（1.武汉大学动力与机械学院机械系，湖北 武汉 430072；2.中国石油大连石化分公司，辽宁 大连 116032）
摘要：针对实际应用中油液监测技术实现手段繁多的问题，提供了适用于一般情况下的各类监测手段信息。并详细地分析比较了目前应用最为广泛的几种润滑油监测技术，主要有常规理化性能分析、光谱分析、铁谱分析、颗粒分析等。简要说明了各种监测技术的基本原理，并对各自的优缺点进行了评价。总结了在工程中使用不同监测手段时所测试的具体内容，并对目前市场上常用的采用不同监测原理的测试仪器进行了说明，以方便油液监测手段及其所采用测试仪器的选择。
关键词：润滑油；油液监测诊断技术；光谱分析；铁谱分析；颗粒分析
中图分类号：TE626.3 文献标识码：A
0 引言
据统计，一般机械零件的失效形式中，磨损失效占80%以上。若不能及时了解机器的磨损情况，采取有效措施，很可能会导致各种恶性事故的发生。同时，对于用户来说，也应该保证在更换润滑油时，使新油的污染度不超过ISO 20/18的规定。而所换旧油也应该达到一定的污染度要求，否则若润滑油污染尚不严重就更换无疑会导致润滑油的使用寿命利用不充分，而若润滑油污染过重时才更换则会对机器的运行安全造成影响。所以对润滑油进行监测分析，提高润滑油的利用率是很必要的。所谓油液监测诊断技术，是指通过监测设备用油，来获取设备摩擦副的润滑油状况和故障先兆信息，为设备维护提供依据，从而预防设备重大事故的发生。
目前，工程中有很多油液监测方法，从一般的经验分析到光谱、铁谱分析，它们针对不同的生产条件有着各自的优势与劣势，下面将对各种油液监测方法进行比较分析。
1 常用实现手段
1.1 常规理化性能分析
润滑油的主要理化性能监测指标有：粘度、水分、闪点、机械杂质、总碱值等，其主要目的是判断所使用的润滑油牌号是否正确，分析所使用的油液性能是否已经下降而需更换，同时也可对一些简单的故障进行判断。这些指标国家都制定有相应的检测方法和实验分析仪器，读者可以选取其中几项进行检测。对于各项具体参数的检测方法这里就不在赘述了。
常规的理化性能分析是监测润滑条件改变造成机械磨损失效最简单、最直接的方法，但是对于一些定性的试验，如碱值试验，虽然方法简易且便于现场使用，但是需要积累经验才能正确判断，对初涉油液分析的读者来说不易掌握；而对于一些定量的试验，如闪点、粘度的检测，虽然结果精确可靠，但不易掌握和推广。
1.2 光谱分析技术
（1） 原理概述
光谱分析技术目前主要有原子吸收光谱分析技术和原子发射光谱分析技术等。原子吸收光谱分析技术是将待测元素的化合物或溶液在高温下进行试样原子化，使其变为原子蒸汽，当锐线光源发射出的一束光，穿过一定厚度的原子蒸汽时，光的一部分被原子蒸汽中待测元素的基态元素吸收。透过光经单色器将其他发射线分离掉检测系统测量特征辐射线减弱后的光强度，根据光吸收定理就能求得待测元素的含量。原子发射光谱技术则是利用物质受电能或热能激发后辐射出的特征线光谱来判断物质组成。
（2）获取的油液信息及监测内容
在原子发射光谱技术中，我们根据特征谱线是否出现来判断某物质是否存在，根据特征谱线强度的大小来判断该物质含量的多少。在原子吸收光谱技术中，则同样可以测得待测物质是否存在以及该
（注：作者简介：宋轩（1988－），男，2008年毕业于武汉大学动力与机械学院机械设计制造及其自动化专业，目前从事润滑油与液压油的污染度监测研究工作。）
物质的含量。可见，通过光谱分析，可以快速获得润滑油中各种金属磨粒的组成元素和含量，并能根据各元素的含量及其变化情况，依据机器中各摩擦副的材质，来推断机器的磨损部位和磨损程度，从而预报可能发生的故障，并为维修提供指导，提高维修过程的效率和经济性。（3）优缺点
该技术的优点在于分析灵敏度高、适用范围广、取样量少、测试速度快、操作简便，同时由于一些轻便且全封闭仪器的出现，使得该技术也具备了现场监测的条件。但在失效过程太快、以及磨损微粒尺寸较大的情况下，光谱分析也存在一定的局限性，所以光谱分析宜在精密监测或轻度污染的条件下使用。光谱分析不能直接进行油液污染度等级评定。
（4）主要分析仪器
目前，我国生产的一些原子吸收光谱仪分析精度高，分析功能强，而且价格适中，但是加热方式尚存在改进余地。国际上美国baird公司生产的光谱仪，如AFS—2C型直读式发射光谱仪、MOA型油液分析直读光谱仪，美国SPECTRO公司的M型光谱仪，以及美国PE公司的ICP光谱仪在光谱分析领域使用都已相当普遍。
1.3 铁谱分析技术
（1）原理概述
铁谱分析技术就是用磁性方法（采用磁谱仪）把混于润滑油中的铁质磨粒分离出来，并按其尺寸大小依次、不重叠地沉淀到一块透明的基片上（即制作谱片），在显微镜下或用肉眼直接观察，以进行定性分析，即对磨粒的形态特征、尺寸大小及其差异等表面形貌和成分进行监测分析。同时也可利用加装在铁谱显微镜上的光密度计对谱片上大小磨粒的相对含量进行定量分析。
（2）获取的油液信息及监测内容
由以上铁谱分析的原理可以看出，通过铁谱分析既可以监测磨粒的浓度和粒度，也可以分析磨粒的形态特征和成分，同时也可以进一步分析磨粒的增长速度。由摩擦学可以得知，磨粒的浓度和粒度与机器磨损程度有着直接联系，对磨粒形态特征和成分的分析则可以对机器磨损部位、磨损原因、磨损趋势等进行评估，对磨粒增长速度的监测可以分析机器磨损的速度。（3）优缺点
