润滑油中磨损金属元素分析应用解决方案 – 上海精谱科技有限公司
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    前言

    油液分为三类:润滑油、液压油、燃油。它们对装备起着非常重要的作用。如润滑油是发动机的“血液”,对发动机起着润滑、冷却、防锈、清洁和密封等多重作用,污染润滑油的污染物可能会堵塞油滤、油喷孔,使油压下降甚至供油不足;润滑油被氧化或硝化,会加速对摩擦副表面的腐蚀;润滑油粘度的变化,又会造成润滑性能下降;这些性能变化进一步引起各种发动机故障,如:发动机振动大、转速不正常、滑油消耗大、有杂音、发动机自动停车、抱轴、传动轴扭断等等。因此有必要对油液进行监测,对装备进行状态监控,提前预报故障,或进行故障诊断,提高装备的可靠性和维修水平。

    装备会出现不同形式的故障,其中以磨损最为常见。有关资料表明,有60-80%的装备损坏是由各种形式的磨损引起的。这是因为相互接触的两个机械零件,当发生相对运动时,不可避免地造成表面材料的不断损失和破坏。而机械系统中的油液会携带机械摩擦副磨损状态的丰富信息,通过油液分析技术对装备进行状态监测和故障诊断。 油液分析技术是通过分析被监测装备油液的性能变化和其携带磨损颗粒的信息,获得装备摩擦学系统的润滑和磨损状态,从而在装备的状态监测和维修管理之间建立起一座桥梁。

     

     

     

    润滑油中污染物的来源

    污染来源主要有以下几个方面:

    ① 加工工艺不同,原料不同,生产的润滑油成分(如胶质、沥青等化合物含量)也各不相同。

    ② 存贮、运输、添加油料的设备不清洁,造成油液污染。

    ③ 因存贮、运输、添加油料不注意,造成人为污染。

    ④ 滑油系统部件间相互摩擦生成的金属屑及滑油氧化生成的胶质和积炭。

    ⑤ 滑油与机械部件相容性差造成部件腐蚀,生产腐蚀产物。

    ⑥ 发动机生产、修理过程中,因清洗不干净,残留在润滑油系统中污染物。

     

     

    一般装备中磨损元素的来源

    润滑油中的金属成分一般有3种类型:磨损元素、污染元素和添加剂元素,而在磨损故障诊断中,主要关注磨损元素的变化规律,对于油液品质分析时,则更关注外界污染元素和添加剂的损耗。具体分类如下:

    1. 铁: 机体、缸套、阀门、活塞环、轴承、轴承环、销子等。
    2. 银: 轴承保持器、柱塞泵、活塞销等。
    3. 铝: 衬垫、垫片、垫圈、轴承保持器、行星齿轮等。
    4. 铬: 表面金属、密封环、轴承保持器等。
    5. 铜:推力轴承、油冷器、齿轮、阀门、垫片等。
    6. 镍:轴承材料、阀类材料。
    7. 铅:轴承材料、密封件。
    8. 硅:空气带进的尘土和添加剂。
    9. 锡:轴承材料、衬套材料、活塞销、活塞环、油封等。
    10. 钠:冷却系统泄漏、油脂。
    11. 锌:添加剂、黄铜部件、油脂。
    12. 锰:阀、喷油嘴,排气和进气系统。
    13. 钙:油添加剂、油脂。

     

    油液分析检测技术的功能及作用

    油液分析检测技术是基于这样一个事实:由于机器零件摩擦副的相互作用,将产生细小磨损颗粒,这些磨损颗粒在润滑系统的作用下悬浮于油液中,磨损下来的颗粒蕴含着设备磨损状态的重要信息,如果能有效地分析出这些磨损颗粒的种类、数量、成分及其变化规律,就可以判断机械零件摩擦副的磨损状态。

     

       油液分析的基本功能

    油液分析是通过对装备的油液系统:润滑系统、液压系统、燃油系统取样分析。来诊断装备及油液状态的有效手段。它类似于医生根据人体体液如血液等化验分析结果,诊断人的健康状况。通过油液分析可以实时监控机器的状况,为装备的运行、维护和管理提供准确的第一手数据。

