油液監(jiān)測——日臻成熟的設備工程診斷技術

中國設備管理協(xié)會設備診斷工程委員會 楊其明

20世紀70年代，在美國國家航天局（NASA）倡導下成立的國際機械故障預防組織（MFPG）十分前瞻性地將機械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術歸類為性能監(jiān)測、振動監(jiān)測和油液監(jiān)測三大類。如果上溯到上世紀40年代光譜技術首先成為油液監(jiān)測的手段，油液監(jiān)測技術已經(jīng)經(jīng)過了約半個世紀的發(fā)展。作為逐漸成熟的一個技術系統(tǒng)，在工業(yè)工程各領域，尤其國防建設中得到廣泛運用，取得很好的經(jīng)濟、社會乃至國防效益，已經(jīng)成為現(xiàn)代設備管理和設備維修方式的支撐技術之一。我國科技工作者及工程技術人員也用自己數(shù)10年的不懈努力，開創(chuàng)并發(fā)展了不但與工業(yè)發(fā)達國家并駕齊驅，而且獨具中國特色的油液監(jiān)測技術領域。

一、油液監(jiān)測已發(fā)展成為一個成熟的診斷技術

直至20世紀80年代，油液監(jiān)測技術雖然在國內(nèi)外得到成功應用，但仍不能如性能監(jiān)測和振動監(jiān)測那樣得到國際工業(yè)界的認可。時至今日，經(jīng)過近60余年的發(fā)展，它已經(jīng)被業(yè)界認可為一個獨立的技術領域。其主要標志如下。

1.油液監(jiān)測的技術內(nèi)容已進入國際標準

國際標準化組織（ISO）在2006年頒布了兩個與油液監(jiān)測直接相關的標準：ISO/DIS 18436-4和ISO/NP 18436-5。這兩個標準是由ISO的“機械振動與沖擊技術委員會”（TC108）之下的“機器狀態(tài)監(jiān)測和預診斷分會”（SC5）的委員們審查表決通過的。兩個標準分別規(guī)定了從事油液監(jiān)測技術工作的現(xiàn)場技術人員和試驗室分析人員的培訓課程和認定標準。油液監(jiān)測的技術規(guī)范進入國際標準，說明它的成熟性和被認定。

2.油液監(jiān)測的單元技術和技術結構已基本確定

經(jīng)過多年技術開發(fā)成果的積累和工業(yè)應用的實際考驗，至今已形成比較成熟的通用型油液監(jiān)測技術結構。一個油液監(jiān)測技術的基本組合是由原子光譜分析技術、紅外光譜分析技術、鐵譜技術、顆粒計數(shù)技術和潤滑油理化分析技術（如黏度、閃點、總酸值等）所組成。對于特殊專業(yè)的監(jiān)測對象可添可減。以上五大項技術由一個計算機系統(tǒng)控制。不但形成一個數(shù)據(jù)共享的局域網(wǎng)，而且通過系統(tǒng)軟件中的數(shù)學模型、診斷方法乃至專家系統(tǒng)，對分析結果做出智能性的分析判斷和評價。評價結論包括兩大部分，即潤滑劑（包括液壓油）的理化指標、潤滑性能、衰變程度、添加劑變化、污染程度和機械設備摩擦副的磨損元素、磨損狀態(tài)、失效部位、磨損類型等設備磨損情況的評價。

3.油液監(jiān)測技術已進入市場運作

商業(yè)化的油液監(jiān)測公司已經(jīng)出現(xiàn)多年，并得到快速發(fā)展。在美國、英國、澳大利亞等工業(yè)發(fā)達國家，油液監(jiān)測的商業(yè)公司在上世紀80年代就已成立和發(fā)展，承擔著大量由各行業(yè)企業(yè)所委托的油液分析業(yè)務，油液監(jiān)測技術進入市場運作。當時，我國的油液監(jiān)測技術裝備只作為大型工業(yè)企業(yè)、研究院所、高等院校、國防單位內(nèi)部的科技手段，“內(nèi)向性”和“封閉式”地開發(fā)和應用。如今，在北京、廣州、上海、天津等地已成立了多家通過國家或地方技術監(jiān)督局審查、經(jīng)工商局注冊登記的商業(yè)化油液監(jiān)測公司或技術中心，有的甚至獲得國際認證機構的認證。它們承接著大量包括許多國際知名品牌跨國公司在內(nèi)的企業(yè)外委油液監(jiān)測訂單，按國際規(guī)范進行操作，出具報告，并對分析結果承擔法律責任。在按市場游戲法則運作的過程中，這些油液監(jiān)測專業(yè)企業(yè)自身也得到發(fā)展。

