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英力监测便携式铁量仪通过对机械设备油液的连续监测,可以方便地了解机器内部的磨损状况如:齿轮箱、涡轮机、液压部件、传动部件、发动机、泵和压缩机等,并对其异常工况及时报警。
本文介绍粘度在线监测传感器的几种原理分类;例如谐振腔技术是基于谐振腔两个特性参数的变化,即谐振频率和阻尼或Q因子的测量原理。如果谐振器的机械结构与流体介质接触,谐振频率和阻尼都会发生变化。两者都取决于流体的粘度和弹性。对于流体,谐振腔的运动在流体中引起正弦剪切,因此由于作用在谐振腔上的粘性剪切应力增加了阻尼。这些特征可以通过不同的方法观察到。在谐振频率附近测量激励和响应之间的振幅或相位,从而获得粘度测量。
粘度也是影响摩擦力的重要因素。粘度较大的润滑油,其流动性差,在摩擦面之间形成的油膜较厚,在较大负荷情况下润滑效果比较好,但冷却和冲洗作用较差,摩擦的温度较高。相反,润滑油的粘度较小,其流动性较好,容易流入间隙小的摩擦面之间,可保证润滑效果,机械克服摩擦阻力消耗的功也较少,润滑油的冷却和冲洗作用较好。但如果润滑油的粘度过小,在较大负荷下,润滑油膜变薄而容易被破坏,使摩擦面容易产生磨损和擦伤。所以,对于任何实际工况条件都存在着合理的粘度值范围。
本章节介绍粘度的基本定义和常识,包括粘度的单位,为后续油液粘度在线监测传感器的原理和应用做铺垫。粘度(也称为黏度),指流体受外力作用移动时,分子间产生的内摩擦力的量度,是流体测量的一项重要参数。当某一层流体的移动会受到另一层流体移动的影响时,此摩擦力显得极为重要。摩擦力愈大,就必须施予更大的力量以造成流体的移动,此力量称为 ”剪切(shear)”。剪切发生的条件为当流体发生物理性地移动或分散,如倾倒、喷雾、混合等。高黏度的流体比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流体的流动。
在机械系统中,轴承通常是旋转运动的必备部件,齿轮在传递动力时也是必不可少的。旋转机械(如发动机、齿轮箱、涡轮机)在航空、能源、陆/海/空运输和制造业等许多行业中已成为必不可少的。人们一直希望保证它们的健康,以提高机械系统的可靠性,同时避免昂贵的维护和不必要的停机。因此,实施状态监测,获取用于判断旋转机械健康状态的指示性信息,就变得至关重要。
水的进入,特别是大量的游离水,在液压系统内破坏了润滑油膜的形成,油品润滑性能急剧下降,使运动表面产生磨损、粘着和金属疲劳,产生了一些金属磨粒。另外,液压油里的水会在较高的工作温度下与油产生氧化反应。而这些金属小颗粒,尤其是铜或铁颗粒的存在,又会成为水与油品产生氧化分解反应的催化剂,使反应速度加快。反应将生成酸性腐蚀性产物,不溶性污染物等有害物质,使得零部件收到腐蚀,阀门卡滞或形成油泥等。
润滑油中的水分是导致风电机组失效的一个主要因素。SKF科研人员发现,风电齿轮油中的水分含量达到1000ppm时,轴承的寿命会降低70%(如图1所示)。另外,据美国再生能源实验室研究发现,齿轮箱的失效始于轴承,一旦轴承开始失效,其他的齿轮等部件也会出现相应的问题。所以为了使风电齿轮箱的使用寿命达到20年,必须严格控制风电齿轮油中的水分。美国齿轮箱制造协会标准规定,风电齿轮油中的水分要求在500ppm以下,但据最新研究表明,为了提高轴承的寿命,应将水分控制在150ppm以下,这样轴承寿命会提高到原来的2到3倍。
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