分析的指标有总磨损量（,Q）、,磨损严重度（,L-S）、,磨损严重度指数（,Is）、,磨粒浓度（,WPC）、,大磨粒百分比、和累积值曲线等几种。,2,形貌分析 形貌分析是通过对磨粒形态的观察分析，来判断磨损的类型。磨损机理不同，摩擦表面会产生出不同形态及尺寸特征的磨粒。钢或合金钢材质组成的摩擦副发生磨损产生的微粒的特征见表,5-4,。,第四节 其它油液检测技术,一红外光谱分析,红外光谱油液分析是通过测量各种化合物在红外光谱区（波长,2.525,m）,吸收的特定波长光线的能量，对油液中的化合物进行定性和定量分析。,特征波数,二自动颗粒计数技术,自动颗粒计数技术可自动地对样液中的颗粒尺寸测定和计数，不需从样液中将固体颗粒分离出来。自动颗粒计数技术中所用的仪器主要是自动颗粒计数器。自动颗粒计数器按工作原理分为遮光型、光散射型和电阻型等，应用最普遍的是遮光型。,图5-10,遮光型颗粒计数器原理图,1-,光源；,2-,传感区窗口；,3-,光电二极管；,4-,前置放大器,三其它油液分析技术,