5-2第二節(jié)船機(jī)故障診斷

1、第二節(jié)船機(jī)故障診斷一、概述對船舶機(jī)械進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和故障診斷是實現(xiàn)船舶現(xiàn)代預(yù)防維修的最佳方式一一視情維 修方式的先決條件，是現(xiàn)代輪機(jī)管理的重要內(nèi)容。機(jī)械故障診斷是近 30年發(fā)展起來的一門科學(xué)，是研究機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化在診斷信息中 的反映，并依此判斷、識別機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的科學(xué)。它是從最早的利用人的感官功能，如聽、 看、嗅、摸等和人腦的快速思維分析判斷故障，逐漸發(fā)展形成的獨立、完整的科學(xué)體系。診 斷技術(shù)也從簡易、粗略的診斷方法，發(fā)展為具有現(xiàn)代科技水平的精確診斷技術(shù)。船機(jī)故障診斷是在應(yīng)用一般機(jī)械診斷技術(shù)的同時，針對船舶機(jī)械特點研制專門用于船上的故障診斷裝置或監(jiān)控系統(tǒng)。 船機(jī)故障診斷技術(shù)是在船機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，

2、利用其顯示出的一切外部信息來判斷、識別其內(nèi)部的技術(shù)狀態(tài)。例如船舶柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的性能參數(shù)，溫度、 壓力轉(zhuǎn)速，零件尺寸變化，振動和噪聲，潤滑油中的磨損產(chǎn)物等均是故障診斷監(jiān)測和監(jiān)控的 外部信息。分析和處理這些外部信息獲得用于識別狀態(tài)的特征參數(shù)，進(jìn)而對故障的部位、原因和后果等作出正確的診斷。1 .故障診斷1) 船機(jī)狀態(tài)信息船機(jī)狀態(tài)惡化就會產(chǎn)生相應(yīng)于狀態(tài)變化的各種信息，并顯示出來。這些信息主要有以下三種類型：(1) 機(jī)械信息 由于機(jī)械狀態(tài)惡化產(chǎn)生的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化的信息，其中直接與功能有關(guān) 的信息有：力、壓力、扭矩、轉(zhuǎn)速、電流、電壓等；其他運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信息有：振動、聲音、溫 度等；(2) 電磁信息 主要有電

3、流、電壓、電磁感應(yīng)密度、部分放電、導(dǎo)磁等信息；(3) 化學(xué)信息 機(jī)械狀態(tài)惡化產(chǎn)生的氣、液、固體等的信息，例如排煙、磨損產(chǎn)物、 潤滑油變質(zhì)等信息。2) 故障診斷過程故障診斷過程主要包括以下三個階段的工作：(1) 信息采集首先要選擇易測和準(zhǔn)確反映故障的信息，其次是選用采集信息的儀器。通常選用傳感器采集信息，依測量信息參數(shù)的不同有不同的傳感器，如溫度、壓力或振動傳感器。采集故障信息的方式可選用連續(xù)監(jiān)控方式或定期(定時)停機(jī)檢測方式獲取，同時可直接測定或間接測定。(2) 信息分析處理(數(shù)據(jù)處理)或稱特征提取。把原始、雜亂的信息進(jìn)行處理，獲取反 映故障最敏感的性能參數(shù)。 在現(xiàn)代故障診斷技術(shù)中， 大多采用

4、專門的電子儀器或計算機(jī)對所 采集的信息進(jìn)行分析處理，獲取反映狀態(tài)又易于識別的特征信息。(3) 狀態(tài)識別、判斷和預(yù)測根據(jù)特征參數(shù)，參照相應(yīng)規(guī)范，運(yùn)用各種知識和經(jīng)驗，對機(jī)器狀態(tài)進(jìn)行識別，對早期故障進(jìn)行診斷，對故障的部位、原因和程度作出判斷，對其發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，為確定維修決策提供技術(shù)依據(jù)。識別的方法主要有對比、分類、聚類、辨 識和推理等。以上是以狀態(tài)信息為基礎(chǔ)進(jìn)行機(jī)械故障診斷，所以稱為基于信息的故障診斷，目前大多數(shù)的故障診斷技術(shù)屬于此類。由于采集的信息是針對機(jī)器的局部而非整體，診斷過程中應(yīng)用的檢測技術(shù)與診斷方法多是簡單地組合，信息處理技術(shù)與計算機(jī)僅用于數(shù)據(jù)的處理等，所以這種故障診斷是有局限性的，非

