DOI:10.3969/j.issn.0254-0150.2012.10.017

磨粒检测已经成为机械设备状态监测和故障诊断的重要手段之一.对某型电磁感应原理的铁量仪的检测性能进行分析,并与原子发射光谱仪进行对比.结果表明:该铁量仪对同一油样的检测具有较好的重复性,可以较好地反映油样实际浓度,能克服油料原子发射光谱仪对大磨粒检测效率不高的缺点.对不同尺寸和浓度分布的铁磁性磨粒油样的检测表明,该铁量仪的测量结果受磨粒尺寸的影响.     

基于巨磁电阻传感器的油液铁磁性磨粒检测研究

针对油料原子发射光谱仪对大于10μm的磨粒检测效率不高,不能有效反映油液磨粒浓度的问题。通过检测经特定磁场磁化和聚集后油样中铁磁性磨粒剩余磁场的大小,来反映油样中铁磁性磨粒浓度大小的方法,利用巨磁电阻磁场传感器,设计一种油液铁磁性磨粒检测装置。该检测装置对同一油样的检测具有较好的重复性;对浓度和尺寸分布均不同的铁磁性磨粒油样,其检测结果并没有因尺寸分布的不同而出现明显的差别。该油液磨粒检测装置可以克服原子发射光谱仪对铁磁性大磨粒检测效率不高,不能有效反映油样铁磁性磨粒浓度的缺点。     

某型柴油机润滑油磨粒定量分析实验研究

在某型船用柴油机400 h可靠性试验过程中,综合运用铁量仪、磁力法、油料原子发射光谱仪对试验各阶段油样磨损颗粒进行定量检测。试验进行约360 h时,发现润滑油中磨粒含量明显增加,判断柴油机发生了异常磨损。及时将柴油机停机,进行拆机检修,发现轴承等部件磨损严重,验证了油液分析结果。分析对比了上述磨粒检测方法的特点,给出了切实可行的磨粒监测建议。     

主成分分析在柴油机润滑油磨粒分析中的应用

针对船舶柴油机在用润滑油中的磨损监测问题,对某船队14台同型号柴油机在用润滑油进行监测,取得在用润滑油油样共计105个;利用油料发射光谱技术测量21种典型元素的含量,利用铁量仪和磁力方法测量铁磁性磨粒总量。从105个油样中选取铁磁性磨粒质量分数大于0的油样以及Fe元素质量分数大于平均值的油样共计18个。利用滤膜法分析18个油样的非铁磁性磨粒(大于10μm),统计了非铁磁性磨粒的最大尺寸和平均尺寸。采用主成分分析法对18个油样的发射光谱数据、PQ值、磁力值、非铁磁性磨粒的尺寸最大值和平均值进行分析。结果表明:主成分分析法可以综合多项磨粒监测参数对柴油机的磨损状态进行聚类。经滤膜图像分析验证,该聚类结果具有可靠性。     

基于LSSVR的内燃动车组磨损状态监测

油液直读铁谱和原子发射光谱分析有助于判断内燃机车柴油机的磨合磨损情况,为进行机车检修提供可靠的依据。内燃动车组在运用中条件几近相同,但两动车的磨合磨损情况不同。由于油液分析数据通常是非平稳且非等时间间隔时序,给分析工作带来困难。本文利用最小二乘支持向量回归机(LSSVR)对动车组直读铁谱小磨粒数数据和光谱分析铅元素质量分数数据进行建模,对内燃动车组两端动车的油液测量数以及其差值分别进行LSSVR拟合,能够容易看出动车磨损的变化趋势以及两端动车磨损状况的差异,对内燃动车组磨损状态的监测具有一定的指导意义。     

基于油液监测技术的推土机变速箱故障诊断

联合应用理化性能分析、铁谱分析和原子光谱分析等多种油液监测分析技术,对SD22型推土机变速箱进行状态监测和故障诊断。根据监测所得的润滑油本身信息和油液中磨粒的形状、大小、数量及种类,确定变速箱合理的换油时间;根据润滑油中铁、铜元素含量超标,判断出变速箱中的摩擦片或轴承保持架磨损较为严重,需要停机检查。     

光谱和铁谱及自动磨粒激光技术在油液监测中的应用

在发动机和小轿车手动变速箱齿轮系统中分别对CF-4 15W-40润滑油进行了应用试验,利用光谱、铁谱以及自动磨粒激光技术(LNF)分别对油液进行了监测.结果表明:综合应用3种磨粒技术能够有效及时地对油液进行监测,防止故障发生;当光谱测定的磨损金属和污染元素含量达到极限指标(或经验指标)时,应采用自动磨粒激光技术进行验证;当自动磨粒激光技术测定的磨粒达到50 μm时,应采用铁谱分析,以便准确判断磨损类型.     

