液压油LNF测试数据影响因素研究

刘敬军，马本农，张佃惠

(1.92132部队，山东青岛 266405;2.91663部队，山东青岛 266011)

0 前言

通过对机械设备在用润滑油液的合理取样，应用当前油液分析技术 (诸如油料光谱分析、油液铁谱分析、颗粒计数等方法等)对油液中的磨损颗粒成分、数量、形态、尺寸和颜色等进行精密的监测处理分析，能够比较准确地判断设备磨损的程度、部位、类型和原因［1-2］。

但以上方法因不能同时监测到磨粒的某几个方面的信息而具有单一性、费时、费力等缺点。磨损颗粒分析仪LNF(LaserNet Fines)是一种具有创新性的仪器。它采用激光成像技术和先进的图象处理软件，从图片中将颗粒按4～15 μm、15～25 μm、25～50 μm、大于 50 μm 分类，进行颗粒计数，其直接成像能力消除了对测试尘粒的校准;LNF内部具有形状辨识软件，对大于20 μm以上的颗粒进行辨识，将颗粒分成切削磨粒、严重滑动磨粒、疲劳磨粒和氧化物磨粒4类，其软件能够辨识出气泡和水珠并将其数量从颗粒总数中去除。

LNF与光谱分析、铁谱等测试分析相互补充，可以提高设备的油液监测分析水平，为进一步准确地判断机械设备故障提供了依据。与颗粒计数器、铁谱分析技术相比，LNF主要有以下优点。

1)兼具颗粒计数器和颗粒形状分类器的功能，可测出颗粒总数和4类磨粒的颗粒数。

2)LNF因基于颗粒的实际影象而具有固有的正确性，不需要标定;而光学颗粒计数器基于光通过传感池时的强度降低程度，具有人为误差，且需要标定。

3)直接给出ISO4406污染度和NAS1638污染度等级。

4)能够确定游离水及其含量，区分气泡和水滴。

5)测试时间和数据处理的时间明显缩减。

6)测试油样消耗量大大减少。

7)LNF建立数据库，监测数据直接以表格或图示形式提供数据并作出各样品数据变化趋势图。

通过对LNF的实际使用，发现在不稀释油样的前提下，LNF测试结果受油样粘度等因素的影响较大，同一油样不同的前处理过程测试得到的结果重复性不好。

因此，我们选取2个不同型号、不同粘度的液压油样品，在不稀释油样的前提下，就LNF数据的重复性、前处理过程 (摇匀方式、消泡时间)等影响因素进行了研究。

1 LNF的工作原理

LNF是一种新型油液磨屑自动分析仪器，综合应用激光成像技术和人工智能技术表征磨屑颗粒。它兼具颗粒计数器和颗粒形状分类器功能，能够确认各种润滑和液压油液中磨屑的属性、大小和趋势。通过微小的油泵汲取代表性油样，送入仪器分析:油液样品流经一个背部脉冲激光二极管照明的观察池，将颗粒的运动冻结在1～350 μs，然后，透过油液样品的光成像于一台具有聚焦光学系统的电子照相机上。照相机采集背部照明样品的图像，并提供分析软件，应用人工神经网络测量颗粒的尺寸和形态及属性，并对颗粒的类型作出最佳区分:疲劳、切削、严重滑动、氧化物、纤维、水泡和气泡，从而为判断机械设备发生何种故障提供了较直观的依据。

2 测试试验

本文选取了粘度较小的HM-32和粘度较大的N100液压油样品，在不稀释油样的前提下，分别就摇匀方式和消泡时间对LNF监测数据的影响进行了分析。

2.1 摇匀方式对监测数据的影响

将HM-32液压油样品分成A、B 2组，每组有3个油样。A组油样手摇5 min后，用LNF进行测试，得出相应监测数据;B组油样用摇匀器摇匀15 min后，再用LNF进行测试，得出相应监测数据;2组监测数据列入表1。

同样，将N100液压油样品分成C、D两组，每组有3个油样。C组油样加热15 min，手摇5 min后，用LNF进行测试，得出相应监测数据;D组油样加热15 min，摇匀器摇匀15 min后，再用LNF进行测试，得出相应监测数据;2组监测数据列入表2。

由表1、表2可以看出，摇匀方式的选取与液压油本身的粘度有关:当液压油的粘度较小时，2种摇匀方式因较易于使磨粒均匀分散，LNF监测数据的重复性好，摇匀方式对其影响较小;而粘度较大时，磨粒不易于分散，LNF监测数据的重复性不好，摇匀器摇匀方式测得的数据大于手摇方式测得的数据，摇匀方式对其影响较大。

因此，一般地，油液粘度不大的情况下，特别是现场没有摇匀器时，可采用手摇的方式;而粘度较大的情况下，采用手摇方式测得的LNF监测数据偏小，最好不要采用。

2.2 消泡时间对LNF监测数据的影响

油样在强烈摇动后，会在油液中产生气泡，因此利用LNF对样品进行测试前需要将油样放置在超声清洗机中消除气泡。

表1 HM-32油样不同摇匀方式LNF监测数据表

表2 N100油样不同摇匀方式LNF监测数据表

将HM-32液压油样品分成5个组，油样摇匀15 min后，1～5组按顺序分别消泡0 min、5 min、10 min、20 min、30 min后，每组用LNF在相同条件下测试3次，取颗粒总数平均值，列入表3。

表3 HM-32油样不同消泡时间的LNF监测颗粒总数

同样，将N100液压油样品分成5个组，油样加热15 min并摇匀15 min后，1～5组按顺序分别消泡0 min、5 min、10 min、20 min、30 min后，每组用LNF在相同条件下测试3次，取颗粒总数平均值，列入表4。

表4 N100油样不同消泡时间的LNF监测颗粒总数

从以上数据可以看出，消泡时间对不同运动粘度的HM-32和N100 2种型号液压油LNF监测数据的影响不大。HM-32消泡时间为20 min、N100消泡时间10 min时，效果最佳。

3 结束语

本文采用新型磨损颗粒分析仪LNF对HM-32和N100型号的液压油样品在不同摇匀方式和消泡时间条件下进行了测试。通过测试分析发现:LNF在液压油监测中测试数据重复性较好;摇匀方式对粘度较大的液压油LNF监测数据有较大影响，运用摇匀器摇匀样品的方式可提高测试数据的重复性;消泡时间在10 min以上对液压油的LNF监测数据影响不大。

［1］廖伯瑜.机械故障诊断基础［M］.北京:冶金工业出版社，1995.

［2］刘东风，孙怡.舰用主柴油机机油监测技术研究与应用 ［J］.柴油机，2003(3):17-20.