5、智能型的。將先進(jìn)的傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)與船機(jī)設(shè)備診斷領(lǐng)域?qū)＜业呢S富經(jīng)驗和思維方式相結(jié) 合形成船機(jī)設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)實際上是人工智能計算機(jī)程序系統(tǒng)，它利用大 量專家的專門知識、 經(jīng)驗和方法解決實際的復(fù)雜故障診斷問題。 所以稱這種診斷為基于知識 的故障診斷，它是智能診斷，是故障診斷的發(fā)展方向。綜上所述可以看出， 故障診斷不僅對故障的部位、 原因和程度進(jìn)行精確判斷， 其所采用 的診斷手段也是較精密的電子儀器和專門儀器， 對人員素質(zhì)要求較高， 所以是一種精密診斷。 但其尚處于發(fā)展中，不夠成熟和簡便易行。3）故障診斷技術(shù)的應(yīng)用 根據(jù)故障診斷技術(shù)特點不同有直觀檢查法， 性能參數(shù)分析法， 振動

6、、 噪聲分析法和油液 分析法等。故障診斷技術(shù)廣泛用于各類機(jī)械、 工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械產(chǎn)品、 零部件的故障診斷中， 其中以 旋轉(zhuǎn)機(jī)械應(yīng)用居多， 尤其適用于重大關(guān)鍵設(shè)備、 不能直接檢查和不能解體的重要設(shè)備、 維修 困難和維修費用高的設(shè)備、 無備件或價格昂貴的設(shè)備等。 船舶機(jī)械中主要的大型往復(fù)式和旋 轉(zhuǎn)式機(jī)械， 雖也采用故障診斷技術(shù)， 但由于船舶長期航行在海上和獨特的工作條件， 致使故 障診斷技術(shù)應(yīng)用尚不夠廣泛。 目前主要采用性能監(jiān)控、 振動分析和油液監(jiān)測等故障診斷技術(shù)。應(yīng)用船機(jī)故障診斷技術(shù)可有效地防止和減少故障， 最大限度地縮短停機(jī)停航時間。 選用 輪機(jī)員操作方便、容易分析、診斷迅速和價格便宜的儀器儀表

7、，以便于實現(xiàn)視情維修， 有利 于提高輪機(jī)員技術(shù)素質(zhì)和現(xiàn)代輪機(jī)管理技能。 目前， 船上主要對機(jī)艙中的重要設(shè)備和那些效 能發(fā)揮不好、 經(jīng)常發(fā)生故障的重要零部件采用故障診斷技術(shù)， 例如船舶主柴油機(jī)氣缸、 活塞 組件和主軸承等。2設(shè)備工況監(jiān)測 設(shè)備工況監(jiān)測或稱狀態(tài)監(jiān)測。它是通過測定機(jī)器某個較為單一的特征參數(shù)，例如溫度、 壓力、振動等， 來探明機(jī)器工作狀態(tài)正常與否。若特征參數(shù)在允許范圍之內(nèi)則狀態(tài)正常，否 則異常， 并且依異常程度確定維修對策。 通過對機(jī)器進(jìn)行定期或連續(xù)監(jiān)測可以了解故障發(fā)展 的趨勢性規(guī)律，從而對機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，所以狀態(tài)監(jiān)測又稱為趨勢分析。一般狀態(tài)監(jiān)測所采用的儀器較為簡單， 易于操作，

8、 對人員的技術(shù)素質(zhì)要求也不高， 所以 是一種簡易診斷。若由計算機(jī)完成狀態(tài)監(jiān)測時，則構(gòu)成自動監(jiān)測系統(tǒng)。二、故障診斷技術(shù)1性能參數(shù)分析法又稱性能監(jiān)控， 是船機(jī)故障診斷的核心技術(shù)。 它是利用傳感器或儀器、 儀表測定船機(jī)設(shè) 備的各項性能參數(shù) （如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等 ），經(jīng)數(shù)據(jù)處理、比較和分析后判斷其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和 趨勢。性能參數(shù)分析法診斷故障， 早在船舶蒸汽機(jī)時代就已采用， 輪機(jī)員用 “聽、 摸、嗅、看” 來了解主、輔機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，進(jìn)而通過人腦快速思維分析判斷機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和運(yùn)轉(zhuǎn)趨勢。 至今，這種方法在現(xiàn)代船舶柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)管理中仍被沿用，例如，用手觸摸柴油機(jī)高壓油管， 依其脈動情況判斷高壓油泵的工作狀況。性

