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1、油液监测与故障诊断 西北工业大学 1999、2000年，ISO 公布的两份关于“机器 状态监测和诊断”的文件中把油液分析、性能 分析、红外热分析、振动分析、电机电流分析 列为机器状态描述的五大技术手段，适用于大 多数工业的预知检修。 油液监测技术 通过分析被监测设备在用油( 或工作介质)的性能变化和携带的磨损微粒情况 ，获得机器的润滑和磨损状态信息，评价机器的 工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件 的技术 分析对象：汽轮机润滑油、抗燃油、绝缘油 一、基本概念 油液状态监测的意义 1）用于研究设备中摩擦副的磨损机理、润滑 机理、磨损失效类型等； 2）通过对在用油品的性能分析及油液的污染 程
2、度判定，为确定合理的磨合规范及合理的换油 期提供依据。 油液监测的实施程序 （1）选择监测对象，制定合理的油液监测技术和方案 ； （2）选取抽样； （3）制备检测油样； （4）利用检测仪器定性、定量测定检测油样有关参数 ； （5）处理与分析检测数据； （6）根据数据处理分析结果，判断设备磨损状态。若 有异常，还需判断异常部位、异常程度及其原因，并预 报可能出现的问题。 （7）提出改进设备异常状况的措施。 离线监测 在线监测 二、油液监测技术原理 油液变质和油品质量劣化原因： 1）高温、高剪切、氧化、硝化、硫化等作用和反应 测量粘度变化、含水量、酸值、闪点变化等； 油品劣化程度超过过一定限度，及
3、时换时换 油 2）油液中添加剂剂的消耗和变质变质 测测定添加剂剂含量； 添加剂含量减少，及时补充 润润滑系统统中的颗粒来源： n 机械设备中摩擦副做相对运动产生磨损微粒 n 机械负荷、压力与温度的作用而生成微粒 n 空气和其他污染中夹带的污染物微粒 不同的磨损过程（跑合期、正常磨损期、严重磨损期 ）产生的磨粒有不同的特征（形状、尺寸、表面形貌、 数量和粒子的分布），反映不同的磨损失效类型（粘着 磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损等），根据 颗粒的材料和形态不同就可以诊断出磨损部位和原因。 加速磨损正常运行阶段磨合阶段 时间与金属磨损量的关系 金属磨损量 ABC （一）油液监测内容： n 油
4、品分析 n 污染物分析 n 磨损颗粒分析； 三、油液监测技术 1、油品分析 （1） 油品理化性能指标监测 从油液本身的品质的角度出发，分析各 项物理和化学指标是否符合标准，油品是否裂 化变质，从而推测出部分设备状态信息。 主要目的：监控油品质量，确定换油周期， 保 证正常润滑。 典型的油液状态指标： 粘度水分含量 TAN（总酸度）固体颗粒总含量 TBN（总碱度）闪点 机械杂质铜腐蚀 抗泡沫性抗乳化性。 理化性能特征分析 颜 色： 反映油精制程度和稳稳定性，可以大致 估量其氧化、变质变质 和受污污染情况 被污染或被氧化，颜色变深 粘 度：反映油品油性和流动性。 氧化、不溶物增加，粘度增加 低粘度
5、油品或水渗入、高分子 聚合物受剪切力变化，粘度降低 闪 点 ：反映油品蒸发性，着火危险险性的指标标 油品被燃物稀释或高温裂化， 降低 总总酸值值：新油表示精制深度，或添加剂剂加入 量；旧油表示氧化变质变质 的程度 被氧化产生酸性物质，总总酸值值 升高 总总碱值值：高碱量油品污染，总总碱值值升高 高碱度添加剂损耗、水分渗入 ，总总碱值值降低 水 分：反映油品品质。 系统泄漏或空气中的水分凝结 导致油品中有水 理化性能指标监测： 水分仪、粘度测试仪、酸碱 度测定仪、闪点测定仪等 红外光谱技术定量测试在用 油的氧化值、硫化值、硝化值、积碳、水分 、乙二醇、燃油稀释度等参数 理化性能监控润滑油过程：
6、1、定期抽取油样； 2、选定测试参数，以时间为横坐标，以 测试值为纵坐标，得到一条曲线； 3、通过曲线的突变点可以判断是否需要 更换润滑油或进行设备检修。 2、污染度监测分析 污染主要来源： 1）在摩擦热的作用下油品本身氧化产生树脂类不 溶物、胶质、高聚物、积炭等污染杂质； 2）运动摩擦副产生的固体金属颗粒或由于设备泄 漏带入空气中混杂的粉尘、砂石、金属碎屑等 危害：加速设备磨损 污染度的测量：颗粒计数法、红外光谱技术 铁谱技术 3、磨损颗粒的监测 油样中可获得磨损颗粒的信息： （1）磨屑的浓度和颗粒大小反映设备磨损 的严重程度 （2）磨屑的大小和形貌反映磨屑产生的原 因，即磨损发生的机理 （