     

    通过油液分析对装备进行监控,可以实现如下功能:

    ① 装备的故障诊断:通过各种界限值,预报可能的异常磨损和故障,避免发生重大事故,降低故障率;对装备进行状态监测,提高运行安全性,减少意外停机时间,提高装备可用度。这是油液分析监测最主要的功能。

    ② 正确确定油液的使用期限。 影响油液换油的因素主要有油液本身质量、燃油的含硫量、工作环境、油耗量等。通常换油的方式有定期换油和按质换油,定期换油有两种弊端:如果换油过晚,可能导致机器损坏,造成重大损失;如果换油过早,本来可以继续使用的油液作为废油处理,造成油料浪费。

    ③ 研究磨损规律和探讨磨损机理,了解材料种类、热处理方法及加工精度等方面的改进效果,为改进设计提供依据。

    ④ 正确规定装备的磨合规范。以往的磨合规范大多数使用经验数据,缺乏科学依据。在台架试验中采用油液分析技术,可以科学地确定磨合规范,有效地缩短磨合期,节约资源。

    ⑤ 判定油液的污染:水以及沙尘进入油液对装备有很大的危害,通过油液分析监测可以检测油液的污染程度,以便及时采取对策。

    ⑥ 了解油液中添加剂的损耗情况,从而可以及时补充添加剂或者更换新油。

    ⑦ 正确制定装备大修周期,节省维修费用,较少备件库存,大幅度降低运行费用,延长装备的使用寿命。

     

     

     

    EDX-300 型润滑油磨损金属专用X荧光贝博手机app

     

        EDX-300 型润滑油磨损金属专用X荧光贝博手机app是先进技术水平的高精度X荧光贝博手机app。它主要用于测试轮船、车辆、机械等发动机、螺旋桨、轴承、齿轮箱中润滑油磨损金属元素及添加剂元素的快速准确分析,可以分析其中的Ca、Fe、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、Mo、Ag、Sn、Cd、Ba、S、P等各个元素的含量, 100秒完成全部元素的快速测定,分析元素含量范围可以从PPM级到纯元素,不需要复杂的制样过程。也可以用于原油、汽油、柴油、渣油、重油等石油产品中的硫含量检测。

     

    EDX-300润滑油磨损金属专用X荧光贝博手机app满足如下国内外标准:

    满足:  ASTM D6595-00(2011) 用润滑油和液压传动油中磨损金属和污染物测定法 的误差要求。

    GBT 17040-2008 石油和石油产品硫含量的测定 (能量色散X射线荧光光谱法)2008-08-25

    D4294-023 ASTM石油产品硫含量测定法(能量色散X射线荧光光谱法、美国国家标准)2003-11-01

    D6445-99 ASTM汽油中硫含量测定法(能量色散X射线荧光光谱法、美国国家标准)2004-01-01

    ISO 8754 石油产品硫含量测定(能量色散X射线荧光光谱法、国际标准)  2003-07-15

    ISO 20847-2004 石油产品 汽车燃料油中的硫含量测定 (能量色散X射线荧光光谱法、国际标准)2004-03-15

     

     

     仪器特点  
    1. 测量元素范围:从硫(S)到铀(U)。
      B. 元素含量分析范围: ppm—99.99%(不同元素,分析范围不同)。
      C. 同时分析元素:一次性可测几十种元素。
    2. 测量时间:60秒-200秒。
    3. 样品类型:润滑油、原油、汽油、柴油、及其它各种粉末、橡胶、固体等。
      F. 最低检出限:Fe、Pb、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Mo、Ni、Cu、Zn、Ag、Sn、Ba等元素<3ppm。
    4. 采用一体化工控嵌入式计算机,触摸屏操作,嵌入式微型打印机,方便使用。
    5. 带有条码扫描器,可以对不同轴承位置取样后进行条码编码,扫描后自动录入计算机,生成样品编号。
    6. 仪器配有固定地脚,可以适用于轮船、车辆等移动载体上安全使用。
    7. 先进的仪器漂移修正,确保仪器长期稳定。
    8. 技术精度高、稳定性好、故障率低。
    9. 采用多层屏蔽保护,辐射安全性可靠。
    10. Windows中文应用软件,独特先进的分析方法,完备强大的功能,操作简单,使用方便。

