油料发射光谱仪检测润滑油中Fe、Al颗粒效率研究

　　磨损存在于绝大多数的机械设备中,是引起机械设备故障的主要原因之一。为保证机械设备的正常运行,及时预报事故,就需要对设备进行状态监测与故 障诊断[1]。润滑油液的光谱分析作为机械设备状态监测的重要手段已经得到了广泛的应用,特别是在诊断机械设备的初期磨损故障。为研究油料发射光谱仪检测 润滑油液中金属颗粒的效率,本文作者以1μm和8.9μm的金属Al颗粒、1~5μm的金属Fe颗粒为检验对象,通过把金属Fe、Al加入到CD-40润 滑油配成不同质量分数的试样实验,研究了某型油料发射光谱仪在检测这2种金属时的效率。

　　1　实验部分

　　1.1　实验仪器及材料

　　(1)超谱M型油料光谱仪。包括:标准油、盘电极和棒电极等消耗品。

　　(2)辅助设备: HZS-HA型水浴振荡器; SK5210HP型超声波振荡器;台式干燥箱;梅特勒电子天平(测量精度0.000 1 g);容量为125 mL和1 000mL的油样玻璃瓶;实验室品级的纸巾和一次性移液管等。

　　(3)实验材料: CD-40润滑油;北京蒙泰公司生产的1~5μm的羰基铁粉(纯度99.5% ); 1μm的雾化铝粉(纯度99.9% )和8.9μm的雾化铝粉(纯度99.9% )。

　　1.2　实验步骤

　　(1)将一定粒径和质量的金属Al、Fe颗粒加入到CD-40润滑油中配成不同含量的待分析试样。

　　(2)将待分析油样加入到经过清洗干燥后的磨口瓶中。

　　(3)为使油样混合均匀,降低油液粘度,采用HZS-HA型水浴振荡器对油样进行加热、振荡处理,设定温度60℃,转速130 r/min。

　　(4)为进一步使油样均匀,用SK5210HP型超声波振荡器对油样进行超声振荡处理,设定频率60 kHz。

　　(5)在光谱仪日常标准化检查正常后对油样进行光谱分析。每个油样分析前再次摇匀。在实验分析前,首先对CD-40润滑油检测,共分析5次,其结果见表1。

　　首先对数据进行粗大误差排除。因实验测量5次,测量次数相对较少,故应用罗曼诺夫斯基准则[2]。取显著性水平α=0.01,经检验,不存在粗大误差(注:本文中所测量的金属颗粒质量分数都作了粗大误差的排除,对CD-40背景金属质量分数也作了排除)。

　　2　实验数据及分析

　　(1)分别称取54.2 mg、100.9 mg、209.3 mg、248.0mg规格是8.9μm的雾化铝粉加入到100.07 g、100.96 g、100.76 g、100.81 g CD-40润滑油中,其检测结果见表2,各组数据检测效率见表3。

　　在上述分析中,影响检测效率的主要因素是金属颗粒在油液中的质量分数,假定每组测量结果总体符合正态规律,构造检验统计量[3]:

　　其自由度可近似有

　　比较t、tα/2(v)的大小。假设1#和2#、2#和3#、3#和4#的检验统计量分别为t1、t2、t3,则在置信度1-α=0.95下, 经计算得到|t1|=1.63 <t0.025(8)=2.31;|t2|=1.42<t0.025(4)=2.78;|t3|=1·91< t0·025(4)=2.78,得到检测的效率值在所选置信区间上是没有显著性差异的,即光谱仪检测效率并未随着金属元素质量分数的增加而减少,金属元素 质量分数对光谱仪的检测效率并没有显著性影响。则在置信度1-α=0.95下,-x=30.34; S=1.64,方差未知,求得其检测效率的置信区间为: =(29.55,31.13)。即在置信度1-α=0.95下,在金属元素质量分数范围为(541.3×10-6,2 454×10-6)时,光谱仪检测8.9μm金属Al的检测效率区间为(29.55%, 31.13% )。