液壓油LNF測試數(shù)據(jù)影響因素研究

劉敬軍，馬本農(nóng)，張佃惠

(1.92132部隊，山東青島 266405;2.91663部隊，山東青島 266011)

0 前言

通過對機械設(shè)備在用潤滑油液的合理取樣，應(yīng)用當前油液分析技術(shù) (諸如油料光譜分析、油液鐵譜分析、顆粒計數(shù)等方法等)對油液中的磨損顆粒成分、數(shù)量、形態(tài)、尺寸和顏色等進行精密的監(jiān)測處理分析，能夠比較準確地判斷設(shè)備磨損的程度、部位、類型和原因［1-2］。

但以上方法因不能同時監(jiān)測到磨粒的某幾個方面的信息而具有單一性、費時、費力等缺點。磨損顆粒分析儀LNF(LaserNet Fines)是一種具有創(chuàng)新性的儀器。它采用激光成像技術(shù)和先進的圖象處理軟件，從圖片中將顆粒按4～15 μm、15～25 μm、25～50 μm、大于 50 μm 分類，進行顆粒計數(shù)，其直接成像能力消除了對測試塵粒的校準;LNF內(nèi)部具有形狀辨識軟件，對大于20 μm以上的顆粒進行辨識，將顆粒分成切削磨粒、嚴重滑動磨粒、疲勞磨粒和氧化物磨粒4類，其軟件能夠辨識出氣泡和水珠并將其數(shù)量從顆粒總數(shù)中去除。

LNF與光譜分析、鐵譜等測試分析相互補充，可以提高設(shè)備的油液監(jiān)測分析水平，為進一步準確地判斷機械設(shè)備故障提供了依據(jù)。與顆粒計數(shù)器、鐵譜分析技術(shù)相比，LNF主要有以下優(yōu)點。

1)兼具顆粒計數(shù)器和顆粒形狀分類器的功能，可測出顆粒總數(shù)和4類磨粒的顆粒數(shù)。

2)LNF因基于顆粒的實際影象而具有固有的正確性，不需要標定;而光學顆粒計數(shù)器基于光通過傳感池時的強度降低程度，具有人為誤差，且需要標定。

3)直接給出ISO4406污染度和NAS1638污染度等級。

4)能夠確定游離水及其含量，區(qū)分氣泡和水滴。

5)測試時間和數(shù)據(jù)處理的時間明顯縮減。

6)測試油樣消耗量大大減少。

7)LNF建立數(shù)據(jù)庫，監(jiān)測數(shù)據(jù)直接以表格或圖示形式提供數(shù)據(jù)并作出各樣品數(shù)據(jù)變化趨勢圖。

通過對LNF的實際使用，發(fā)現(xiàn)在不稀釋油樣的前提下，LNF測試結(jié)果受油樣粘度等因素的影響較大，同一油樣不同的前處理過程測試得到的結(jié)果重復性不好。

因此，我們選取2個不同型號、不同粘度的液壓油樣品，在不稀釋油樣的前提下，就LNF數(shù)據(jù)的重復性、前處理過程 (搖勻方式、消泡時間)等影響因素進行了研究。

1 LNF的工作原理

LNF是一種新型油液磨屑自動分析儀器，綜合應(yīng)用激光成像技術(shù)和人工智能技術(shù)表征磨屑顆粒。它兼具顆粒計數(shù)器和顆粒形狀分類器功能，能夠確認各種潤滑和液壓油液中磨屑的屬性、大小和趨勢。通過微小的油泵汲取代表性油樣，送入儀器分析:油液樣品流經(jīng)一個背部脈沖激光二極管照明的觀察池，將顆粒的運動凍結(jié)在1～350 μs，然后，透過油液樣品的光成像于一臺具有聚焦光學系統(tǒng)的電子照相機上。照相機采集背部照明樣品的圖像，并提供分析軟件，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測量顆粒的尺寸和形態(tài)及屬性，并對顆粒的類型作出最佳區(qū)分:疲勞、切削、嚴重滑動、氧化物、纖維、水泡和氣泡，從而為判斷機械設(shè)備發(fā)生何種故障提供了較直觀的依據(jù)。