铁谱分析能直观地显示磨粒的分布情况，更能定量地监测机器的磨损情况，它监测速度快，表达信息量多，能为工程提供准确的油液信息。但是，一方面由于它无法监测非磁性污染物，因而有可能会导致测量结果产生偏差，另一方面分析铁谱对个人经验的依赖较强，结论的正确与否与分析者的个人经验关系极大，所以这给现场监测带来了困难。跟光谱分析一样，铁谱分析也不能直接进行油液污染度等级评定。
（4）主要分析仪器
通常我们采用的仪器分为直读式铁谱仪、分析式铁谱仪和旋转式铁谱仪。使用较多的铁谱仪有：国产的L200-X型、TPF-2型、ZPT-X型、TPD-2型铁谱仪等，美国PREDICT公司生产的DRII型、FMII型铁谱仪等。
1.4 颗粒技术
（1）原理概述
颗粒技术是通过测量单位体积内不同粒度污染物的数目（或重量）来进行油液污染度评定的一种技术。不同的颗粒技术所采用的原理也不同。目前使用的主要有：过滤称重法、颗粒自动计数器、电阻型磨粒监测器等，一些新型颗粒分析仪，如美国罗斯韦尔公司的台式油分析系统，也能进行颗粒分析。
（2）获取的油液信息及监测内容
很显然，从上面的讨论中可以看出，无论采用的是什么原理，颗粒技术所监测的对象都是单位体积内油液中不同颗粒大小污染物数目（或重量）分布情况。与其他分析技术不同的是，颗粒技术并不监测污染物颗粒的组成元素与形态特征。对不同时期油液进行的颗粒分析可以得出磨粒的增长速度进而判断机器的磨损速度。
（3）优缺点
颗粒技术具有准确、快速、简便的优点，与铁谱技术比较，它不依赖于个人经验，更有助于在线监测。但是由于颗粒技术只进行了磨粒含量的测定，仅能提供油液的污染度信息，在故障诊断方面存在着缺陷。
（4）主要分析仪器
使用较多的颗粒分析仪主要有美国HIAC/ROYCO公司的PC320型、4100型和8000A型分析仪，英国Coulter公司推出的电阻型颗粒计数器，美国罗斯韦尔公司的台式油分析系统等。1.5 其他技术
除了上面介绍的技术，还有很多其他油液监测技术，如磁塞技术、傅立叶红外分析法等。虽然它们的监测原理各有不同，但是从监测内容看，与上面介绍的方法类似，读者可以查询有关资料进行了解。
2 结束语
无论采用何种分析方法与监测仪器，我们必须明确油液实验的目的，并结合目的与自身条件选择合适的监测技术，使得所选方案满足准确性、经济性要求。
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THE COMPARISON AND ANALYSIS OF DIFFERENT OIL MONITORING TECHNOLOGIES
SONG Xuan1, YANG Cheng1， MA Yuan-hui2
(1.School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China; 2.PetroChina Dalian Petrochemical Co., Dalian 116032, China)
Abstract:Aiming at the problem of the variety of oil monitoring technologies in practice, the information of different oil monitoring technologies for general conditions is given. Several oil monitoring technologies used widely at present are compared and analyzed in detail, including analysis of normal physicochemical characteristics, spectrum analysis，ferrography analysis, grain analysis, etc. Basic principles of several oil monitoring technologies are explained briefly, and their advantages and disadvantages are also evaluated. The details tested by different oil monitoring technologies in engineering are summarized, and common testing machines in markets, which use different oil monitoring technologies, are illustrated in order to choose the proper oil monitoring technology and testing machine.
Key Words:lubricating oil; oil monitoring and diagnosis technology; spectrum analysis; ferrography analysis; grain analysis