车辆油液远程在线监测研究现状

摘 要：车辆向着自动化、智能化方向发展，由此引发的可靠性与经济性问题愈发受到关注。提高车辆的可靠性与经济性不但依靠设计与制造技术的提高，也对车辆油液监测技术提出了更高的要求。本文针对油液监控技术的国内外发展现状进行了陈述，对当前油液检测的六种方法进行了分析。

关键词：车辆;油液;监测技术

引言

随着工业生产向着大型化、智能化、高效化发展，机械设备运行时产生的故障所带来的经济损失及安全事故也随设备现代化的程度提高而不断升高。因此，对机械设备进行有效功能监测和故障诊断日益受到人们的重视[1]。

建立优秀的车辆故障检测技术是当前车辆维修与故障检测技术的发展趋势。为精准把控车辆运行技术状态以满足车辆维修保障业务需求，发展新一代综合检测和状态监测技术，配套便携式、综合化、模块化维修保障设备，全面推行基于设备可靠性寿命周期的定时定程预防性维修与基于状态监控的视情维修相结合的现代维修制度势在必行。而发动机作为车辆核心部件之一，润滑油等油液在减少发动机运动部件磨损方面发挥着极其重要的作用，同时对发动机的潜在故障的诊断和寿命的预测具有重要意义。

1.油液监测研究现状

当前，油液监控技术受到了世界各国的高度重视，将油液监测技术广泛应用于各类大型机械设备的保养及维修中，并制定了大型现代车辆的保养及维修规范，研发出包括光谱仪、X射线能谱仪等多种类油液监测设备，同时还同JOAP、SOAP等机构进行合作，实施联合油液分析计划。世界其他国家建立的油品分析实验室也在不断进行广泛深入的合作，加拿大的油液分析实验室向德国等国家提供服务，法国的油液分析实验室与JOAP在技术标准上开展了广泛合作[[2][3]。

相较于国外在油液分析技术应用上，我国起步晚、基础弱。1980年开始，空军开始尝试将油液分析技术应用于飞机的状态监测，经过不断努力建立起数个油液监控实验室，通过对飞机发动机的油液监控和分析，发现并排除了140多起飞机发动机故障，避免了多起空中事故。自1990年开始，海军初步将油液监控技术应用于舰艇车辆，通过对舰艇进行油液监测，准确判定柴油机主轴瓦、舰艇离合器轴承磨损异常等严重故障，有效防止了重大事故的发生，并有效减少了重大经济损失。与此同时，陆军也将油液监控技术引入车辆保障工作，制定了油液监测工作标准及参数标准，研发了油液监测车，开发多种车辆油液监测分析系统，基本形成了对地面车辆进行油液分析监测的能力。通过油液监测，准确发现了坦克增压器叶片折断、装甲车发动机润滑系统进油故障等故障，有效避免了重大事故，降低了经济损失。通过整合技术与管理，油液监控体系实现了高效化运行。

我国不仅是在应用领域取得了极大的进展，并且对理论及应用进行了深入研究。例如在柴油机摩擦副研究中，通过监测异常值判定运行状态是否异常;通过研发油液远程监控诊断网络，实现对监控数据的远程分析。这些成果的研究发展，为我国油液监控技术的推广应用提供了良好的技术支持。

2.油液检测检测技术

由于收集方式与传感器工作原理存在差异，润滑油液检测检测技术可以大致分为以下6种，分别是光谱式、铁谱式、电感式、电容式、电阻式和声学检测。

2.1光谱式

根据润滑油液中物质吸收和发射光谱的差别，对润滑油液中磨粒成分和含量进行判断，进而推断出零件的磨损状态。光谱式检测技术具有测量迅速敏捷的优点，但容易受到油液中水分和气泡的影响，并且不能够对金属磨粒种类进行区分。

2.2铁谱式

利用高梯度的强磁场将润滑油液中所含的机械磨损磨粒和污染杂质有序地分离出来，借助显微镜对分离出来的磨粒和杂质进行分析，从而判断内燃机的磨损状况。铁谱式检测技术主要用于铁磁性磨粒进行检测，不能够对非铁磁性磨粒进行检测，同时测量的准确度不高。

