柴油机油液分析与故障诊断.docx
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1、柴油机油液分析与故障诊断柴油机油液分析与故障诊断 摘要 机械设备状态监测及预知维修技术是机械设备现代管理的主要内容。随着现代生产的高速发展,其重要性也日益突显。现代生产的连续性和自动化特点,对机械设备的安全可靠运行提出了更高的要求,要求机械设备不出现故障,如果有故障隐患能够及时发现,及早采取有效措施,不至于发生大的事故。铁路机车就是具有这一特点的设备,所以开展机车柴油机的故障诊断具有积极的现实意义和经济效益。 在此次的毕业设计中,通过查阅大量的文献,从零开始学习油液分析技术的方法、手段和仪器设备等,主要学习了铁谱分析技术和光谱分析技术的优缺点及其技术状况。在对油液分析技术基本了解的情况下,结合
2、实例分析对油液分析做进一步的学习和总结。本文结合机车柴油机润滑系统的特点,根据金属元素在机车柴油机的分布,运用光谱分析技术对机车柴油机的故障点和故障类型做出判断,并简单分析了光谱分析的元素参考限值的规律;学习对铁谱图像的识别,了解机械的磨损类型,再结合机车柴油机摩擦副的特点,运用铁谱分析技术对机车柴油机的磨损情况做出判断,以期能对机车安全状况做一个正确的判断。 关键词:机车柴油机;润滑油;磨损;光谱分析;铁谱分析 I Diesel Engine Oil Analysis And Fault Diagnosis Abstract Mechanical device condition monit
3、oring and preventative maintenance are the main content of modern management of machinery.With the rapid development of modern production,they become more and more important.There is a higher requirement for safe and reliable operation of mechanical equipment from the continuity and automation chara
4、cteristics of modern production. It is required that mechanical equipment have to accident,hidden faults be discovered in time,effective measures be adopted early to avoid any major accident.Railway locomotives have such kinds of characteristics.It is therefore full of practical significance and ecn
5、omic benefits to do fault diagnosis of locomotive diesel engines. In the graduation project, I adopted an extensive literature to understand methods, means and instruments and so on of the Diesel engine oil analysis from scratch, major learned the Advantages and disadvantages of ferrography and spec
6、troscopy and their technical condition. After I have a basic understanding of the oil analysis, binding instance on oil analysis further learning and summary. The article combined the characteristics of locomotive engine lubrication system, according to the metal elements in the distribution of loco
7、motive diesel engines, applyed spectroscopic techniques on the failure points and fault types of locomotive diesel engine to judge,and analysis simply the law of spectral analysis of element reference limits; The article learned on the iron spectral image recognition, Understanded the mechanical wea
8、r type,and combined with the locomotive diesel engine friction characteristics,used ferrography on locomotive diesel engine wear to have a judgment, in order to be able to do security situation on the locomotive. Key words: locomotive diesel engine; Lubrication oil; Wear; Spectrum analysis;Iron spec
9、trum analysis II 目 录 摘要 . I Abstract . II 1 概述 . 1 1.1 机油油液分析的目的和意义 . 1 1.2 设备故障诊断的目的和意义 . 1 1.3 机油油液分析方法的确定 . 1 2 油液分析技术的应用及技术现状 . 3 2.1 光谱分析技术的应用及技术现状 . 3 2.1.1 光谱分析技术的特点 . 3 2.1.2 光谱仪的类型 . 3 2.1.3 光谱分析技术的现状 . 3 2.2 铁谱分析技术的应用及技术现状 . 4 2.2.1 铁谱分析技术的特点 . 4 2.2.2 铁谱仪的类型 . 5 2.2.3 铁谱分析技术的现状 . 6 2.3 润滑
