車輛油液遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀

摘 要：車輛向著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，由此引發(fā)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題愈發(fā)受到關(guān)注。提高車輛的可靠性與經(jīng)濟(jì)性不但依靠設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的提高，也對(duì)車輛油液監(jiān)測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。本文針對(duì)油液監(jiān)控技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了陳述，對(duì)當(dāng)前油液檢測(cè)的六種方法進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：車輛;油液;監(jiān)測(cè)技術(shù)

引言

隨著工業(yè)生產(chǎn)向著大型化、智能化、高效化發(fā)展，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的故障所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失及安全事故也隨設(shè)備現(xiàn)代化的程度提高而不斷升高。因此，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效功能監(jiān)測(cè)和故障診斷日益受到人們的重視[1]。

建立優(yōu)秀的車輛故障檢測(cè)技術(shù)是當(dāng)前車輛維修與故障檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。為精準(zhǔn)把控車輛運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)以滿足車輛維修保障業(yè)務(wù)需求，發(fā)展新一代綜合檢測(cè)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，配套便攜式、綜合化、模塊化維修保障設(shè)備，全面推行基于設(shè)備可靠性壽命周期的定時(shí)定程預(yù)防性維修與基于狀態(tài)監(jiān)控的視情維修相結(jié)合的現(xiàn)代維修制度勢(shì)在必行。而發(fā)動(dòng)機(jī)作為車輛核心部件之一，潤(rùn)滑油等油液在減少發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件磨損方面發(fā)揮著極其重要的作用，同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的潛在故障的診斷和壽命的預(yù)測(cè)具有重要意義。

1.油液監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀

當(dāng)前，油液監(jiān)控技術(shù)受到了世界各國(guó)的高度重視，將油液監(jiān)測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類大型機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)及維修中，并制定了大型現(xiàn)代車輛的保養(yǎng)及維修規(guī)范，研發(fā)出包括光譜儀、X射線能譜儀等多種類油液監(jiān)測(cè)設(shè)備，同時(shí)還同JOAP、SOAP等機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，實(shí)施聯(lián)合油液分析計(jì)劃。世界其他國(guó)家建立的油品分析實(shí)驗(yàn)室也在不斷進(jìn)行廣泛深入的合作，加拿大的油液分析實(shí)驗(yàn)室向德國(guó)等國(guó)家提供服務(wù)，法國(guó)的油液分析實(shí)驗(yàn)室與JOAP在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上開(kāi)展了廣泛合作[[2][3]。

相較于國(guó)外在油液分析技術(shù)應(yīng)用上，我國(guó)起步晚、基礎(chǔ)弱。1980年開(kāi)始，空軍開(kāi)始嘗試將油液分析技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，經(jīng)過(guò)不斷努力建立起數(shù)個(gè)油液監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的油液監(jiān)控和分析，發(fā)現(xiàn)并排除了140多起飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)故障，避免了多起空中事故。自1990年開(kāi)始，海軍初步將油液監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于艦艇車輛，通過(guò)對(duì)艦艇進(jìn)行油液監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確判定柴油機(jī)主軸瓦、艦艇離合器軸承磨損異常等嚴(yán)重故障，有效防止了重大事故的發(fā)生，并有效減少了重大經(jīng)濟(jì)損失。與此同時(shí)，陸軍也將油液監(jiān)控技術(shù)引入車輛保障工作，制定了油液監(jiān)測(cè)工作標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)了油液監(jiān)測(cè)車，開(kāi)發(fā)多種車輛油液監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，基本形成了對(duì)地面車輛進(jìn)行油液分析監(jiān)測(cè)的能力。通過(guò)油液監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)了坦克增壓器葉片折斷、裝甲車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)油故障等故障，有效避免了重大事故，降低了經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)整合技術(shù)與管理，油液監(jiān)控體系實(shí)現(xiàn)了高效化運(yùn)行。

我國(guó)不僅是在應(yīng)用領(lǐng)域取得了極大的進(jìn)展，并且對(duì)理論及應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。例如在柴油機(jī)摩擦副研究中，通過(guò)監(jiān)測(cè)異常值判定運(yùn)行狀態(tài)是否異常;通過(guò)研發(fā)油液遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)程分析。這些成果的研究發(fā)展，為我國(guó)油液監(jiān)控技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了良好的技術(shù)支持。

2.油液檢測(cè)檢測(cè)技術(shù)

由于收集方式與傳感器工作原理存在差異，潤(rùn)滑油液檢測(cè)檢測(cè)技術(shù)可以大致分為以下6種，分別是光譜式、鐵譜式、電感式、電容式、電阻式和聲學(xué)檢測(cè)。

2.1光譜式

根據(jù)潤(rùn)滑油液中物質(zhì)吸收和發(fā)射光譜的差別，對(duì)潤(rùn)滑油液中磨粒成分和含量進(jìn)行判斷，進(jìn)而推斷出零件的磨損狀態(tài)。光譜式檢測(cè)技術(shù)具有測(cè)量迅速敏捷的優(yōu)點(diǎn)，但容易受到油液中水分和氣泡的影響，并且不能夠?qū)饘倌チ７N類進(jìn)行區(qū)分。