基于yolov5在线可视铁谱图像磨粒多目标识别方法研究

鉴于在线图像可视铁谱获取的磨粒谱片图像分辨率低,磨粒种类复杂多变,磨粒图像背景复杂等问题,使得磨粒在线智能识别面临挑战。为了实现在线可视铁谱图像磨粒多目标实时检测与识别,提出基于yolov5在线可视铁谱图像磨粒多目标识别方法。以正常磨损磨粒、疲劳磨损磨粒、滑动磨损磨粒、球形磨粒、氧化磨损磨粒、切削磨损磨粒6种磨粒作为研究对象,基于yolov5深度神经网络模型对复杂油液环境下的异常磨损磨粒进行分割与识别。结果表明：基于yolov5算法的磨粒智能识别模型能够实现复杂环境下多目标、多类型磨粒在线实时识别,其识别速度和准确率基本满足油液在线监测需求,为装备在线图像可视铁谱技术工业化应用提供了技术支撑。     

油液监测技术在推土机变速箱故障诊断中的应用

综合采用理化性能分析、铁谱分析和原子光谱分析技术等多种油液监测分析技术,对SD16型推土机变速箱润滑油的油品状态、油液中磨粒的大小、形貌及元素种类、含量等进行分析。确定变速箱合理的换油时间,并判断变速箱的磨损部位及磨损状态,为研究变速箱关键零部件的磨损规律打下基础。     

基于在线油液监测的海上钻井平台发动机故障报警预测

在线油液监测表征机器异常磨损状态信息是设备故障诊断技术的核心和瓶颈。针对中海油深圳分公司西江302海上钻井平台目前存在的油液离线检测方式不能及时反映润滑状态等问题,对海上钻井平台5台发动机组开展油液在线实时监测。介绍在线监测系统平台的组成和在线监测的实施方案。针对实时监测出现的油液中大磨粒超标故障报警,结合离线铁谱分析证实监测结果的准确性。     

颗粒污染的双离合变速箱磨粒分析与故障评估

对发生液压阀卡滞的双离合变速箱油液进行磨粒分析，利用铁谱分析仪收集分析油液中磨粒特征，发现铁谱片收集的磨粒尺寸较小，对非铁磁性磨粒的收集能力较弱。为了实现对油液中大粒径磨粒和非铁磁性磨粒的分析，提出一种油液磨粒的综合检测方法。该方法首先利用激光粒度分析方法得到磨粒粒径分布图，从而判断油液中是否存在异常粒径颗粒，再通过滤膜谱片技术收集大粒径磨粒，并通过光学显微镜初步判断颗粒的磨损类型和种类，最后通过X射线荧光光谱分析和扫描电镜-能谱分析方法确定磨粒的具体元素成分，确定磨粒的种类。实例分析结果表明，该方法可有效判断双离合变速箱油液中引起液压阀卡滞的异常粒径磨粒的来源、零部件的磨损类型和磨损程度，也能确定磨粒的物质成分，为变速箱故障预防和产品改进提出了新方法。     

基于GMR磁传感器的油液铁磁性磨粒在线监测实验研究

为实现对油液中铁磁性磨粒的在线监测,设计搭建一套在线监测装置;基于GMR磁传感器芯片可有效检测微弱磁场的特点,利用GMR磁传感器监测单个铁磨粒被磁化后的剩余磁场;采取"模拟在线"的形式,从GMR磁传感器输出的磁场信号中获取磨粒信息。通过优化装置和试验参数,研究温度、磨粒运动速度对测试系统输出结果的影响,探讨传感器的磨粒检出能力及检出结果的一致性。试验结果显示:在95℃以内的温度和5 cm/s以内的磨粒运动速度条件下,传感器的输出值基本不受影响;运动速度一定时,装置对不同粒度的磨粒输出一致性良好。试验初步表明了GMR磁传感器可用于油液铁磁性磨粒的在线监测,可有效检测出尺寸在75μm以上的铁磨粒。     

铁量仪及其在坦克状态监测中的应用(上)

一、油液含铁量检测技术现状 传统的油液含铁量检测采用光谱技术,现已比较成熟,能方便地检测出油液中各种金属元素的含量,而且有较高的测试精度,如国内引进的FAS-2C油液光谱仪。由于光谱仪只能测定油液中小于5微米的铁磨粒含量,因而对机器在异常工作期产生的大磨粒(一般大于10微米)缺乏检测能力。近十年来油液含铁量检测技术有了较大的发展,70年代美国研制的铁谱仪为分析油液中磨屑提供了一种新手段,但铁谱技术在完成油液含铁量的定量检测方面却不很理想,其定量误差一般在10％以上。为克服这些弱点,国外又发明了直读铁谱仪、旋转铁谱仪等,并将光强定量技术改进为磁矩测量技术,提高了测试精度,但仍不够理想。     