2 測試試驗

本文選取了粘度較小的HM-32和粘度較大的N100液壓油樣品，在不稀釋油樣的前提下，分別就搖勻方式和消泡時間對LNF監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響進行了分析。

2.1 搖勻方式對監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響

將HM-32液壓油樣品分成A、B 2組，每組有3個油樣。A組油樣手搖5 min后，用LNF進行測試，得出相應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù);B組油樣用搖勻器搖勻15 min后，再用LNF進行測試，得出相應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù);2組監(jiān)測數(shù)據(jù)列入表1。

同樣，將N100液壓油樣品分成C、D兩組，每組有3個油樣。C組油樣加熱15 min，手搖5 min后，用LNF進行測試，得出相應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù);D組油樣加熱15 min，搖勻器搖勻15 min后，再用LNF進行測試，得出相應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù);2組監(jiān)測數(shù)據(jù)列入表2。

由表1、表2可以看出，搖勻方式的選取與液壓油本身的粘度有關(guān):當液壓油的粘度較小時，2種搖勻方式因較易于使磨粒均勻分散，LNF監(jiān)測數(shù)據(jù)的重復性好，搖勻方式對其影響較小;而粘度較大時，磨粒不易于分散，LNF監(jiān)測數(shù)據(jù)的重復性不好，搖勻器搖勻方式測得的數(shù)據(jù)大于手搖方式測得的數(shù)據(jù)，搖勻方式對其影響較大。

因此，一般地，油液粘度不大的情況下，特別是現(xiàn)場沒有搖勻器時，可采用手搖的方式;而粘度較大的情況下，采用手搖方式測得的LNF監(jiān)測數(shù)據(jù)偏小，最好不要采用。

2.2 消泡時間對LNF監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響

油樣在強烈搖動后，會在油液中產(chǎn)生氣泡，因此利用LNF對樣品進行測試前需要將油樣放置在超聲清洗機中消除氣泡。

表1 HM-32油樣不同搖勻方式LNF監(jiān)測數(shù)據(jù)表

表2 N100油樣不同搖勻方式LNF監(jiān)測數(shù)據(jù)表

將HM-32液壓油樣品分成5個組，油樣搖勻15 min后，1～5組按順序分別消泡0 min、5 min、10 min、20 min、30 min后，每組用LNF在相同條件下測試3次，取顆粒總數(shù)平均值，列入表3。

表3 HM-32油樣不同消泡時間的LNF監(jiān)測顆粒總數(shù)

同樣，將N100液壓油樣品分成5個組，油樣加熱15 min并搖勻15 min后，1～5組按順序分別消泡0 min、5 min、10 min、20 min、30 min后，每組用LNF在相同條件下測試3次，取顆粒總數(shù)平均值，列入表4。

表4 N100油樣不同消泡時間的LNF監(jiān)測顆粒總數(shù)

從以上數(shù)據(jù)可以看出，消泡時間對不同運動粘度的HM-32和N100 2種型號液壓油LNF監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響不大。HM-32消泡時間為20 min、N100消泡時間10 min時，效果最佳。

3 結(jié)束語

本文采用新型磨損顆粒分析儀LNF對HM-32和N100型號的液壓油樣品在不同搖勻方式和消泡時間條件下進行了測試。通過測試分析發(fā)現(xiàn):LNF在液壓油監(jiān)測中測試數(shù)據(jù)重復性較好;搖勻方式對粘度較大的液壓油LNF監(jiān)測數(shù)據(jù)有較大影響，運用搖勻器搖勻樣品的方式可提高測試數(shù)據(jù)的重復性;消泡時間在10 min以上對液壓油的LNF監(jiān)測數(shù)據(jù)影響不大。

［1］廖伯瑜.機械故障診斷基礎(chǔ)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1995.

［2］劉東風，孫怡.艦用主柴油機機油監(jiān)測技術(shù)研究與應(yīng)用 ［J］.柴油機，2003(3):17-20.