10、油理化指标分析及技术现状 . 7 2.3.1 定性分析 . 7 2.3.2 定量分析 . 7 3 机车柴油机简介及其润滑系统 . 8 3.1 本文的分析对象 . 8 3.2 机车柴油机简介 . 8 3.3 机车柴油机的润滑系统 . 8 4 光谱分析技术的分析 . 10 4.1 金属元素在机车柴油机的分布简介 . 10 4.2 光谱分析技术对机车柴油机故障诊断中的应用 . 10 4.3 光谱分析技术实例分析 .11 4.4 光谱分析元素含量参考限值的分析 . 13 5 铁谱分析技术的分析 . 15 5.1 机车柴油机的主要摩擦副 . 15 5.2 铁谱图像的识别 . 16 5.2.1 内燃机的几
11、种磨损类型 . 16 5.2.2 内燃机产生的典型磨粒 . 17 5.3 铁谱分析技术的实例分析 . 20 6 结束语 . 22 6.1 总结 . 22 6.2 展望 . 22 谢辞 . 23 参考文献 . 24 附录A:外文资料英语原文 . 25 附录B:外文资料译文部分 . 29 华东交通大学毕业设计 1 概述 1.1 机油油液分析的目的和意义 润滑的目的在于用第三种物质(液体、气体、固体等)将两摩擦表面分开,避免两摩擦表面直接接触,减少摩擦和磨损。众所周知,摩擦磨损是造成机器零部件失效的三种主要形式(磨损、腐蚀和断裂)之一;是降低机器和工具效率、准确度甚至使其报废的一个重要原因。随着工业
12、生产的不断发展,人们愈来愈深刻认识到摩擦消耗了大量能量。有人统计,全世界有三分之一至二分之一的能量消耗在摩擦上。零件的磨损直接影响到机器的性能和使用寿命。据统计,大约有百分之八十的破损零件是由于磨损造成的。磨损失效不仅造成大量材料和部件浪费,而且可能导致灾难性的事故后果,如机毁人亡等。为了减少摩擦副间的摩擦和磨损,保证机器设备的安全运行,延长其使用寿命,可以对摩擦副间的工作表面进行润滑。正确的利用润滑是减少摩擦的一个有效途径。为了保证良好的润滑,就必须选择性能优越的润滑机油,并确定经济合理的换油周期,因此对设备润滑机油油液的分析愈来愈受到人们的重视。 1.2 设备故障诊断的目的和意义 世界各发
13、达国家设备维修体制从预防维修制向状态维修制发展,状态维修的基础是设备的诊断技术。机油油液的分析是设备诊断的手段之一。通过对各阶段机油油液进行分析,对设备的运行状态进行监测。因为机油中磨料的数量及特征和设备发动机的零部件的磨损状态密切相关,通过对机油中磨粒材料的尺寸、形状、浓度等进行分析,可对发动机磨损状况进行监测,由于机油中包含的磨损微粒携带着机械运动的大量信息,因此,对机油中的磨粒的监测和分析是判定机械设备运行状态,对其进行故障诊断的重要并且有效的办法。 目前,先进国家己广泛采用和推广机油状态分析及监测技术。实践证明,这种技术可以确保机械设备安全可靠运行,减少突发机械事故的发生率,并在节约维
14、修费用,减少环境污染,降低材料消耗等方面起到重要作用。同时对机器运行状态的正确判断,可使维修体制从定期计划维修及事后维修转向根据设备的运行状态而进行的状态维修。为企业带来巨大的经济效益,据日本有关资料,采用设备诊断技术之后,每年的维修费用可以减少百分之二十五至百分之五十,而故障停机时间减少百分之七十五。 1.3 机油油液分析方法的确定 机油油液分析技术是设备诊断技术的方法之一。实践证明,不同的磨损作用过程(跑合期、正常磨损期、严重磨损期),产生的磨料有不同的特征(形态、尺寸、表面形貌、数量和粒子的分布),它们反映和代表了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)。根据磨料
15、的材料和成分的不同,就可以分辨磨料的来源。因此,机油油1 李飞荣:柴油机油液分析与故障诊断 液分析技术对研究机械磨损的部位和过程,磨损失效的类型,磨损的机理有重要作用,而且也是在不停机、不解体的情况下对机械设备状态监测和故障诊断的重要手段。 一般的机油油液分析工作分为采样、检测、诊断、预测和处理五个步骤。采样必须要采集能够反映当前机器中各个零部件磨损状态的油液,使其具有代表性。检测是指对油液进行分析,测量油液中磨损颗粒的浓度及粒度分布,从而初步判断机器的磨损状态。当判定属于异常磨损时,需要进一步诊断,确定磨损的零部件和磨损类型。预测是指采用一定的数学处理方法,预测机器在未来时刻内磨损状况变化的
16、动态趋势,计算处于异常磨损状态的机器部件的剩余寿命。确定对机器的维修方式,维修时间,确定是否更换零部件。 油液分析有很多分析方法,如光谱分析方法、铁谱分析方法及油品理化指标分析方法等。据文献介绍自XX年以来,利用铁谱、光谱和油的理化性能分析等方法,对50多台设备的液压系统进行了状态监测与故障诊断,事后通过系统拆检测量摩擦副摩擦和观察磨损表面形貌,对故障原因和磨损程度进行确认,对发生各类故障后出现异常磨损20台系统的诊断结果,进行了统计与评价,结果见图1-1。 准确率图1-1反映了几种监测方法的诊断效果及其对某类故障的局限性。在三种监测方法中,铁谱监测方法的平均准确率达70%,尤其对磨料磨损,其
17、准确率高达85%,而油品性能分析方法对于各类磨损故障的诊断准确率仅为20%。 有意义的是,对20例故障采用铁谱和光谱综合应用进行监测和诊断,则明显提高了诊断结果的可靠性,诊断正确率提高到92%,重要的是对于分析各类故障的原因以及采用何种措施等方面综合诊断技术提供了更为可靠的信息。综上所述,不同的监测方法对不同故障类型各有其特长与局限性,只有采用光谱技术、铁谱技术综合利用的方法,才能发挥各个方法的特点。 图1-1 油液分析统计直方图 2 华东交通大学毕业设计 2 油液分析技术的应用及技术现状 2.1 光谱分析技术的应用及技术现状 2.1.1 光谱分析技术的特点 光谱油液分析技术是一种用于预防性维
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