9、能參數(shù)監(jiān)控范圍廣，可監(jiān)控船上的零件、部件、機(jī)器、系統(tǒng)等。根據(jù)監(jiān)控手段和數(shù)據(jù) 處理方法的不同有以下兩種：（1）圖示法 利用柴油機(jī)上的儀表或簡單的測量工具，定時定位采集性能參數(shù)，并且每次測取數(shù)據(jù)都在相同的穩(wěn)定工況下進(jìn)行，以便對比分析。通常，測取34個參數(shù)并繪于同一坐標(biāo)圖中， 反映某一零部件或運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況， 從中分析判斷出問題所在。 例如柴油機(jī)氣 缸內(nèi)燃燒狀況可通過測取燃油消耗量、 掃氣壓力和排煙溫度等性能參數(shù)， 作圖顯示氣缸內(nèi)各 性能參數(shù)變化，分析診斷燃燒存在的問題及發(fā)展趨向。圖示法性能監(jiān)控可以有效地診斷故障， 對降低維修費用、 延長零部件及機(jī)器使用壽命和 提高輪機(jī)員技術(shù)素質(zhì)均十分有益。 但此法

10、是由人工采集參數(shù)， 分析和比較來診斷故障則是一項十分繁重、麻煩的工作，需要輪機(jī)員有一定的技術(shù)水平。（2）監(jiān)測裝置和監(jiān)控系統(tǒng)利用安裝在機(jī)器上的傳感器、計算機(jī)等構(gòu)成監(jiān)測裝置或監(jiān)控系統(tǒng)，傳感器掃描各監(jiān)測點的性能參數(shù) （如溫度、壓力、速度等 ），通過計算機(jī)記錄、處理和 顯示，進(jìn)而分析判斷故障?；钊h(huán)磨損監(jiān)測裝置 （SIPWA） 是利用安裝在氣缸掃氣口處的傳感器檢測特制的頂環(huán) 第一道活塞環(huán)外圓面上鑲嵌一圈非磁性材料的楔形環(huán)帶。 當(dāng)頂環(huán)通過掃氣口時， 傳感器測 量楔形環(huán)帶寬度變化，實現(xiàn)對活塞環(huán)徑向磨損的監(jiān)控，并顯示于屏幕上，如圖 5-10 所示。 當(dāng)燃油凈化不良時，頂環(huán)磨損增加， SIPWA 給出警示，輪

11、機(jī)員可及時采取措施。應(yīng)用計算機(jī)自動監(jiān)測和診斷故障的性能監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個柴油機(jī)動力裝置進(jìn)行監(jiān)控， 也可以對機(jī)器、零部件的工作過程進(jìn)行監(jiān)控。例如PAC 監(jiān)控系統(tǒng)可對動力裝置中發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、廢氣渦輪增壓器運(yùn)行、活塞環(huán)工作狀態(tài)、氣缸的潤滑和磨損、氣缸熱負(fù)荷、燃燒和噴油 系統(tǒng)等進(jìn)行監(jiān)控， DMC 監(jiān)測系統(tǒng)可對缸內(nèi)燃燒和噴射過程進(jìn)行監(jiān)控。2振動監(jiān)測 船舶動力機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動是故障診斷的重要信息， 振動信號的變化反映著機(jī)器內(nèi)部 狀態(tài)的變化。因此，采集振動信號，經(jīng)過信號處理、狀態(tài)識別和趨勢分析，就可診斷故障。 據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計資料表明， 利用振動監(jiān)測可以診斷絕大部分的機(jī)械故障， 所以振動分析是一種 應(yīng)用廣泛的重