7、3）磨屑的成分反映磨屑产生的部位，亦 即零件磨损的部位 综合以上信息判断机器健康状况 磨损颗粒元素的表征 硅：尘尘埃，不良的空气隔滤滤 铁铁：环环，衬垫衬垫 及一般部位的磨损损 铬铬：环环及衬垫衬垫 磨损损，漏水(含铬铬酸盐盐的抑制剂剂) 铜铜：止推环环，铜铅铜铅 或青铜轴铜轴 承 铅铅：铜铜/铅轴铅轴 承及铅喷溅铅喷溅 点 铝铝：活塞 钠钠及硼：水分处处理抑制剂剂 锡：青铜轴承 锌：含锌的添加剂 常用的磨损颗粒分析技术： 1）光谱分析法： 20kHz） 超声波检测检测 中，常用的频频率范围为围为 0.45MHz 超声波的基本波形 （1）声速 超声波在介质中传输的速度即介质的声 速，表示一秒钟
8、超声波等相位面所通过的距 离，与介质的密度和弹性性质有关。 超声波传播速度与介质本身的温度、弹性模 量、密度、泊松比、硬度等特性相关。 超声波在传传播过过程 中，其波束以某一扩扩散角从 声源辐辐射出去（与声源的直 径D、波长长有关 ） n 波束的半扩扩散角越小 ，其指向特性越好 n 声源直径一定时时，频频 率越高（波长长越短），指向 特性越好 超声波束的指向性 （2）指向特性 （3）超声波用于检漏的原因 n漏孔产生空载超声波 n超声波具有指向性，可追寻出产生源位置； n超声波很容易作阻隔或遮蔽，容易确认出产 生源； n噪音与超声波频率范围不同，可使用于噪音 环境； n超声波的变化可预知潜在的故
9、障； n超声波仪器操作简单 压力/真空系统示意图 超声波检漏仪原理图 功率放大 外差调频 滤波器 耳机 放大 A/D存 储 显示放大器传感器 真 空 泄 漏 部 位 超声波检漏仪探头，将接收到的空载超声波信号换 为人耳可听见的声波信号由专用的耳机和仪器显示 ULTRAPROBE9000超声波多功能探测仪 四、氦质谱检漏原理 基本原理： 质谱分析室（真空）：电离盒中气体分子受到由 炽热灯丝发射出来的电子流的轰击带正电荷的 离子负电场吸引飞向引出板（磁场场作用下将按 圆圆形轨轨道运动动 ）根据质质荷比分离成很多束离 子流（质谱质谱 ）产产生离子流的讯讯号输输出 正离子飞向引出板 离子束运动轨迹 离
10、子流讯号输出 HLT氦质谱检漏仪 （1）喷吹法：将被检容器抽空并和仪器连接，用氦气流 在待检焊缝上喷吹 （2）氦罩法：把待检检容器焊缝焊缝 用氦气罩分段罩起来， 然后把罩内抽成真空，再充入氦气 （3）吸氦法：将被检检容器抽空后充入一定气压压的氦气 ，用与仪仪器相连连的特制吸嘴在焊缝焊缝 上探索，当吸嘴对对着 漏孔时时，从漏孔漏出的氦气被吸嘴吸进仪进仪 器 （4）探漏盒法 ：将探漏盒扣紧紧在焊缝焊缝 上，将盒内抽空 ，在与盒相对对的另一表面喷喷吹氦气流 氦质谱检质谱检 漏方法 五、典型泄漏故障 1、真空系统泄漏 泄漏点：法兰、汽封、管道、阀门、门杆、焊缝等 原因：* 汽轮机高低压轴端泄漏； *
11、轴封冷却器下多级水封破坏或水封 高度不够； * 低压缸结合面不严； * 法兰处泄漏； * 汽机疏水扩容器产生裂纹； * 凝汽器铜管振动、腐蚀出现裂纹； * 给水泵汽轮机排汽系统的泄漏； * 阀门内漏等 2、锅炉泄漏 “四管爆漏”原因： n 燃用劣质煤使锅炉受热面磨损加剧； n 调峰机组升降负荷频繁，导致炉管热疲劳； n 超温累积引发爆管（煤质变化频繁、火焰中心上移、 设计不合理、再热器事故喷水量过大等）； n 烟气流通部的设备设计布局或结构不合理，使某些部 位烟气走廊烟速增大，加剧了冲刷磨损； n 给水品质不合格，造成省煤器管受腐蚀； n 材质热疲劳等。 2、锅炉泄漏 热热气泄漏原因： n 阀
12、门或接头泄漏； n 锅炉及输热管道保温效果差或破损； n 高温省煤器或热交换器内侧保温材料劣化和损伤脱落 ； n 烟囱内壁破损损等 3、变压器泄漏 变压变压 器套管头头部、储储油柜的隔膜、安全气道的玻璃、 焊缝焊缝 砂眼以及密封面等 4、发电机漏氢 n密封不严； n操作不当 （油压调节压调节 不当 、密封油源切至压压力 润润滑油不及时时等） 5、加热器泄漏 n加热热器铜铜管加工的应应力腐蚀蚀； n铜铜管在蒸汽冲击击下振动动的疲劳劳腐蚀蚀； n高压压加热热器疏水管磨损损、侵蚀（闪蒸）泄漏 6、避雷器泄漏 密封性能不良 7、断路器泄漏 接触面不严严或密封垫垫老化 8、冷却器泄漏 n 铜管与承管板胀接不良，承管板腐蚀后产生间隙； n 焊接剂未清除干净造成腐蚀； n 冷却水质差，产生腐蚀磨损使铜管变薄。 9、电气设备泄漏 n 高压配电箱的电弧、部份放电或漏电； n 电缆漏电； n 高压电容器泄漏； n 高压变压器泄漏； n 高压开关管、高压开关在连箱泄漏； n 绝缘绝缘 装置泄漏； 谢 谢！
