油液分析技术阐述

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油液分析诊断技术及其应用石油大学(北京)机电学院 樊建春 2002年9月

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工欲善其事，必先利其器石油装备的状态监测与故障诊断

技术，为石油天然气的勘探开发生产提供必要的设备安全运行保障。

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石油大学(北京)故障诊断研究中心油液分析 诊断技术 声发射 诊断技术 油液分析诊断软件开发 磨损图像分析与自动识别 直读式旋转铁谱仪开发 X-射线荧光能谱在线监测仪 便携式数据采集系统 振动故障诊断专家系统 套管磨损机理及预测 现代设备管理理论与方法 大功率柴油机故障诊断 车用发动机故障诊断 输油泵故障诊断 大型压缩机故障诊断

设备故障 诊断研究

振动分析 诊断技术油气管道 泄漏检测

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人员结构(平均36岁)½ Ê ° ¦ /¹ ¤Ì ± ¦ £ Ê º 5È Ë § Ê ° ¿ £ º 6È Ë

主要科研成果： 获奖项目 (部省级以上科技进步奖) 三缸泵工作状态分析 柴油机故障诊断专家系统 重大机电设备磨损状态监测专家系统 油液分析在机电设备故障诊断中的应用

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已完成的相关科研项目 国家攻关项目：2项 部级基金项目：4项 局级科研项目：5项

大型仪器设备B&K模态分析仪 声发射分析仪 油液分析系统 综合诊断试验台 高性能计算机 管道泄漏检测试验系统

拥有自主知识产权/已推广应用项目 大型柴油机故障诊断仪及专家系统 输油泵故障诊断仪及状态监测专家系统 油液分析仪及诊断专家系统

压缩机和泵机组故障诊断研究

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DFR2直读式旋转铁谱仪

铁谱图象分析系统

便携式机械故障诊断仪

油气管线泄漏检测系统

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目 录 油液分析诊断原理与方法 油液分析诊断软件系统 大功率柴油发电机组故障诊断 CNG/LPG发动机磨损状态监测 大型齿轮减速器故障诊断 大型压缩机/泵机组故障诊断

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一、油液分析诊断原理与方法

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油液分析技术：通过对运行设备在用润滑油的代表性样品检测与分析，获得有关油品性能指标 变化以及油中污染和变质产物的宏观或微 观物态特征变化信息，进而确定设备润滑 与磨损状态并诊断相关故障的技术。

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油液分析技术的发展 油液分析方法 1941年，油分析光谱(Baird公司),铁路机车磨损监控(美西方铁路) 1972年，直读/分析式铁谱仪，磨损产物的定量/定性分析 1985年，旋转式铁谱仪，高污染油液的铁谱分析 红外光谱仪、x-射线荧光能谱仪、在线监测仪

– 在欧美、日本等国家的应用： 国际磨损监控会议(1982): 从柴油机/汽轮机/压缩机到人

工关节研究 美国三军联合油液分析计划(JOAP),海湾战争(F16发动机监控) 丹麦海军：核潜艇；日本：炼化设备(出光)

– 在国内的应用： 80-90年代，铁路、船舶、煤炭、电力、石油化工等多个行业 铁谱、发射光谱、红外光谱及常规理化指标的综合分析

– 发展方向： 由在线监测、离线监测到近在线监测 图象识别、人工智能、远程诊断和虚拟现实技术的应用

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油液分析技术应用领域– – – – – 机械设备状态监测与故障诊断 润滑材料的改进与开发 典型摩擦副磨损机理研究 车辆污染控制 范围：往复机械/旋转机械

油液分析诊断技术的作用– – – – – 视情维修与风险检测的基本工具 润滑、磨损及相关故障诊断 确定最佳润滑剂(润滑油/润滑脂) 实现润滑监控、确定合理的换油周期 延长大修间隔，降低设备维修成本

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润滑油在使用过程中的变化 ——油液分析的基本依据 润滑油品质的变化： 变质与劣化的必然性 – 工作条件(压力、温度、剪切等)作用导致氧化变质 – 环境因素(大气、冷却液、燃油等)导致氧化或变质 – 添加剂(抗氧化、抗磨添加剂等)消耗 磨损产物介入：油中磨粒浓度随磨损状态而改变 – 金属表面磨损产物——磨粒混入润滑油中并循环 油中磨粒数量(平衡浓度):反映磨损程度的变化 油中磨粒的类型：与磨损机理相关 油中磨粒的成分及磨粒形态：与磨损来源相关

污染物介入：系统保护界面的缺失或破损 – 来自周围环境及相关系统的水分、尘埃、纤维、溶解物等

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某柴油机在用润滑油一年内的粘度和水分变化0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 1 2 3 4 5 6 Â · Ô Ý 7 8 9 10 11 12

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螺杆压缩机油中的磨损微粒

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离心式天然气压缩机油中的污染物

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燃油系

进排气系统