12、要診斷技術(shù)。振動監(jiān)測技術(shù)包括以下內(nèi)容：（ 1）振動信號的測取 依振動頻率不同配置相應(yīng)的傳感器，并安裝在合適的測量點處 采集振動信號。對應(yīng)于低、中、高頻振動信號分別選用位移、速度、加速度傳感器，一般加 速度傳感器應(yīng)用最為普遍。（ 2）信號處理 利用信號分析儀將采集的振動信號進(jìn)行處理，除掉原振動波形中無意 義而又有害的波， 并加工成便于精密分析的信號， 進(jìn)而提取機(jī)器故障的振動信號。 信號處理 是振動監(jiān)測技術(shù)的核心。（ 3）狀態(tài)識別 根據(jù)提取的故障信息頻譜，參考有關(guān)故障的振動頻譜對機(jī)器狀態(tài)作出 判斷，并對故障原因進(jìn)行分析。（ 4）診斷決策 依故障診斷的結(jié)果確定防止或消除故障的對策，預(yù)測機(jī)器狀態(tài)變化的

13、 趨向等。振動監(jiān)測所用的振動信號測試分析儀種類繁多， 分為簡易型、 半精密型和精密型， 并且 有通用與專用之分。簡易型檢測儀為便攜式，體積小、重最輕、攜帶方便、操作簡易，并能 快速顯示測試結(jié)果， 價格便宜。 如便攜式測振儀、 沖擊脈沖計等。 精密型測試儀器測量精度 高，抗干擾能力強(qiáng)，現(xiàn)場采集信號和進(jìn)行分析，但不能立即獲得測試結(jié)果，操作復(fù)雜，價格 較貴。精密測試儀包括傳感器、放大器、記錄儀和信號分析儀。自 20 世紀(jì) 70 年代起振動分析就已應(yīng)用在船舶機(jī)械上， 如目前用于艦船動力裝置振動分 析和船用柴油機(jī)拉缸、 曲柄銷軸承過度磨損、 增壓器壓氣機(jī)滑動軸承咬死等的振動分析。 通 過這些故障的振動頻

14、譜圖與正常圖譜的分析、比較，進(jìn)行故障診斷和原因分析等。3噪聲監(jiān)測船舶機(jī)械噪聲是機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時各種聲音的匯合， 包括氣流聲， 如柴油機(jī)排氣聲、 燃燒噪聲， 增壓器中的吸排氣聲等；金屬敲擊聲，如活塞敲缸、氣閥落座聲等；結(jié)構(gòu)件振動聲，如各種 罩殼、箱蓋等的振動噪聲；摩擦副相對運(yùn)動聲，如齒輪、軸承等摩擦副發(fā)出的聲響等等。船 舶機(jī)械的噪聲是其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的外部表現(xiàn)形式， 反映著船機(jī)設(shè)計、 制造、 安裝和修理的質(zhì)量及 其維護(hù)管理的質(zhì)量。采集噪聲信號進(jìn)行信號處理、狀態(tài)識別，實現(xiàn)船機(jī)故障診斷和預(yù)測。噪聲聽診器是簡易噪聲檢測儀， 它通過測量噪聲變化來檢查機(jī)器狀態(tài)。 近年來隨著高新 技術(shù)的發(fā)展， 大量測試分析儀器的出現(xiàn)有

15、力地推動噪聲監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展， 如采用高保真磁帶錄音機(jī)和信號分析儀采集噪聲信號和進(jìn)行信號的分析處理等。此外用于振動測試的儀器和分析方法也可用于噪聲監(jiān)測。4. 油液監(jiān)測柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，即使各運(yùn)動副處于良好的液體潤滑狀態(tài)也不可避免地產(chǎn)生摩擦熱和 磨損。潤滑油的溫度升高使其理化性能逐下降，更重要的是容納了大量的磨損產(chǎn)物一金屬顆粒和其他污染微粒。潤滑油中的金屬磨粒成分，顆粒大小和多少與摩擦副的工作情況密切相 關(guān)。因此，潤滑油中的金屬磨粒是摩擦副技術(shù)狀態(tài)的外部信息。油液監(jiān)測技術(shù)是通過采集船機(jī)設(shè)備潤滑油樣，利用各種分析手段檢測油樣的性能和其所攜帶的反映摩擦副技術(shù)狀態(tài)的磨 損微粒，獲得油樣性能參數(shù)值和磨粒的