     

    仪器的技术特性及参数
    1 技术特性
    1. 样品类型为油品、液体、粉末、橡胶、固体等。
    2. 高效长寿命X光管,指标达到国际先进水平。
    3. 电制冷Si-PIN探测器,高分辨率,高计数率,良好的能量线性、能量分辨率和能谱特性,高峰背比。

    D.高信噪比的电子线路系统。

    1. 四个自动滤光片,软体自动切换,满足各种测试方式的应用,降低分析元素附近的背景强度,提高分析检出限。
    2. 多参数线性回归方法,使元素间的吸收、增强效应得到明显的抑制,提高分析准确度。
    3. 高效三维散热系统:大幅度提供仪器的可靠性、稳定性。
    4. 辐射安全系统:隐蔽式设计、软件、硬件三重射线防护系统。
    2 技术参数
    1. 分析元素:Ca、Fe、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、Mo、Ag、Sn、Cd、Ba、S、P等各个元素的含量。
    2. 分析检出限:<3ppm。
    3. 高压电源:+50kV 1000μA
    4. 探测器最佳分辨率能达到145eV。
      E. 工作环境:温度为温度 10~30℃ 湿度 ≤85% (不结露)。
      外观尺寸:550×416×253mm 。
    5. 电源:AC 220V~240V、50Hz
    6. 额定功率:200W
    7. 重量:约25KG.

     

     

     

    RH300贝博手机app与其它光谱仪

    测试润滑油磨损金属元素的性能比较

     

    特征指标
    火焰原子吸收光谱(FLAAS)
    石墨炉原子吸收光谱

    (GFAAS)

    转盘电极原子发射光谱

    (RDE-AES)

    电感耦合等离子体原子发射光谱

    (ICP-AES)

    X射线荧光光谱仪(RH300)
    检测极限
    很好
    极好
    极好
    满意
    检测精度
    1%
    3-10%
    3%
    1%
    1%
    大颗粒分析

    (>10μm)

    不能
    不能
    不能
    不能
    线性相应范围
    20-30
    10-20
    20-30
    40-60
    40-60
    样品预处理
    需要
    需要
    不需要
    需要
    不需要
    样品测量后
    损坏
    损坏
    损坏
    损坏
    不损坏
    分析时间(分)
    2-4
    20
    1
    1-2
    1-5
    操作难易
    简单
    复杂
    最简单
    复杂
    简单
    环保性
    差(需安装排气设备)
    差(需安装排气设备)
    差(需安装排气设备)
    差(需安装排气设备)
    可移动性
    不能
    不能
    不能
    不能
    消耗品
    乙炔,空心阴极灯,溶剂
    氩或氮气、石墨炉,,空心阴极灯,溶剂
    石墨电极
    氩,溶剂
    性价比
    是否常用
    不常用
    不常用
    常用
    不常用
    常用

     

     

     

     

     

     

     

    应用实例
    1. 润滑油中磨损金属元素及添加剂元素的测定

    EDX-300型润滑油磨损金属专用X荧光贝博手机app可用于快速检测润滑油中的磨损金属元素及添加剂元素的含量,如Fe、Ca、Ni、Cu、Zn、Pb、Mo、Ti、V、Cr、Mn、Ag、Sn等元素,检出限小于3ppm。

    下图是润滑油中的磨损金属元素及添加剂元素的测量谱图实例:

    润滑油中磨损金属分析结果对比实例:

     