2.2鐵譜式

利用高梯度的強(qiáng)磁場(chǎng)將潤(rùn)滑油液中所含的機(jī)械磨損磨粒和污染雜質(zhì)有序地分離出來(lái)，借助顯微鏡對(duì)分離出來(lái)的磨粒和雜質(zhì)進(jìn)行分析，從而判斷內(nèi)燃機(jī)的磨損狀況。鐵譜式檢測(cè)技術(shù)主要用于鐵磁性磨粒進(jìn)行檢測(cè)，不能夠?qū)Ψ氰F磁性磨粒進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確度不高。

2.3電感式

根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)金屬磨粒通過(guò)感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)會(huì)引起磁通量的變化，從而引起線圈電感值的變化，利用電感值的變化判定金屬磨粒尺寸、數(shù)目等參數(shù)。電感式檢測(cè)技術(shù)能夠有效區(qū)分金屬磨粒的種類，但對(duì)電感線圈及檢測(cè)電路的要求較高。

2.4電容式

潤(rùn)滑油液中污染物的多少會(huì)對(duì)潤(rùn)滑油液的介電常數(shù)產(chǎn)生影響，根據(jù)潤(rùn)滑油液介電常數(shù)的變化來(lái)判斷潤(rùn)滑油液的污染程度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的檢測(cè);電容式檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)τ鸵旱暮考敖饘倌チ５臐舛鹊木C合狀況進(jìn)行檢測(cè)，但并不能對(duì)二者進(jìn)行單獨(dú)檢測(cè)。

2.5電阻式

不同材質(zhì)的磨粒的電阻率不同，磨粒通過(guò)電阻傳感器時(shí)會(huì)引起相應(yīng)電阻值的變化，通過(guò)電阻值的變化對(duì)磨粒成分和數(shù)目進(jìn)行判斷。電阻式檢測(cè)技術(shù)適用于金屬磨粒數(shù)目較多的情況，當(dāng)油液中金屬磨粒數(shù)目較少時(shí)，該方法檢測(cè)精度會(huì)大幅度降低。

2.6聲學(xué)檢測(cè)

利用脈沖超聲技術(shù)，通過(guò)采集潤(rùn)滑油液中磨粒反射回來(lái)的光電脈沖獲得磨粒信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)磨粒物的檢測(cè)。聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)饘倌チ５姆N類進(jìn)行區(qū)分，但容易受到現(xiàn)場(chǎng)噪聲、機(jī)械設(shè)備振動(dòng)等外界環(huán)境的干擾。

3.油液品質(zhì)評(píng)價(jià)參數(shù)

3.1 油液運(yùn)動(dòng)黏度

黏度是指油液受到外力作用，油液分子進(jìn)行對(duì)流運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)。當(dāng)前、黏度通常被用來(lái)作為評(píng)價(jià)油液流動(dòng)性能的重要指標(biāo)。黏度的測(cè)定方式通常有三種，分別為動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)黏度以及條件黏度。其中運(yùn)動(dòng)黏度被廣泛應(yīng)用于柴油、油液等石油產(chǎn)品的測(cè)定。運(yùn)動(dòng)黏度是指當(dāng)油液受到重力左右自由下降時(shí)，油液分子之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的度量。根據(jù)石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)黏度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 265-1988（2004））其值大小與某特定溫度（攝氏度）下動(dòng)力黏度與油液試樣密度的比值。

vt=ηt/ρt（1-1）

其中，vt表示特定溫度t下，油液試樣運(yùn)動(dòng)黏度，mm2/s;ηt表示特定溫度t下，油液試樣動(dòng)力黏度mPa/s;ρt表示特定溫度t下，油液試樣密度，g/mL。

3.2 油液介電常數(shù)

由于機(jī)械摩擦導(dǎo)致機(jī)械磨損顆粒進(jìn)入油液，油液中金屬顆粒過(guò)量使得油膜形成困難，機(jī)械設(shè)備之間摩擦得不到有效保護(hù)，造成機(jī)械設(shè)備磨損。油液長(zhǎng)時(shí)間使用，油液中的碳?xì)浠衔锱c氧氣反應(yīng)生成氧化物或其他化學(xué)物質(zhì)造成油液分子極化。隨著油液分子極化積累，油液的導(dǎo)電性增強(qiáng)，介電常數(shù)發(fā)生變化。當(dāng)前，通常用介電常數(shù)作為油液污染或者標(biāo)志程度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[59-62]。本文同樣以油液介電常數(shù)作為評(píng)價(jià)油液污染程度的標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)采集油液介電常數(shù)，對(duì)測(cè)量的得到的油液介電常數(shù)時(shí)間序列進(jìn)行擬合，判斷并預(yù)測(cè)油液實(shí)時(shí)狀態(tài)。

4.結(jié)論

油液分析技術(shù)能夠降低機(jī)械設(shè)備事故發(fā)生率、降低機(jī)械設(shè)備維修成本、延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備使用壽命，既能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，也能準(zhǔn)確反應(yīng)故障位置，并且能夠?yàn)橥贫ü收袭a(chǎn)生機(jī)理提供依據(jù)，因此油液監(jiān)控技術(shù)在設(shè)備故障診斷中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

張建軍（1985-），男，江蘇人，陸軍裝甲兵學(xué)院碩士研究生，主要從事車輛發(fā)動(dòng)機(jī)油液監(jiān)測(cè)方面研究。