16、成分、尺寸、形貌和數(shù)量等信息，以定性和定量地判斷船機(jī)設(shè)備的磨損狀態(tài)及預(yù)測其發(fā)展趨勢。潤滑油監(jiān)測技術(shù)包括潤滑油理化性能檢測和磨損微粒的分析。根據(jù)潤滑油理化性能的變化，檢測船機(jī)設(shè)備的潤滑狀態(tài)和由此引起的故障；根據(jù)磨粒分析判斷磨損部位和程度，診斷磨損故障。油液監(jiān)測技術(shù)的監(jiān)測過程包括取油樣、理化性能檢測、磨粒分析、分析和診斷等步驟。油液監(jiān)測技術(shù)包括：經(jīng)驗法油樣理化性能檢測 ' 濾紙法I常規(guī)化驗法油液檢測技術(shù) V廠磁塞法'油樣磨粒分析光譜分析法1鐵譜分析法參顆粒計數(shù)器法1) 理化性能檢測(1) 經(jīng)驗法 是一種定性簡易檢測方法。輪機(jī)員在日常的輪機(jī)管理中，經(jīng)常通過觀察潤滑油的顏色、聞氣味、用

17、手捻搓等了解潤滑油的粘度和金屬屑、污染物及乳化變質(zhì)等的情況，粗略判斷油的質(zhì)量和摩擦副的磨損程度。(2) 濾紙法 濾紙斑點試驗法是測定油品理化性能常用的簡易定性分析法。取油樣滴于濾紙上，待其充分?jǐn)U散后觀察紙上的油滴斑痕圖像，并與新油試樣圖像比較。 油漬越黑表明油越臟。中心黑點較小、顏色較淺和四周黃色油漬面積較大，表明滑油尚可使用；黑點較 大，呈黑褐色、均勻無顆粒，表明滑油已變質(zhì)，應(yīng)換油。(3) 常規(guī)化驗法 船機(jī)潤滑油常規(guī)化驗法是普遍采用的一種定期、定量指標(biāo)檢測方法。 對船用柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)每隔 34個月取一次油樣進(jìn)行定量分析。主要檢驗項目有：粘度、 閃點、酸值、總堿值、水分和機(jī)械雜質(zhì)等。具體檢驗方

18、法按有關(guān)規(guī)定由專門檢驗部門進(jìn)行。 根據(jù)檢驗指標(biāo)的變化情況綜合分析在用油的質(zhì)量，并對摩擦副狀態(tài)進(jìn)行粗略判斷。2) 油樣磨粒分析通過監(jiān)測油樣中磨粒的成分、含量、尺寸、形貌等來定性、定量地評價被監(jiān)測的船舶機(jī)械和設(shè)備的磨損狀態(tài)，診斷故障的類型、部位、程度和原因，并預(yù)測故障的發(fā)展趨勢。近年 來，油液監(jiān)測技術(shù)發(fā)展迅速，光譜分析是其中最為成熟、可靠的先進(jìn)監(jiān)測技術(shù)。(1) 磁塞法 磁塞是一種帶有磁性探頭的檢測器，將其安裝到滑油管路中適當(dāng)部位，吸附滑油中磨損產(chǎn)物、腐蝕產(chǎn)物和疲勞破壞的金屬鱗片等。定期取下磁頭，收集其捕捉到的金屬屑，在光學(xué)或電子顯微鏡下觀察金屬屑的形貌、尺寸，分析判斷故障部位和程度，如圖5-11所

19、示。(2) 光譜分析法光譜分析油液中的金屬磨粒進(jìn)行故障診斷的技術(shù)是一種應(yīng)用范圍較廣、歷史較長的診斷方法。光譜分析法分為原子發(fā)射光譜分析法和原子吸收光譜分析法。 光譜分析是利用原子和分子發(fā)射或吸收光譜進(jìn)行物質(zhì)化學(xué)成分及含量分析的物理方法。由于各種物質(zhì)的原子和分子都具有自身特定波長的譜線， 所以利用光譜的特性進(jìn)行物質(zhì)構(gòu)成 的分析是光譜分析的基本原理。 油液光譜分析是通過分析潤滑油中金屬磨粒和污染物微粒的 光譜來確定它們的成分和含量，評價船機(jī)設(shè)備和零件的磨損程度及剩余壽命。原子發(fā)射光譜法： 原子發(fā)射光譜是利用物質(zhì)內(nèi)部原子和分子受到外界激發(fā)產(chǎn)生能量變化獲得的。 原子在正 常情況下處于能量最低的穩(wěn)定狀態(tài)