    样品

    名称

    分析方法
    Ca
    Fe
    Ti
    V
    Cr
    Mn
    Ni
    Cu
    Mo
    Zn
     

    Pb

    RB0
    x荧光
    1.19
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.46
    1.04
    0.34
    标准值
    0.10
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    误差
    1.09
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.00
    0.46
    1.04
    0.34
    RB42.8
    x荧光
    46.16
    50.62
    41.85
    40.03
    47.84
    48.79
    44.91
    48.30
    41.93
    48.50
    46.7
    标准值
    42.80
    42.80
    42.80
    42.80
    42.80
    42.80
    42.80
    42.80
    42.80
    42.80
    42.6
    误差
    3.36
    7.82
    -0.95
    -2.77
    5.04
    5.99
    2.11
    5.50
    -0.87
    5.70
    4.1
    RB90
    x荧光
    96.51
    91.43
    82.56
    83.64
    83.87
    89.39
    87.57
    92.64
    87.64
    89.74
    93.40
    标准值
    90.00
    90.00
    90.00
    90.00
    90.00
    90.00
    90.00
    90.00
    90.00
    90.00
    90.0
    误差
    6.51
    1.43
    -7.44
    -6.36
    -6.13
    -0.61
    -2.43
    2.64
    -2.36
    -0.26
    3.40
    RB316
    x荧光
    306.52
    307.20
    312.33
    312.95
    313.72
    309.57
    307.09
    307.67
    308.56
    302.54
    305.51
    标准值
    316.00
    316.00
    316.00
    316.00
    316.00
    316.00
    316.00
    316.00
    316.00
    316.00
    316.00
    误差
    -9.48
    -8.80
    -3.67
    -3.05
    -2.28
    -6.43
    -8.91
    -8.33
    -7.44
    -13.46
    -10.49
    RB180
    x荧光
    193.34
    185.77
    183.25
    181.38
    179.99
    185.55
    186.67
    185.53
    192.14
    179.26
    183.41
    标准值
    180.00
    180.00
    180.00
    180.00
    180.00
    180.00
    180.00
    180.00
    180.00
    180.00
    180.00
    误差
    13.34
    5.77
    3.25
    1.38
    -0.01
    5.55
    6.67
    5.53
    12.14
    -0.74
    3.41
    RB236
    x荧光
    226.86
    240.87
    238.54
    240.87
    239.68
    238.49
    238.56
    239.34
    246.31
    231.00
    234.12
    标准值
    236.00
    236.00
    236.00
    236.00
    236.00
    236.00
    236.00
    236.00
    236.00
    236.00
    236.00
    误差
    -9.14
    4.87
    2.54
    4.87
    3.68
    2.49
    2.56
    3.34
    10.31
    -5.00
    -1.88

                                   

    20次重复性测试结果:

     

