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  5  集成式机器油液分析系统示例

5.1 模块式原位油液诊断系统

    为了建立功能强大的随行式机器油液诊断与预报系统，油液分析仪器或传感器均设计成模块（含微处理器）形式，模块通过组合和优化用于各种油液分析场合。Pacific Northwest国家实验室开发了一种模块式原位油液诊断系统，该系统完全可以替代基本配置的实验室诊断系统。表2比较了机器油液分析实验室诊断系统与原位诊断系统（基本配置）的构成单元。

                                                 表2  机器油液诊断系统的比较

分析类型	实验室诊断系统	原位诊断系统
磨损金属，污染物，添加剂	原子发射光谱仪	X射线荧光光谱仪
润滑剂物理性质	FTIR光谱仪	非色散型红外分析仪
粘度	粘度计	毛细管粘度计
磨损和污染物颗粒	铁谱	机敏磨屑检测器

    模块式原位油液诊断系统由一台或多台微处理器控制，可以直接并入机器油液循环系统，提供关于机器磨损、油液化学和系统污染的近实时信息。油液分析结果可以通过手机或其它无线技术自动上载至异地。系统模块包括：

    X射线荧光（XRF）光谱仪（计算机控制）

    多波段非色散型红外（NDIR）光谱仪（微处理器控制）

    微型活塞式粘度计（微处理器控制）

    定量磨屑检测器（计算机控制）

    样品采集模块（包括样品流速、温度和过滤）

    系统控制器/界面

    表3、表4和表5分别列出了系统主要分析模块的功能参数，其中表3和表4 中的诊断参数与工业摩擦学实验室中原子发射光谱仪和FTIR光谱仪的测定参数是一致的。

表3  XRF光谱仪的油液诊断与预报功能----机器磨损和系统污染元素

元素	检测极限 ppm	典型报警值* ppm	元素	检测极限 ppm	典型报警值* ppm
Cr	1-3	40	Zn	1-3	25
Cu	5-10	35	Sn	10	40
Fe	1-3	50	Mo	3-5	（添加剂）
Ni	5-10	50	Ti	3-5	10
Pb	1-3	50	V	5-10	（添加剂）
Ag	1-3	50	Sb	1-3	10

* 适用于大型工业柴油机或燃气轮机

                                表4  NDIR光谱仪的油液诊断与预报功能----油液化学

油液状态指示参数	红外测量波数 / cm-1
水（发动机油） 水（酯类液压油） 水（极压油）* 积碳** 氧化产物 硝化产物 磺化产物 酯降解I 酯降解II 磷酸酯抗磨剂（TCP, ZDDP） 汽油稀释 柴油/喷气燃料（JP-5/JP-8）稀释 乙二醇污染	3500-3150波段的吸收峰值 3700-3595波段的吸收峰值 3400-3250波段的吸收峰值 2000处的吸收峰值 1800-1670波段的吸收峰值 1650-1600波段的吸收峰值 1180-1120波段的吸收峰值 3595-3500波段的吸收峰值 3330-3150波段的吸收峰值 1025-960波段的吸收峰值 755-745波段的吸收峰值 815-805波段的吸收峰值 1100-1030波段的吸收峰值
*  极压油的水污染引起基线倾斜 ** 积碳引起基线发生位移

                       表5  磨屑检测器的油液诊断与预报功能----机器磨损和系统污染颗粒

颗粒数量 颗粒质量分布 颗粒检测速度 总颗粒累积质量 状态指示参数与预设极限的比较 提示和报警信号

    由这些模块构成的油液诊断与预报系统的组合原理和实际系统如图2和图3所示，该系统实际上是模块形式的工业摩擦学实验室系统的基本配置。

    模块式原位油液诊断系统中硬件和软件功能设计的理念是：一个有效的机器油液分析系统总是能够与具有下列属性的CBM计划进行整合。

    能够测定在用油液的相关物理和化学参数

    具备各种型号机器的油液和油液接触零件的失效模式的知识

    标准化的数据解释和维修建议

    适应机器运行和维修状态的智能型数据解释器

    快速分析周期

    可与总体维修计划进行整合

    基于设计原理、模块构造和功能特征判定，该系统是一个有效的随行式机器油液诊断与预报系统。