現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備油料分析所應(yīng)用的主要技術(shù),包括常規(guī)理化性能分析、光譜分析、鐵譜分析、顆粒計(jì)數(shù)等。其中光譜分析是應(yīng)用最早的監(jiān)測(cè)技術(shù),美國(guó)西部鐵路公司在20世紀(jì)40年代就將其應(yīng)用于監(jiān)測(cè)機(jī)車(chē)的運(yùn)行,并取得了明顯的成效。
油料光譜儀的確切名稱(chēng),叫作旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極發(fā)射光譜儀(Rotating Disc Electrode Atomic Emission Spectrometry,RDE-AES)。激發(fā)電極包括棒電極和圓盤(pán)電極(簡(jiǎn)稱(chēng)盤(pán)電極),這兩個(gè)電極一起稱(chēng)為對(duì)電極,材料都是高純石墨。盤(pán)電極通過(guò)旋轉(zhuǎn)將油液帶到兩電極的間隙中,儀器在這個(gè)間隙內(nèi)施加高壓,產(chǎn)生電弧放電,使得附著在盤(pán)電極上的油樣燃燒激發(fā),并發(fā)出夾雜著各個(gè)元素特征譜線的復(fù)合光。如圖。
旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極工作示意圖
接下來(lái)的過(guò)程與直讀光譜儀一樣,這些元素的特征譜線經(jīng)帕邢隴格結(jié)構(gòu)分離,在檢測(cè)器上顯示出不同的強(qiáng)度,再經(jīng)過(guò)軟件處理得到各元素的含量,單位ppm(mg/kg)。如下圖。
1.油盒 2.盤(pán)電極3.棒電極 4.狹縫 5.光柵 6.檢測(cè)器 7.信號(hào)處理系統(tǒng)8.操作軟件
油料光譜儀原理圖
通過(guò)這種方式,可以實(shí)現(xiàn)二三十種元素的定量分析。由于RDE-AES目前主要用于分析油樣,所以也常被稱(chēng)作油料光譜儀、滑油光譜儀或油液光譜儀等。
雖然RDE-AES的檢出限和分析精度不如電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES),但由于其可以直接分析油液樣品,分析速度快,無(wú)需將其消解成水樣,并且不需要使用氫氣或氬氣,再加上儀器操作簡(jiǎn)單、維修方便、可現(xiàn)場(chǎng)使用、安全性高等優(yōu)點(diǎn),從上世紀(jì)80年代進(jìn)入我國(guó)以來(lái),在航空航天、船舶、電力、礦業(yè)、石油石化、鐵路等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
油料光譜儀可對(duì)機(jī)械設(shè)備的用油進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè),并可在1min內(nèi)測(cè)出二三十種元素的濃度值。其中包括磨損元素、污染元素和添加劑元素等。通過(guò)分析這些元素在設(shè)備油液中的變化趨勢(shì),可以對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
目前,用戶使用油料光譜儀可以歸納為以下四大類(lèi):
① 測(cè)量磨損金屬,監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況
設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中,由于磨損會(huì)產(chǎn)生大量微粒。這些微粒有正常磨損產(chǎn)生的,也有異常磨損產(chǎn)生的。使用油料光譜儀可以測(cè)定微粒的成分與含量,從而推斷出磨損產(chǎn)生的部位及磨損程度,實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀況。
② 根據(jù)污染元素,發(fā)現(xiàn)泄露源,預(yù)防重大事故
如果有雜物泄露至油樣系統(tǒng)中,會(huì)導(dǎo)致某些特定元素含量異常升高,根據(jù)元素來(lái)源,可以推知泄露源,及時(shí)修補(bǔ),避免更大損失。
例如,由于內(nèi)齒圈密封不良,造成沙土進(jìn)入,會(huì)導(dǎo)致Si含量異常升高;由于油冷器滲漏防凍液進(jìn)入變速箱,會(huì)使B含量突然升高。
③ 確定合理?yè)Q油期和大修期
確定被監(jiān)測(cè)設(shè)備的取樣部位和取樣周期,一般將機(jī)械磨損較嚴(yán)重的部位定為重點(diǎn),取樣周期短,監(jiān)測(cè)次數(shù)多,分析處理各元索的成分和濃度是否變化。如果某元素濃度值增大,說(shuō)明摩擦磨損加劇,建議停機(jī)維護(hù)保養(yǎng)。
④ 直接用作金屬元素測(cè)量?jī)x器
由于油料光譜儀具有操作簡(jiǎn)單、分析速度快、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件要求不高等特點(diǎn)。工廠大批量生產(chǎn),沒(méi)有條件使用ICP這類(lèi)需要前處理工作的儀器,而且元素含量也只有幾個(gè)ppm,這時(shí)油料光譜儀就是極佳的選擇。
例如,有一家客戶屬于高端銅板加工企業(yè)。其中有一道工序是使用酸液淋洗銅板,去除銅板上的細(xì)小毛刺,再進(jìn)行電鍍。用戶使用GNR R3油料光譜儀檢測(cè)淋洗液中的雜質(zhì)元素含量,從而得知毛刺的多寡。如果雜質(zhì)含量過(guò)高,說(shuō)明加工工藝留下的毛刺偏多,不適合電鍍,需要對(duì)銅板再處理之后才能繼續(xù)進(jìn)行。
關(guān)于GNR元素分析解決方案
意大利GNR是一家專(zhuān)業(yè)的光譜分析儀器研發(fā)制造企業(yè),總部位于意大利米蘭。產(chǎn)品涵蓋直讀光譜儀、油料光譜儀、X射線熒光光譜儀等。