    样品

    名称

    Ca
    Fe
    Ti
    V
    Cr
    Mn
    Ni
    Cu
    Mo
    Zn
    Pb
    1
    120.75
    91.10
    83.11
    83.44
    83.99
    84.50
    89.45
    92.15
    101.55
    88.53
    83.45
    2
    116.34
    88.86
    81.35
    82.06
    84.06
    84.47
    87.32
    89.98
    103.43
    87.25
    81.35
    3
    120.09
    92.01
    83.34
    83.04
    85.55
    87.87
    86.37
    93.39
    101.35
    91.46
    83.34
    4
    118.85
    91.54
    82.92
    83.72
    84.95
    85.13
    88.32
    91.17
    102.34
    91.02
    83.72
    5
    118.02
    89.54
    81.70
    80.84
    85.25
    86.51
    87.80
    90.35
    99.28
    87.02
    81.23
    6
    119.56
    91.85
    81.12
    81.88
    84.09
    86.91
    89.01
    91.23
    102.37
    89.22
    83.21
    7
    122.98
    92.04
    82.13
    84.60
    85.77
    85.58
    88.82
    91.75
    98.44
    88.51
    82.13
    8
    116.56
    91.72
    81.50
    82.25
    85.63
    87.14
    89.67
    88.83
    98.97
    86.99
    81.23
    9
    120.63
    90.65
    80.74
    81.99
    85.44
    86.76
    85.69
    92.24
    101.45
    89.81
    80.74
    10
    121.23
    89.64
    84.53
    82.32
    83.11
    84.98
    85.64
    90.83
    102.96
    88.62
    84.23
    11
    118.61
    89.23
    82.93
    82.53
    83.42
    86.79
    89.01
    92.92
    98.49
    91.04
    82.93
    12
    122.87
    90.10
    82.42
    80.77
    82.45
    84.70
    85.47
    89.93
    98.52
    86.91
    82.43
    13
    120.79
    90.91
    81.82
    82.62
    83.06
    87.78
    86.26
    89.30
    101.03
    88.82
    81.82
    14
    117.89
    89.19
    81.26
    83.26
    84.46
    85.62
    84.79
    92.45
    102.59
    89.07
    81.26
    15
    117.78
    90.07
    80.43
    81.79
    82.96
    85.02
    87.69
    89.12
    102.54
    89.11
    81.23
    16
    120.08
    89.78
    83.07
    82.49
    85.01
    85.65
    86.16
    90.95
    102.35
    87.28
    83.22
    17
    120.92
    90.06
    82.18
    82.77
    82.57
    86.80
    87.48
    93.68
    99.19
    88.63
    82.44
    18
    121.66
    88.26
    80.74
    80.56
    84.28
    85.57
    86.76
    88.98
    101.74
    86.54
    82.32
    19
    116.24
    90.96
    80.28
    81.48
    85.05
    87.79
    87.78
    91.57
    99.98
    89.53
    81.23
    20
    120.10
    89.52
    83.64
    82.81
    85.79
    87.64
    87.52
    91.57
    98.69
    89.68
    83.64
    最大值
    122.98
    92.04
    84.53
    84.60
    85.79
    87.87
    89.67
    93.68
    103.43
    91.46
    84.23
    最小值
    116.24
    88.26
    80.28
    80.56
    82.45
    84.47
    84.79
    88.83
    98.44
    86.54
    80.74
    极差
    6.74
    3.78
    4.25
    4.04
    3.34
    3.40
    4.88
    4.85
    4.99
    4.92
    3.49
    标准偏差
    2.009
    1.126
    1.166
    1.011
    1.113
    1.168
    1.426
    1.458
    1.727
    1.446
    1.057

     

     

    1. 石油产品(如燃料油)中硫含量的测定

     

    EDX-300型润滑油磨损金属专用X荧光贝博手机app还可以快速分析各种石油产品中的硫含量,如原油、汽油、柴油、重油等中的硫含量。

     

    油品中硫含量的样品对比结果: 

     

    样品名称
    方法
    S(%)
    1
    化 学
    0.0047
    荧 光
    0.0039
    误 差
    0.0008
    2
    化 学
    0.0116
    荧 光
    0.0107
    误 差
    0.0009
    3
    化 学
    0.0231
    荧 光
    0.0228
    误 差
    0.0003
    4
    化 学
    0.0582
    荧 光
    0.0562
    误 差
    0.0020
    5
    化 学
    0.1160
    荧 光
    0.1170
    误 差
    -0.0010
    6
    化 学
    0.2321
    荧 光
    0.2354
    误 差
    -0.0033
    7
    化 学
    0.4821
    荧 光
    0.4785
    误 差
    0.0036
        8
    化 学
    0.9626
    荧 光
    0.9650
    误 差
    0.0024
        9
    化 学
    1.9801
    荧 光
    1.9768
    误 差
    -0.0035
        10
    化 学
    3.0124
    荧 光
    3.0264
    误 差
    0.0140

     

    多次测量重复性

     

    样品名称
    S(%)
    1
    0.0566
    2
    0.0563
    3
    0.0565
    4
    0.0562
    5
    0.0560
    6
    0.0566
    7
    0.0563
    8
    0.0567
    9
    0.0567
    10
    0.0562
    最大值
    0.0567
    最小值
    0.0560
    误差
    0.0007
    标准偏差
    0.00023

     

     

     

     

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