二、油液監(jiān)測技術已取得豐碩學術研究和工程應用成果

我國科技工作者和工程技術人員在油液監(jiān)測領域的成就，如同其他領域一樣，可以歸納為科技開發(fā)和工程應用兩大方面。在科技開發(fā)的硬件方面，獨立研制了鐵譜儀、鐵量儀、各種快速分析儀及集成的油液監(jiān)測系統(tǒng)等。在軟件方面，各行業(yè)開發(fā)了適用的計算機診斷系統(tǒng)乃至專家系統(tǒng)。許多國有大中型企業(yè)已將油液監(jiān)測作為生產(chǎn)鏈的節(jié)點，納入日常程序。油液監(jiān)測技術也在國防現(xiàn)代化建設中發(fā)揮了重要作用。從我國第一篇有關油液監(jiān)測技術研究論文在首屆國際鐵譜技術會議上宣讀和在國際《WEAR》期刊上發(fā)表之后，大量反映油液監(jiān)測科技研究和工程應用成果的論文在國內(nèi)外專業(yè)期刊上陸續(xù)發(fā)表。有關油液監(jiān)測技術的學術著作已有10余冊出版發(fā)行。油液監(jiān)測技術已成為高等院校本科生和研究生的選修課程。由高等院校、科研院所及廠礦企業(yè)承擔的油液監(jiān)測理論、技術和應用研究成果在國家、省部級的諸多獎項中獲獎。至今，我國已有近800個單位和部門裝備了油液監(jiān)測技術，遍及機械、交通、鐵路、航空、冶金、石油、化工、采礦、煤炭、教育乃至軍事裝備系統(tǒng)，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟、社會乃至國防效益。工程應用的廣泛和有效是我國有別于其他工業(yè)發(fā)達國家油液監(jiān)測技術發(fā)展的特點。由全國油液監(jiān)測技術委員會（原全國鐵譜技術委員會）主持，曾對我國98個以鐵譜技術為主、應用油液監(jiān)測技術的單位進行了調(diào)查。根據(jù)所提供財務報表，其中48個工礦企業(yè)在5年期間，因應用油液監(jiān)測技術增產(chǎn)3 815萬元，節(jié)支8 451萬元，這樣取得直接經(jīng)濟效益約1 226億元。

根據(jù)國際通用慣例，我國油液監(jiān)測領域的科學研究和工程技術人員于2004年將原全國鐵譜技術委員會正式更名為油液監(jiān)測技術委員會。包括全國著名高校和各行業(yè)大型國有企業(yè)在內(nèi)約150個成員單位參加活動。20多年來，委員會召開了六次全國性學術會議，出版了六冊會議論文集，發(fā)表了近400篇學術論文，開展了企業(yè)調(diào)查、技術標準、專題研究等多種學術和技術活動，特別受到廠礦企業(yè)的關注和支持，突出了緊密結合生產(chǎn)實踐的特色。

三、油液監(jiān)測在設備工程診斷技術領域有著廣泛發(fā)展前景

無論從設備維修還是從設備管理的角度，油液監(jiān)測技術從問世起就與設備工程領域結下不解之緣。它與振動分析技術一樣，同屬設備工程的主流診斷技術。在應用操作上，它們可以聯(lián)合使用，發(fā)揮各自優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

來自對美國核電站系統(tǒng)的750臺設備滾動軸承的失效監(jiān)測調(diào)查表明，單獨采用油液監(jiān)測技術的占40%，單獨采用振動監(jiān)測的占33%，二者綜合利用的占27%。振動分析能監(jiān)測出3個月內(nèi)的軸承失效，而油液監(jiān)測可以提前到18個月前，診斷出軸承的早期異常磨損。油液監(jiān)測在經(jīng)濟上可以得到6倍于投入的回報。我國數(shù)10年的生產(chǎn)實踐也表明，油液監(jiān)測在設備工程診斷技術領域中已經(jīng)扮演了獨特和重要的角色。

四、油液監(jiān)測沿著技術創(chuàng)新和工程應用兩個方向繼續(xù)不斷發(fā)展

展望我國油液監(jiān)測的發(fā)展前景，仍然是在技術創(chuàng)新和工程應用兩條戰(zhàn)線上不斷發(fā)展。技術創(chuàng)新項目以高等院校、科研機構、高科技企業(yè)的科研隊伍為主。主要在前沿課題開展科技攻關。如新的單元技術、磨損數(shù)學模型、失效診斷方法、磨粒自動識別、多元信息融合、遠程監(jiān)測、在線監(jiān)測等。工程應用項目以廠礦企業(yè)一線的工程技術人員為主，主要通過應用研究完成成果轉化和新技術的規(guī)模應用準入。如新技術的安全性、可靠性、有效性及經(jīng)濟、社會效益評估等。兩個方向雖然各有側重，但更多采用廠、學、研相結合、發(fā)揮各自優(yōu)勢、聯(lián)合攻關的創(chuàng)新路線，充分體現(xiàn)油液監(jiān)測技術的生產(chǎn)實踐性。