20、， 稱為基態(tài)。 當(dāng)受到外界熱能、 電能或高速粒子能量作用 時，核外電子被激發(fā)躍遷到較高能級軌道。處于不穩(wěn)定狀態(tài)， 稱為激發(fā)態(tài)。 激發(fā)態(tài)原子僅存 在約 10-8s 的時間就從高能級遷回基態(tài)的低能級，同時把多余的能量以光的形式釋放。使其 通過棱鏡或光柵后就可獲得按一定波長順序排列的圖譜， 即光譜。 依光譜譜線的長度、 強(qiáng)度 可分別判定油液中磨粒的成分和含量。 所以， 利用物質(zhì)受熱能或電能激發(fā)后輻射的特征譜線 來測定特定物質(zhì)的成分、含量的方法稱為原子發(fā)射光譜分析法。目前，國際上應(yīng)用較為廣泛的光譜儀有美國 BAlRD 公司生產(chǎn)的 MOA 型油料分析光譜 儀，可分析油液中的所有的金屬元素， 30s 便可

21、直接測定出油樣中所含的全部金屬元素及其 含量，并且全部分析程序用計算機(jī)控制， 操作簡單， 易于掌握， 同時油樣不需額外進(jìn)行處理。 所以，原子發(fā)射光譜分析儀分析速度快、自動化程度高，是一種先進(jìn)的現(xiàn)代化的監(jiān)測手段。 目前，原子發(fā)射光譜儀廣泛應(yīng)用在石油、航空、冶金、鐵路、發(fā)電廠、船舶機(jī)械和軍事等方 面。原子吸收光譜法： 此法利用熱能或電能將含待測元素物質(zhì)的油樣在高溫下變?yōu)樵诱魵?，再用特制光?（空心陰極燈 ）發(fā)射出包含該元素特征譜線的光波（具有一定波長 ） 穿過原子蒸氣。其中部分被蒸氣中待測元素的基態(tài)原子吸收， 使特征光波的強(qiáng)度減弱， 透過光經(jīng)單色器分離掉其他波長 的譜線，檢測減弱后的特征輻射線的

22、光強(qiáng)度，以測定待測元素的種類和含量。目前廣泛使用直讀式原子吸收光譜儀， 靈敏度高， 測定元素范圍廣， 可達(dá) 70 多種元素。 根據(jù)將元素變?yōu)樵诱魵獾姆绞讲煌校?火焰原子吸收光譜分析， 即用火焰將油樣分解成自 由原子；石墨爐無火焰原子吸收光譜分析，即用電熱石墨管將油樣分化和分解為自由原子。（ 3）鐵譜分析法 鐵譜分析法是 20 世紀(jì) 70 年代發(fā)展起來的一種新型油液監(jiān)測技術(shù)。 它是利用高梯度強(qiáng)磁場將磨損產(chǎn)物的微粒和污染物微粒從潤滑劑中分離出來， 并按其幾何尺 寸大小依次沉積排列于透明玻璃譜片上， 再借助光學(xué)或電子顯微鏡對磨粒和污染物微粒的形 貌、成分、尺寸及分布進(jìn)行定性、定量分析和研究。鐵譜

23、分析法具有以下特點： 有較寬的磨粒尺寸檢測范圍，可檢測0.11000um的磨粒。由于機(jī)器、設(shè)備的磨損狀態(tài)與其產(chǎn)生的磨粒尺寸和數(shù)量有直接關(guān)系， 所以磨粒尺寸是反映機(jī)器、 設(shè)備磨損程度的重 要參數(shù)。例如當(dāng)磨粒尺寸大于 5um 時表明機(jī)器有嚴(yán)重的磨損。 可以同時獲得磨粒的多種信息，既可觀察磨粒的形貌、測定磨粒的尺寸、鑒定磨粒 的成分，還可以確定磨粒的數(shù)量，從而可實現(xiàn)磨粒的定量和定性分析。 鐵譜分析法采用的儀器有：直讀式鐵譜儀、分析式鐵譜儀、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀等。各類 鐵譜儀具有各自的特點和相應(yīng)的使用范圍。 直讀式鐵譜儀操作簡單、 迅速， 可以較快地獲得 油樣中磨粒濃度的分析結(jié)果，適于現(xiàn)場使用進(jìn)行簡單診斷。

