潤(rùn)滑脂分析指南

潤(rùn)滑油狀態(tài)監(jiān)測(cè)也會(huì)涉及到潤(rùn)滑脂分析

現(xiàn)場(chǎng)分析是樣品快速分析和優(yōu)化維護(hù)活動(dòng)的有效工具。作為基于狀態(tài)的維護(hù)計(jì)劃（CBM）的一部分，油液分析已經(jīng)被證明是振動(dòng)分析、紅外熱成像和超聲波技術(shù)等其他診斷技術(shù)的有效補(bǔ)充。然而，當(dāng)設(shè)備采用脂潤(rùn)滑時(shí)，這一重要的潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)步驟往往被忽視。

SKF的研究數(shù)據(jù)表明，世界上80%的軸承是脂潤(rùn)滑潤(rùn)滑，這將為潤(rùn)滑脂脂分析技術(shù)納入整體CBM戰(zhàn)略提供了巨大的機(jī)會(huì)。電力研究所（EPRI）表示，近50%的軸承故障與潤(rùn)滑不良和污染有關(guān)^（1）。潤(rùn)滑脂狀態(tài)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D7718和ASTM D7918的制定為采用標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)潤(rùn)滑脂進(jìn)行取樣和測(cè)試以實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)策略奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)監(jiān)測(cè)幾個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)，如磨損、氧化和添加劑健康狀況，資產(chǎn)管理者能夠?qū)崿F(xiàn)從基于既定日期的維護(hù)和向基于狀態(tài)的維護(hù)和轉(zhuǎn)變。這有可能為大型車(chē)隊(duì)的所有者每年節(jié)省數(shù)十萬(wàn)美元。風(fēng)電、鐵路和汽車(chē)機(jī)器人行業(yè)目前正在將這些策略納入其計(jì)劃，并通過(guò)預(yù)測(cè)故障和延長(zhǎng)換油間隔，可能節(jié)省數(shù)千美元的維護(hù)成本。有史以來(lái)，將任何類型的CBM策略納入脂潤(rùn)滑部件一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。在役部件上通常可用的少量潤(rùn)滑脂以及可用于潤(rùn)滑脂測(cè)試的樣品量也是有限的，這往往對(duì)作為綜合CBM計(jì)劃一部分的常規(guī)潤(rùn)滑脂取樣和分析成為障礙。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，可借助潤(rùn)滑脂取樣工具進(jìn)行取樣，潤(rùn)滑脂取樣工具可以從只需一克潤(rùn)滑脂的軸承和齒輪中采集代表性樣本?，F(xiàn)場(chǎng)分析工具可用于評(píng)估潤(rùn)滑脂的磨損和理化性質(zhì)。

這種簡(jiǎn)單的采樣技術(shù)可用于各種行業(yè)，包括但不限于風(fēng)電、鐵路、機(jī)器人、采礦和核能，這些行業(yè)有大量的脂潤(rùn)滑部件， 通過(guò)對(duì)脂潤(rùn)滑部件進(jìn)行采樣，并根據(jù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)評(píng)估下一步行動(dòng)。定期對(duì)這些部件的潤(rùn)滑脂進(jìn)行取樣和分析，可以讓資產(chǎn)所有者更清楚地了解設(shè)備的健康狀況，確定更換潤(rùn)滑脂的最佳周期，并找出故障前以解決潛在問(wèn)題。本應(yīng)用將討論潤(rùn)滑脂取樣和分析作為優(yōu)化潤(rùn)滑脂壽命、識(shí)別新出現(xiàn)的問(wèn)題，并在發(fā)生重大損壞或故障之前進(jìn)行干預(yù)，以糾正潛在問(wèn)題的解決方案。

潤(rùn)滑脂取樣

大多數(shù)情況下，從軸承箱和齒輪中采集潤(rùn)滑脂樣本的程序是不同的，并且可能無(wú)法反映潤(rùn)滑表面附近“在用”潤(rùn)滑脂的真實(shí)狀況。因此，需要對(duì)潤(rùn)滑脂分析程序進(jìn)行優(yōu)化，而面臨的挑戰(zhàn)在于測(cè)試方法，這些方法能夠利用少量的潤(rùn)滑脂對(duì)在用潤(rùn)滑脂的狀況作出判定，并在不拆卸零件^（2）的情況下采集具有代表性的潤(rùn)滑指樣本。采集潤(rùn)滑脂樣本時(shí)，可使用斯派超科技提供的樣品舟，該樣品舟可與Ferrocheck便攜式鐵量?jī)x配合使用。用戶可以使用樣品舟采集樣本，然后以妥當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)其進(jìn)行處置，也可以遵從現(xiàn)行在用潤(rùn)滑脂樣本采集的標(biāo)準(zhǔn)方法，即ASTM D7718《獲取在用潤(rùn)滑脂樣本的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程》。該標(biāo)準(zhǔn)介紹了幾種采集具有代表性潤(rùn)滑脂樣本的方法，并使用GREASE THIEF采樣裝置從軸承、閥門(mén)或齒輪箱中采集潤(rùn)滑脂樣本。斯派超科技建議用戶參考該標(biāo)準(zhǔn)，了解如何采集具有代表性的潤(rùn)滑脂樣本。

