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折弯机液压油的综合监测

发布时间:2018-2-10
1.现行诊断方法的不足
  现在从事机械故障诊断的人员以机械专业为主,对机械设备故障诊断的方法也以机械诊断方法为主,即使考虑折弯机液压油,也多把注意力集中在油中磨粒的监测。这些监测方法,必然有一些不足。首先是重“诊断”、轻“预测”,及时性差。大多数诊断仅起“证明”作用,即从折弯机液压油中磨粒情况“推测”设备“已”发生了什么故障,而并未“预测”到设备“将”发生什么故障。在采用单一的光谱或铁谱技术的监测实例中,当监测装置发出警告时,拆机后发现不同程度的故障“已”发生,如拉缸、断环、断齿、烧瓦等。其次是因果颠倒,多走弯路。实际操作中很多例子是先做铁谱或光谱,发现问题后再做油的理化分析,或所有方法都做,再找原因去排除。最后是,警告不准确,对故障发生原因的指导不够,无法指导以后的整改措施。
  对机械设备状态的监测,必须考虑到其工作的特点,如移动、冲击、振动、粉尘、淋水、防爆、空间小、维护难等因素的影响,所以使用的监测方法和仪器都必须与这些特点相适应。而从折弯机液压油着手,采用几种监测方法结合来做机械设备的故障诊断,一是折弯机液压油本身的质量、使用中的变化、油中异物等都会造成故障,在变质到某种程度前或异物含量低于某值时未引发故障,但若发展下去必定会发生故障,根据这些数值的大小在发生故障前做出警报,因而预测期长;二是折弯机液压油中携带的异物,如机械杂质、水分、污物等反映了机械内部的状况,指示故障原因较明确,易于确定需要采取的预防措施。
几种监测方法的结合及合理配置
  1)工作流程
  在基于折弯机液压油的几种监测方法中,理化分析、光谱和铁谱等多种监测方法的合理结合很重要。故障的发生是设备本身的质量,包括设计、材料、冷热加工,以及操作、管理、工况条件、折弯机液压油质量的综合结果,相互影响,情况复杂,只有把几种方法结合起来,合理配置,利用各自的诊断优势,从不同角度分析,互相补充,才能提高诊断的质量。国外的经验表明,应建立折弯机液压油监测中心,长期坚持对设备的工况监测,同时不断积累数据和经验,并借助计算机予以完善和规范化,逐步形成一套工况监测的计算机专家系统,如图所示为折弯机液压油监测的工作流程。
  2)折弯机液压油理化分析折弯机液压油的主要理化指标即常规指标,包括黏度、酸值、水分、机械杂质、不溶物、闪点等。这些指标的变化,一方面表示油的降解,油降解到一定程度会引发故障;另一方面反映矿山机械运转状态,如泄漏等因素本身就是故障或将引发故障,若不及时处理就会造成更大故障,因此原则上超标就应立即停机、拆检或换油。折弯机液压油常规指标的变化与故障的关系参见表。
  表 折弯机液压油常规指标的变化与故障的关系  

