分析式鐵譜儀和工業(yè)內(nèi)窺鏡在空壓機故障監(jiān)測中的應(yīng)用

馬仲翦，趙 軍

（解放軍92493部隊89分隊，遼寧葫蘆島 125000）

往復(fù)式空壓機在各類船舶上的應(yīng)用十分廣泛，由于其長期工作在強烈沖擊、高溫、高壓、高濕等惡劣的工作條件下，因此容易發(fā)生故障和事故。其故障主要分為結(jié)構(gòu)性故障和性能方面的故障。結(jié)構(gòu)性故障，主要表現(xiàn)在零件磨損、裂紋、裝配不當、動靜部件間的碰磨及油、氣路堵塞等；而性能方面故障，主要表現(xiàn)在機械性能指標達不到要求，結(jié)構(gòu)性故障會反映機器的性能指標，而通過性能指標的評定，也可以反映結(jié)構(gòu)性故障的存在及其嚴重程度。

1 故障檢測形式及監(jiān)測方式

對于往復(fù)式空壓機監(jiān)測和診斷，從理論上講，用振動診斷法是有效的。但對振動敏感點的選擇及判據(jù)的確定，在理論上和經(jīng)驗上都不太成熟，特別是當前對往復(fù)式機械的判別還缺少權(quán)威性的判斷標準。另外，在實際檢測中還存在其他問題，如振動頻率范圍寬廣，給對激勵源的識別帶來一些困難；機體內(nèi)運動零件數(shù)量多而形狀復(fù)雜，在工作狀態(tài)下難以接近；當運動部件出現(xiàn)不同故障時，對振動性號的分析識別有相當?shù)碾y度；在測試某一部位時，難以排除來自其他方面的眾多干擾等，在監(jiān)測和診斷方法上，還須輔以其他的檢測方法和手段。

針對以上特點，在空壓機故障診斷中，應(yīng)該使用分析式鐵譜儀和工業(yè)內(nèi)窺鏡兩種儀器。

鐵譜分析，是一種比較成熟的機械磨損檢測方法，其利用高梯度強磁場，將機器油液中所含碎屑按粒度大小有序地分離出來，通過對磨屑形態(tài)、大小、成分、濃度和粒度分布等方面，進行定性定量觀測，得到有關(guān)摩擦磨損狀態(tài)的重要信息。由于磨損或疲勞點蝕引起的異常振動，會使摩擦副在運行中產(chǎn)生的相應(yīng)的異常磨粒，通過鐵譜分析，可以直接捕捉到故障磨粒，從而實現(xiàn)故障診斷。

工業(yè)內(nèi)窺鏡，利用可彎曲、照明的微型探頭深入到機械的內(nèi)部，將可視的故障信息，傳送到顯示器上供診斷使用，對不能進行拆解觀察的機械設(shè)備監(jiān)測診斷具有重要作用。

因此，應(yīng)當使用工業(yè)內(nèi)窺鏡對可能出現(xiàn)問題的重點部位，進行觀察監(jiān)測，該方法監(jiān)測的對象是空壓機。又由于磨損或疲勞點蝕引起的異常振動，會使摩擦副在運行中產(chǎn)生的相應(yīng)的異常磨粒，通過油液分析，尤其是鐵譜分析，可以直接捕捉到故障磨粒，該方法的監(jiān)測對象是空壓機使用的潤滑油，因此是間接方法。

兩種方法同時使用，可大大提高監(jiān)測的準確性。

2 用分析式鐵譜儀診斷實例

2009年10月13日，抽取某船2號中壓空壓機的潤滑油，進行間接監(jiān)測。經(jīng)分析鐵譜分析，發(fā)現(xiàn)了鋁質(zhì)磨粒，有較多片狀磨粒和少量滑動磨粒。通過以上油液分析結(jié)果，可以看出，2號中壓空壓機鋁元素含量較高，磨損加劇，建議換油和進一步檢查氣缸內(nèi)部情況，并繼續(xù)跟蹤監(jiān)測。圖1為鐵譜圖片，其中譜位為譜片的入口端，照明為透射光、反射光，放大倍數(shù)為100倍，磨粒特征為入口端全貌，且有較多鋁磨粒。

譜片中磨粒多數(shù)小于10滋m，個別磨粒尺寸大于10滋m，呈碎片狀條狀，表面粗糙有劃痕。從此類磨粒的形成原因，可以判斷該空壓機存在粘著磨損。

圖1 2#中壓空壓機鐵譜圖片

3 用工業(yè)內(nèi)窺鏡診斷實例

2009年10月14日，在不對空壓機進行拆檢的前提下，使用視頻內(nèi)窺鏡通過2#中壓空壓機曲柄箱對活塞和氣缸套進行檢查，發(fā)現(xiàn)該機活塞有數(shù)道較深的“拉痕”（見圖2），氣缸套上也存在兩道“拉痕”（圖3）。這種情況，是由于內(nèi)部相對運動的部件表面溫度升高形成的粘連牽拉造成的。該照片驗證了空壓機存在粘著磨損這一狀況。

圖2 活塞上的“拉痕”

圖3 氣缸套上的“拉痕”

4 故障原因分析及處理辦法

兩種儀器的診斷結(jié)果，均表明該空壓機存在粘著磨損，主要原因是機器中潤滑油形成的油膜被擊穿，使機器內(nèi)部相對運動的部件表面溫度升高，直至出現(xiàn)粘著而產(chǎn)生的破壞。油膜被擊穿主要有兩種具體原因：一是由于負載過大或速度過高，使?jié)櫥土肯鄬Σ蛔悖欢怯捎跐櫥偷恼扯冗_不到要求。

所檢測的空壓機一直按照規(guī)定運轉(zhuǎn)，無過載情況，潤滑油添加及時，因此不存在潤滑油不足的情況。但檢測的油液樣本顏色相對較淺，且有氣泡存在，可斷定其中存在水分，結(jié)合該空壓機的工作環(huán)境，發(fā)現(xiàn)系有海水混入該空壓機，致使?jié)櫥驼扯认陆?，無法有效形成油膜，以至出現(xiàn)粘著磨損，造成空壓機故障。

根據(jù)以上診斷結(jié)果，應(yīng)該更換該空壓機的活塞和氣缸套，并且在以后的工作中，嚴防出現(xiàn)機器進水的狀況，以維持正常運轉(zhuǎn)，保障正常工作。

5 結(jié)束語

通過對空壓機潤滑油中攜帶的磨粒（或污染顆粒、腐蝕產(chǎn)物）進行檢測與識別，可較好地獲得機器的潤滑和磨粒狀態(tài)的信息，定性和定量地描述機器的磨損狀態(tài)，并能準確定位故障部位，為狀態(tài)監(jiān)測、保養(yǎng)和維修提供可靠的技術(shù)參考依據(jù)，發(fā)揮質(zhì)量監(jiān)控的效力。

［1］陳長征，胡立新，周勃，費朝陽.設(shè)備振動分析與故障診斷技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

［2］韓 捷，張瑞林.旋轉(zhuǎn)機械故障機理及診斷技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

［3］楊其明.磨粒分析--磨粒圖譜與鐵譜技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2002.