潤(rùn)滑脂分析作為車(chē)隊(duì)分析的輔助工具

常規(guī)潤(rùn)滑脂分析在機(jī)車(chē)、汽車(chē)機(jī)器人和風(fēng)力渦輪機(jī)等高價(jià)值車(chē)隊(duì)?wèi)?yīng)用中很常見(jiàn)。在這些應(yīng)用中，一套相對(duì)簡(jiǎn)單的磨損和氧化篩查測(cè)試可以為潤(rùn)滑脂的更換頻率、混用情況和磨損程度監(jiān)測(cè)提供指導(dǎo)。軸承或接頭故障可能導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)美元的產(chǎn)品或電力損失，甚至可能威脅到員工和VTFST的安全。資產(chǎn)所有者需要分析大量數(shù)據(jù)，找出問(wèn)題所在，以便合理分配資源、優(yōu)先處理。與其他診斷技術(shù)相比，潤(rùn)滑脂分析能夠在P-F間隔內(nèi)比振動(dòng)分析更早地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，為資產(chǎn)所有者爭(zhēng)取更多的時(shí)間來(lái)解決問(wèn)題，從而避免潛在的停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。采集具有代表性的樣本之后，就可以使用Ferrocheck（便攜式鐵量?jī)x）、FluidScan（便攜式油液狀態(tài)分析儀）和Spectroil M或100（油料光譜分析儀）對(duì)潤(rùn)滑脂樣本進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，以測(cè)量潤(rùn)滑脂中存在的鐵質(zhì)碎屑、物理性質(zhì)和污染物。這些現(xiàn)場(chǎng)工具可以快速對(duì)大量樣本進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)采取措施。

采用FerroCheck 進(jìn)行鐵磁顆粒監(jiān)測(cè)

鐵磁顆粒監(jiān)測(cè)測(cè)是對(duì)軸承、變速箱或閥門(mén)問(wèn)題進(jìn)行趨勢(shì)分析的最常見(jiàn)且經(jīng)濟(jì)的方法。FerroCheck是一種磁力計(jì)，可以感應(yīng)到由于潤(rùn)滑脂中存在磁性粒子而導(dǎo)致的磁場(chǎng)中斷。磁場(chǎng)的中斷量與潤(rùn)滑脂中存在的磨損鐵磁顆粒量正相關(guān)。

FerroCheck提供了一種快速簡(jiǎn)單的無(wú)損解決方案，用于測(cè)量潤(rùn)滑脂鐵磁顆粒監(jiān)測(cè)（ppm級(jí)）（7）。

可以根據(jù)部件的關(guān)鍵程度來(lái)確定采樣頻率，從而確定磨損趨勢(shì)分析和報(bào)警限值。需要引起重視的一點(diǎn)是，潤(rùn)滑脂中的磨損顆粒是累積的，與油不同，磨損顆粒會(huì)一直留在潤(rùn)滑脂中，直到人為將其從部件中清除或沖洗掉。FerroCheck能夠檢測(cè)潤(rùn)滑油（脂）中濃度高達(dá)15%的鐵磁顆粒，是用于趨勢(shì)分析的有效工具，可以輕松幫助識(shí)別車(chē)隊(duì)?wèi)?yīng)用的異常情況。

采用FluidScan做紅外光譜分析

FluidScan（符合ASTM D7889），紅外光譜是一種強(qiáng)大的工具，可在現(xiàn)場(chǎng)用于測(cè)量潤(rùn)滑脂的氧化，并識(shí)別潛在的污染物如水分或與其他潤(rùn)滑脂的混合。通過(guò)趨勢(shì)分析和直接分析監(jiān)測(cè)這些參數(shù)，可以換幫助用戶判定潤(rùn)滑脂是否仍然適用。FluidScan使用比較庫(kù)（內(nèi)置超800種油和潤(rùn)滑脂）可以將潤(rùn)滑脂樣本與比較庫(kù)已有樣本進(jìn)行比較，以識(shí)別潛在的潤(rùn)滑脂混合。應(yīng)盡可能避免潤(rùn)滑脂混用。潤(rùn)滑脂的混合會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑脂流變性能的變化，并最終導(dǎo)致油與增稠劑分離。如果考慮混合兩種潤(rùn)滑脂，最好進(jìn)行相容性研究（ASTM D6185），以確定混合后是否適用。