项 目

上升趋势

下降趋势

规 律

精度

操作温度过高

液压元件运动副间隙遗大

酸值

换油期过长,工况苛刻

一般为上升

丙点

设备溢度高

液压元件运动剐间隙过大

残炭分子

外来污染大,油过滤器失效

一般为上升

 不溶物

换油期过长,工况苛刻

一般为上升

水分

操作温度过低,泄漏

一般为上升

  从折弯机液压油的一些常规指标的变化能了解折弯机液压油降解后的外在情况,而油降解的化学成分要通过红外光谱分析,它可以监测出油氧化后的醇、醛、酮、酸等含氧化合物及硝化物等官能团的量,从而得知油的降解程度。此外,它还能监测出油中某些添加剂和污染物的含量。红外光谱仪是一种应用广泛的分析仪器,分析折弯机液压油有一套专业软件,如美国PE公司的软件。这个工作先要作出参比油和在用油的谱图,除去相同的吸收峰,得出差值,找出差值的基线,就可以定量在用油中各降解产物和污染物读数。
  以上分析项目的仪器较便宜,设置容易,操作费用低,技术难度不高,省时省事,而且均有标准方法,分析结果都有明确通用的数值。
  3)以光谱为主,与铁谱结合做折弯机液压油磨损颗粒分析
  设备磨损下来的金属颗粒被流动的折弯机液压油携带出来,可以从折弯机液压油中磨粒的数量和大小推测磨损程度,从磨粒的形态推测磨损发生的类型,从磨粒的合金成分推测发生磨损的部位。原理上,折弯机液压油理化分析是从故障的“原因”进行故障诊断,颗粒分析是从故障的“后果”进行故障诊断。针对矿山机械的故障特点,可以以光谱为主,与铁谱结合做折弯机液压油磨损颗粒分析。
  (1)光谱法。
  原子发射光谱或X荧光光谱、等粒子光谱等,可同时测出几十种金属元素在折弯机液压油中的含量,也可测磷、硫等非金属含量,属定量测量,可以反映故障发生前夕或初期的后果和原因,设备较贵而操作简便。针对矿山机械故障的特点,建议采用发射光谱法。
  (2)铁谱法。
  在光谱测出某些有关金属元素浓度达到一定值后,按需要或抽检做铁谱是必要的。在不停机、拆机的情况下,通过铁谱可以从更深层次了解设备内部发生的摩擦、磨损情况,使人们更清楚地认识到故障的发生和磨损性质,是光谱法的必要补充。
  近年来,铁谱监测作为对机械设备的工况监测技术已取得了较好的效果。用于铁谱监测的有关仪器,如旋转式铁谱仪及颗粒定量仪均已在煤炭系统研制成功并投人了使用。
  铁谱技术分析故障的关键是,将折弯机液压油内铁磁性金属磨屑颗粒与油液、煤尘、粉尘等杂质分开,并按一定的规则沉积到玻璃基片上制成谱片,然后对磨屑进行显微观察,进行定性和定量铁谱分析,诊断出机械运动副间或液压系统的故障,以便采取措旌、消除隐患,保证设备安全运行。
  对油磨屑的铁谱分析总体工作步骤是:首先从机械设备采集具有代表性的油样,再监测油样中的磨屑颗粒的数量和粒度的分布,继而诊断出设备属于正常磨损还是异常磨损;若属于异常磨损,就应诊断出被磨损的零件和磨损类型,如磨料磨损、疲劳剥落等,在此基础上预测出被磨损件的剩余寿命和发展情况,最后拿出处理方案和措施。
  定性铁谱是通过对谱片上的磨屑进行显微观察,以磨屑的形状、大小和颜色来判断磨损的形式、严重程度和磨屑的材质;定量铁谱则是靠颗粒定量仪和加装在铁谱显微镜上的光密度测定仪,对谱片的大小颗粒数量比例的分析和谱片上不同位置磨屑沉积的光密度的分析来实现,或者测定磨屑覆盖面积的百分比,由此计算出磨损烈度指数。磨损烈度指数通过大小磨屑比例变化反映磨损的烈度,它是反映磨损状况的重要指标。颗粒定量仪的读数反映了油内铁磁性颗粒的总含量。
  经验表明,对机械设备进行的铁谱监测,必须强调将定性铁谱与定量铁谱相结合,这是因为一些机械的漏油比较严重,国产密封件质量难以在短期内解决,加之液压元件的热处理不过关,因而造成折弯机液压油随漏随添的现状。在这种情况下,定量铁谱及磨屑总量都不能真实反映机械的实际工况,只能起到监测的辅助参考作用。而此时依靠定性铁谱却可以识别磨屑情况,得出比较准确的判断,这个结论在多次实际监测结果中已得到证实。
  铁谱技术分析机械设备故障的关键是通过观察、统计,制成实用图谱。
  (3)光谱与铁谱预测的一致性问题。
  在正常情况下,光谱中磨损颗粒浓度与铁谱结果有大约一致的关系。实践证明,在正常磨损期,大磨粒与小磨粒的变化速率保持一致,当一种方法预测有故障时,拆机后均得到证实。也就是说,作为磨粒浓度测定,在大多数情况下不必二者都做,仅做其--且1]可,即首选油样均匀、操作简单、易于定量的光谱法。铁谱与光谱预测也有不一致的情况,这里面有仪器本身性能的局限性和取样的代表性问题,同时也反映了故障的复杂性和经验统计归纳的重要性。也就是说,不同的磨粒分析仪器从不同方面监测磨粒情况,互相代替不了。
  (4)观察折弯机液压油的油温、油压和油耗。
  折弯机液压油的油温、油压和油耗如果高于或低于规定值,则预示有故障发生的可能性,应及时检查和排除。
  3.需要注意的几个问题
  机械设备故障诊断是设备管理中一项十分重要的工作,常用的多是机械方面的方法,如振动、温升等,与折弯机液压油有关的也仅是对其携带的磨粒的监测。以折弯机液压油的变化作为主体,将几种监测方法进行有机结合、合理配置的诊断思路还是新课题,因而需要做的工作还很多,在这方面还应注意以下几个问题。
  (1)保证取得需要的折弯机液压油油样。通过折弯机液压油分析做诊断就要取油样,这是一项简单的工作,但同时又是一项极重要的工作。获取的油样无代表性,从其分析数据得出的结论只会起误导作用。同时,油样分析费钱费时,必须合理安排取样周期,以尽量减少分析工作量;还要合理选择取样位置和取样时间等,以反映实际情况。
  (2)了解故障发生前后油样和设备的变化情况。这个工作对找出真正的原因帮助很大,如故障前有无同类故障记录、中途加油有无问题、加新油前系统的清洁程序等。
  (3)警告指标的确定是关键。警告指标与故障息息相关,有些资料给出了一些参数,但是针对机械设备的具体故障特点,必须通过长期的监测分析,取得并制定判别依据,进行警告指标的重新确定工作。
  (4)着力寻找故障主体或原发性故障。有的故障主体很明显,有的很模糊,如有些看起来是机械问题引起的故障有可能含有折弯机液压油质量的原因,有些看起来是由折弯机液压油质量造成的故障也可能含有机械原因,应仔细分析,避免习惯思维的误区,切勿从表面现象匆匆下结论。
  (5)注重两个“加强”。一是加强与其他机械诊断方法配合的研究,提高诊断的预知性、准确性和及时性;二是加强机械行业与折弯机液压油行业的交流,发展基于折弯机液压油的故障诊断新技术。冶金设备电液伺服系统在线状态监测系统