2.3电感式

根据电磁感应原理，当金属磨粒通过感应线圈产生的磁场时会引起磁通量的变化，从而引起线圈电感值的变化，利用电感值的变化判定金属磨粒尺寸、数目等参数。电感式检测技术能够有效区分金属磨粒的种类，但对电感线圈及检测电路的要求较高。

2.4电容式

润滑油液中污染物的多少会对润滑油液的介电常数产生影响，根据润滑油液介电常数的变化来判断润滑油液的污染程度，從而实现对污染物的检测;电容式检测技术能够对油液的含水量及金属磨粒的浓度的综合状况进行检测，但并不能对二者进行单独检测。

2.5电阻式

不同材质的磨粒的电阻率不同，磨粒通过电阻传感器时会引起相应电阻值的变化，通过电阻值的变化对磨粒成分和数目进行判断。电阻式检测技术适用于金属磨粒数目较多的情况，当油液中金属磨粒数目较少时，该方法检测精度会大幅度降低。

2.6声学检测

利用脉冲超声技术，通过采集润滑油液中磨粒反射回来的光电脉冲获得磨粒信息，实现对磨粒物的检测。声学检测技术能够对金属磨粒的种类进行区分，但容易受到现场噪声、机械设备振动等外界环境的干扰。

3.油液品质评价参数

3.1 油液运动黏度

黏度是指油液受到外力作用，油液分子进行对流运动，产生内摩擦力的性质。当前、黏度通常被用来作为评价油液流动性能的重要指标。黏度的测定方式通常有三种，分别为动力粘度、运动黏度以及条件黏度。其中运动黏度被广泛应用于柴油、油液等石油产品的测定。运动黏度是指当油液受到重力左右自由下降时，油液分子之间产生内摩擦力的度量。根据石油产品运动黏度测量标准（GB/T 265-1988（2004））其值大小与某特定温度（摄氏度）下动力黏度与油液试样密度的比值。

vt=ηt/ρt（1-1）

其中，vt表示特定温度t下，油液试样运动黏度，mm2/s;ηt表示特定温度t下，油液试样动力黏度mPa/s;ρt表示特定温度t下，油液试样密度，g/mL。

3.2 油液介电常数

由于机械摩擦导致机械磨损颗粒进入油液，油液中金属颗粒过量使得油膜形成困难，机械设备之间摩擦得不到有效保护，造成机械设备磨损。油液长时间使用，油液中的碳氢化合物与氧气反应生成氧化物或其他化学物质造成油液分子极化。随着油液分子极化积累，油液的导电性增强，介电常数发生变化。当前，通常用介电常数作为油液污染或者标志程度的评价标准[59-62]。本文同样以油液介电常数作为评价油液污染程度的标准，在实验过程中实时采集油液介电常数，对测量的得到的油液介电常数时间序列进行拟合，判断并预测油液实时状态。

4.结论

油液分析技术能够降低机械设备事故发生率、降低机械设备维修成本、延长机械设备使用寿命，既能够及时发现设备故障，也能准确反应故障位置，并且能够为推定故障产生机理提供依据，因此油液监控技术在设备故障诊断中应用越来越广泛。

参考文献：

[1] 任永杰， 杨学友. 基于TMS320F2812的实时噪声CAN监控网络系统 [J]. 测控技术， 2009， 28（2）： 75-8.

[2] 崔何亮， 施斌， 徐洪钟， et al. BOTDR光纤温度监测技术在土木工程中的应用研究 [J]. 防灾减灾工程学报， 2004， 24（003）： 252-6.

[3] 吉增权. 分布式光纤温度监测技术与应用 [J]. 河南科技， 2013， 000（014）： 39-40.

作者简介：

张建军（1985-），男，江苏人，陆军装甲兵学院硕士研究生，主要从事车辆发动机油液监测方面研究。