FluidScan還可以測(cè)定潤(rùn)滑脂的水分及氧化程度。典型的水峰值會(huì)在3400cm^-1附近的紅外光譜上出現(xiàn)。當(dāng)潤(rùn)滑脂開(kāi)始老化和氧化時(shí)，可以通過(guò)FluidScan紅外分析監(jiān)測(cè)氧化程度，如（圖2）所示的鋰基潤(rùn)滑脂。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)轉(zhuǎn)化為氧化值，并在每次分析后自動(dòng)報(bào)告給客戶。FluidScan系統(tǒng)中已內(nèi)置潤(rùn)滑脂的氧化警告和報(bào)警限值。

類似地，盡管潤(rùn)滑脂的使用是為了防止水分侵入，但水可能會(huì)在潤(rùn)滑脂中積聚，如果潤(rùn)滑脂中發(fā)現(xiàn)了水聚集，這表明潤(rùn)滑脂的健康狀況出現(xiàn)了問(wèn)題。這也反映在紅外光譜中，如圖3所示。監(jiān)測(cè)紅外光譜的基線以及水-烴鍵，以獲取潤(rùn)滑脂的總水讀數(shù)。

值得注意的是，一些聚脲增稠潤(rùn)滑脂在該區(qū)域的紅外光譜上也有一個(gè)峰值，應(yīng)該注意不要把這個(gè)峰值誤認(rèn)為是水分。3400cm^-1處的聚脲峰是一個(gè)短而小的峰，而水分峰是更大、更寬的峰。這些相同的紅外隱蔽問(wèn)題也可能發(fā)生在用酯基合成基礎(chǔ)油配制的潤(rùn)滑脂中。這些潤(rùn)滑脂將在1750cm^-1處出現(xiàn)峰值，此時(shí)也會(huì)出現(xiàn)氧化。重要的是要了解這些潤(rùn)滑脂會(huì)在何時(shí)被使用，并注意這可能會(huì)影響光譜上的氧化趨勢(shì)。

與任何有效的CBM計(jì)劃一樣，確定趨勢(shì)并關(guān)注潤(rùn)滑脂如何偏離趨勢(shì)非常重要。任何與趨勢(shì)不一致重大偏差都需要采取行動(dòng)。隨著時(shí)間的推移，可以根據(jù)設(shè)備負(fù)載、運(yùn)行時(shí)間和環(huán)境條件為特定組件建立報(bào)警限制。

Spectroil M 及100 系列油料光譜儀

使用旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極（RDE）光譜儀，可以將潤(rùn)滑脂中的金屬元素濃度與新潤(rùn)滑脂進(jìn)行比較，以確定是否存在潤(rùn)滑脂混用。此外，還可以確定是否存在其他磨損金屬（鉛、錫和銅）。在過(guò)去的15年里，RDE光譜已成為快速分析油脂的常用實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)方法。樣品制備很重要，但根據(jù)操作者的經(jīng)驗(yàn)而有所不同。兩種最常見(jiàn)的制備方法是稀釋和濕涂。

在稀釋的情況下，用溶劑稀釋油脂樣品，以獲取低粘度樣品，可以將稀釋后的樣品放入樣品杯中正常激發(fā)。

第二種方法是涂抹（濕）方法，即在油脂樣品中滾動(dòng)電極，使電極圓盤(pán)邊緣形成涂層，然后將其安裝在電極軸上，并使用基礎(chǔ)油樣品杯。 不管采用哪種方法，都要確保前后及目標(biāo)的一致性。

重要提示：

• 建議使用稀釋系數(shù)。確保在程序中始終如一地用它來(lái)正確預(yù)測(cè)和檢測(cè)異常磨損。

• 氟化潤(rùn)滑脂在Spectroil中檢測(cè)不準(zhǔn)。檢測(cè)數(shù)字會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際值。建議使用XRF檢測(cè)這種潤(rùn)滑脂。

• 進(jìn)行潤(rùn)滑脂分析時(shí)，要始終使用相同的樣品制備方法。不同的制備方法會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果，從而難以預(yù)測(cè)趨勢(shì)。