新型油液在线监测集成装置

油液在线监测是目前装备润滑磨损状态监测技术发展的重要方向,而监测仪器的开发是这一监测诊断技术研究热点。针对现代远洋船舶流动性工作特点及机械润滑磨损状态监测实时性要求,开发一套集油液磨粒监测和黏度检测的在线监测装置。装置具有结构紧凑、尺寸小、安装方便等特点。调试试验分析表明,该集成装置具有良好的稳定性,能快速实现油液磨粒含量、黏度趋势分析及超限报警。该油液在线监测装置的集成实现,为后续集成如水分、颗粒计数指标以及温度、压力等状态参数提供了研发基础。     

油液监测技术的应用实践

油液监测技术包括对油液本身的物理化学性能分析和对油液中磨粒分析技术两大部分：润滑油的理化性能分析包括油品的衰化程度、油液添加剂的损耗程度、油液污染程度和油液中磨粒分析包括化学成分、浓度含量、尺寸大小、几何形貌。油液监测技术适用于任何具有封闭或半封闭润滑系统的机械设备。可实现设备按质换油、延长润滑油的使用期限、诊断设备故障、实现预知维修、新油品的性能评价等。     

电感式油液磨粒传感器系统设计

油液中的磨粒可反映发动机等设备的磨损状况,为实现油液金属磨粒的在线监测,基于电磁感应原理建立了三线圈传感器的数学模型,通过仿真分析传感器最佳结构参数(内径、间隙、宽度等),利用相干解调模型提取磨粒信号,并分析磨粒信号产生原理.系统采用多层屏蔽结构,可有效减少外部的磁场干扰,设计的传感器检测系统接入风机齿轮箱油路进行相关试验.试验结果表明,本系统可对磨粒信号进行有效提取,且磨粒信号同时受磨粒速度及磨粒尺寸的影响,可在流量为1～18 L/min的工况下实现187 μm铁磁性金属磨粒和578 μm非铁磁性金属磨粒的检测,后续可结合BP神经网络对油液金属磨粒各特征参数进行自适应判别,对今后油液磨粒在线监测设备的开发提供了理论支撑及技术支持,为机械设备故障诊断提供重要依据.     

一种基于磁力测量的油液铁磁性磨粒监测新方法

针对润滑油中铁磁性磨粒常用监测方法存在的缺点,提出采用磁力测量方法来进行油液铁磁性磨粒的总量监测。分析该方法的测量原理,设计相应的实验装置。实验结果表明,在强磁场作用下,油液中铁磁性磨粒含量与产生的磁力有很好的线性关系,用磁力法监测油液中铁磁性磨粒量是可行的。磁力法对油液中铁磁性颗粒的含量非常敏感,且不受磨粒大小的影响,是一种快速有效的油液铁磁性磨粒监测新方法。     

设备磨损的直读铁谱分析软件

迄今为止,铁谱监测主要有三种获取磨粒浓度的基本手段,即直读读数法、铁谱片光密度读数法和铁谱片磨粒图像分析法.铁谱片光密度读数法操作复杂,数据重现性差,定量精度低;铁谱片磨粒图像分析法需要专用设备和研制相应的处理软件,实用不多,目前应用普遍且定量分析效果较好的仍然是直读铁谱读数法.人们在传统的手工处理直读铁谱读数,提取磨粒浓度信息和磨损状态特征的基础上,积极地积累数据和开发直读铁谱分析计算机程序.例如,1989年美国SOHIO公司的Ferrotrend.和1994年我国北京铁路局科研所的Ferrobase,都是专门用于处理D_1、D_s值,具有建立磨粒浓度基线值和判别被监测设备当前磨损状态的功能.人们重视获取油液监     

工程机械诊断技术讲座第九讲油液分析与状态监测

油液分析技术包括油液本身物理化学性能分析和油液中不溶性物质的分析。润滑剂的性能与状态直接影响机器摩擦副的磨损状态,对磨屑与污染物的检测是监测摩擦副本身工作状态的手段。通过油液分析监测和诊断工程机械故障情况,无需拆机或安装传感器,易操作,信息量大,但需要有一个抽取油样和信息反馈的较严密的管理体系,还要建立一个数据库,以完成大量数据的处理和应用。 １．油液分析原理 利用油液分析技术进行工程机械状态监测与诊断的工作流程如图１所示。油液分析内容主要有以下５项。 （１）油液理化性能的监测 检测油的粘度、水分、…     

油液在线监测系统的设计与实现

机组设备常规油液检测为定期抽取润滑油进行离线实验室检测，但检测周期长且检测结果滞后于机组当前润滑状态，无法有效判断机组当前实时润滑状态，追溯故障原因。开发了油液在线监测系统，简述了其软件应用架构和硬件设备结构组成。通过黏度、水分、污染颗粒、铁磁磨粒等传感器对机组油液数据进行实时采集，在应用服务器利用Python数据分析脚本对采集数据进行数据诊断、数据分析、故障报警，最终由浏览器和手机端完成监测数据和诊断分析结果的可视化显示。所设计的系统实现了数据显示、历史报警、趋势分析、对比分析、诊断分析、离线数据等功能，能够实时监测、诊断、预判机组设备润滑故障的发生，提升润滑故障响应效率，提高检测信息化、数字化和智能化。