24、分析式鐵譜儀是由鐵磁裝置、低穩(wěn)排量的微量泵（或稱蠕動泵，排量為0.25cm3/min）、輸油導(dǎo)管和玻璃基片組成的，如圖 5-12 所示。抽取油樣并進(jìn)行濃度和粘度稀釋處理后，由 微量泵將其輸送到鐵磁裝置的高梯度磁場上方玻璃基片上，油樣沿傾斜玻璃基片向下流動， 油樣中的磨粒在磁力、 重力和液體粘性阻力作用下， 按磨粒尺寸大小依次沉積排列于基片上， 潤滑油流入容器中。 用四氯乙烯溶劑清洗基片， 清除殘油并使磨粒固定于基片上而成為鐵譜 片，這樣就將磨粒從潤滑油中分離出來。 在鐵譜片上首先沉積大磨粒， 然后磨粒依尺寸逐漸 減小，大磨粒尺寸5呵較小磨粒尺寸 <1 (jm。最后在鐵譜顯微鏡下觀察和分析

25、鐵譜片上 磨粒的形貌、大小、成分等，進(jìn)而揭示船機(jī)設(shè)備的磨損形式、原因和程度。目前鐵譜分析作為油液監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于航天、 石化、冶金和交通、 軍工等行業(yè)，在船機(jī) 設(shè)備上也已進(jìn)行研究和應(yīng)用，監(jiān)測的對象有柴油機(jī)、尾軸承、齒輪箱及燃?xì)廨啓C(jī)等。5紅外監(jiān)控船機(jī)設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中， 溫度是最基本的工作性能參數(shù)之一， 零部件的溫度變化直接與 其工況和故障有關(guān)，所以進(jìn)行溫度監(jiān)測可及時判斷船機(jī)設(shè)備工況以保證安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。溫度監(jiān)測方法分為采用溫度計的接觸式測量和通過接收熱輻射能量的非接觸式測量。紅外監(jiān)測就是溫度監(jiān)測中的非接觸式測溫技術(shù)之一。太陽光是由紅、橙、 黃、綠、青、藍(lán)、紫七種可見光組成的，波長在 0.30.76

26、jm之間。 在紅光和紫光以外有不可見光紅外光和紫外光。 可見光與不可見光均是電磁波， 紅外光是介 于可見光與微波之間的電磁波，波長范圍在 0.761000jm 之間。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)知， 構(gòu)成物質(zhì)的原子、分子都在熱運(yùn)動，并且不時地改變其能量狀態(tài)。當(dāng)能量狀態(tài)由高級向低級躍遷時會輻射出電磁波，電磁波以光子形式將能量帶走。物體表面溫度與其輻射功率的關(guān)系由斯特藩一玻爾茲曼定律給出，即物體輻射強(qiáng)度與其熱力學(xué)溫度的 4 次方成正比。 所以物體輻射強(qiáng)度隨溫度升高而顯著增加。 自然界中， 任何高 于絕對零度(-273 C )的物體都是紅外輻射源。通過探測物體的紅外輻射強(qiáng)度了解物體表面溫度，進(jìn)而診斷故障。 因此， 紅

27、外檢測技術(shù)就是利用物體的紅外輻射能量與其表面溫度的關(guān)系 實現(xiàn)非接觸檢測溫度的技術(shù)，并通過溫度變化測定物體內(nèi)部的缺陷。紅外測溫儀是最輕便、 最直觀、 最快速和最價廉的表面測溫儀器， 分為紅外點溫儀和紅 外線溫儀，可用指針或數(shù)字顯示。 目前國內(nèi)產(chǎn)品測溫范圍有 0500C和8001500C。美國 遠(yuǎn)程紅外測溫儀可測 100m內(nèi)物體的溫度，其范圍為-20200 C。紅外熱成像系統(tǒng)是利用紅外傳感器、 光學(xué)成像物鏡和光掃描系統(tǒng)， 非接觸接收被測物體 紅外輻射信號， 轉(zhuǎn)變成電信號后放大、 處理和顯示。 將人眼看不見的與被測物體表面熱分布 對應(yīng)的實時熱像圖轉(zhuǎn)變成可見的電視圖像或照片。國產(chǎn)便攜式紅外熱像儀測溫范圍為0150C，美國照相掃描溫度計能掃描、比較、測定并拍攝實景和溫度分布曲線，測溫范圍達(dá) 1000 C。紅外檢測技術(shù)具有以下優(yōu)點：(1)非接觸測溫，減少影響測溫精度的因素和用于因距離、動態(tài)、高溫、不安全等難 于接觸物體表面的測溫；( 2)測溫速度快、顯示直觀、攜帶輕便、價格低廉；(3)