原子发射光谱仪作油液分析故障诊断的界限值问题

　　1　引言

　　对于大中型、精密、复杂、昂贵、安全性要求高的机械设备或装备,利用油液(包括润滑和液压油)分析对磨损类故障诊断是非常有效的手段,这已为世界各国实践所证实。磨损类故障占机械设备总故障率的60%~70%。本文主要研究应用原子发射光谱仪进行油液分析故障诊断的界限值问题。

　　界限值亦称门槛值或阈值。在用油中包含多种磨损金属元素的故障信息,对每种元素必须科学地制定其界限值,才能预报机器的故障或油品的衰变状态。用户购置了多种仪器,如不根据机器特点去研究和制定各种界限值,就难以发挥仪器的功能和诊断效果。界限值没有通用性,尽管用相同仪器和相同油品,而不同种类机器的界限值不同,因为其磨损情况、载荷、运行工况及环境条件等不同。

　　2　原子发射光谱仪分析结果的特点

　　此仪器可快速、准确定量分析各磨损金属元素的重量含量(μg/mL)。机器的磨损程度是渐变和突变并存,为要根据元素含量去判断磨损状态,一般需要3~4种不同程度级别的界限值。

　　美军全部装备,均制定正常、临界、偏高和异常4种界限值,我国大多用正常、临界和异常3种界限值,以及趋势的界限值,为预报有无故障和故障程度的依据。

　　原子发射光谱仪只能分析≤10μm的磨损颗粒尺

　　寸,但磨粒的浓度能揭示早期故障症兆,而故障诊断的积极意义在于预知性和早期预报。

　　3　定量界限值的类别和模糊性

　　3.1　类别

　　机器出现的故障症兆,常常并非某一个界限值所能全面揭示反映。例如原子发射光谱仪,根据多年应用实践经验,需有磨损含量与取样频率关系统计的浓度界限值,相邻两个油样中含量变化统计的趋势界限值,两者必须相辅相成去捕捉故障症兆,而趋势界限值往往可灵敏反映磨损变化烈度。在某些行走机器中,为直观方便,还制定磨损含量与运行小时或走行公里关系的界限值。

　　3.2　定量界限值边界的模糊性

　　以原子发射光谱仪为例,国内外所制定的3种或4种界限值,其边界仅相差1μg/mL。例如表1a和表1b分别为美国军用车辆某行星变速箱5R6192和美国某军用飞机燃汽轮发动机的主要磨损元素界限值和异常趋势值[1];表2为我国某内燃机车柴油机的磨损元素界限值和趋势界限值。

　　由表1和表2可见,各边界仅相差1μg/mL,对磨损类故障是否会这么灵敏,这要具体分析和采取应对策略。

　　(1)界限值是为保证机器安全运行或有无故障症兆的一种预报或提示,是根据统计规律、置信度和实际运用经验来划分的,它不可能像精确数学计算那样准确无误。根据这种定量预报,如果能达到95%的准确率,就可显著减少重大故障的概率。