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摘要：概述油液監測技術的發展歷程與現狀、現有的技術體系構成和主要應用方向，結合當前科技和工業的發展，探析了該技術自身發展和應用發展的趨勢。
關鍵詞：潤滑管理；油液監測；設備健康管理
0引言
油液監測作為機械設備狀態監測與故障診斷技術的一種，能夠通過對潤滑油（液壓油）的檢測分析獲取設備的磨損與潤滑狀態以及故障征兆等信息[1]，以判斷油品和設備所處狀態，讓設備管理者可以適時進行維護和修理，從而避免設備意外失效，延長油品和部件的使用壽命[2]。相對于定期檢修來說，油液監測需要增加一定的成本和費用，但相對于盲目的停機檢修以及事后維修，通過油液監測進行視情維修具有更高的綜合經濟效益，得到了國際標準化組織中機器監測與診斷分委員會和國際故障預防組織認可[3]。隨著新一輪工業革命的深入，該技術的作用也會越來越顯著。主要論述了油液監測技術的發展與應用歷程，并對其發展與應用趨勢進行了探析。
1油液監測技術的發展歷程
20世紀40年代至60年代，所應用的分析儀器主要是原子發射光譜儀和簡單的理化指標分析儀器，特別是20世紀50年代后期，貝爾德公司成功將半自動原子發射光譜儀用于潤滑油中金屬元素檢測，應用更加廣泛，商業性油液監測機構也隨之出現。20世紀70年代至80年代，快速傅里葉變換（FFT）應用至紅外光譜譜圖的處理，傅里葉變換紅外（FT-IR）光譜儀在油液監測中逐漸得到了應用，顆粒計數技術也應用到油液監測，二者的應用，彌補了發射光譜分析技術的不足。20世紀70年代初期，分析式鐵譜儀研制成功，20世紀70年代末期直讀式鐵譜儀研制成功，鐵譜技術迅速在油液監測中得到廣泛的應用，并成為油液監測中故障診斷和進行決策的有效工具。此階段油液監測的理化指標分析、原子發射光譜、紅外光譜、鐵譜分析和顆粒計數等5大技術手段逐步完善并得到了應用。20世紀90年代，X-熒光能譜分析技術在油液監測中特別是潤滑油濾器的監測中逐步應用，相繼有研究機構在此基礎上實驗了油液在線元素檢測與分析。斯派超公司用電荷藕合器件圖像傳感器（ChargeCoupledDevice，CCD）代替光電倍增管裝配至原子發射光譜儀，降低了儀器設備的體積與質量，實現了便攜化。同時行業內開展了以降低分析成本為目的研究，以磨粒圖像識別技術為代表的模式識別技術在油液監測中逐漸興起。2000年以后，以LNF（LaserNetFines，磨損顆粒分析儀）、FilterCheck（濾網磨屑分析）、Microlab全自動油液智能監測系統和Fieldlab58便攜式油液監測實驗室為代表的多功能監測儀器逐步出現，表明了油液監測逐步向集成化方向發展；以便攜式紅外光譜儀、數字式黏度儀和鐵量儀等為代表的現場監測儀器，以MetalScan在線磨粒監測傳感器和在線鐵譜儀等為代表的在線監測技術也得到了廣泛應用。目前，現場監測和在線監測技術手段已涵蓋了磨粒分析和油品性能分析兩大方面，一個基本的現場便攜式油液監測實驗室可以實現。在離線油液監測實驗室中，監測儀器已由以往的獨立工作發展為以實驗室網絡為平臺的系統工作方式，油液監測信息管理系統開發逐漸增多，如卡特皮勒公司開發的S.O.S（ScheduledOilSampling，定期油樣測試）系統、GASTOPS公司針對F-16飛機開發的LubeAnalyst系統和斯派克超公司面向“大數據”管理的LubeTrak—數據管理系統。隨著互聯網的應用與發展，世界著名油液監測實驗室加拿大的Wear-check、德國的Oil-Check等逐步建立了實驗室互聯網的協作體系。油液監測技術是與機械設備現代化及設備管理理念的現代化相應而生的一項技術，通過半個多世紀的應用與發展，油液監測基本形成了應用嵌入式傳感器實施在線監測，應用便攜式監測儀器實施現場監測和應用精密儀器實施實驗室監測所組成的油液監測實施模式。
2油液監測技術在設備管理中的應用
美國西部鐵路部門在20世紀40年代，率先應用直讀式光譜儀和簡單的理化性能分析等手段，開始對鐵路機車進行油液監測，并成功分析出內燃機的失效原因。在內燃機車全面取代蒸汽機車后，油液監測重心由關心潤滑油的質量及壽命轉移至設備健康狀況監測，其在鐵路部門應用更加廣泛，并取得了巨大的經濟效益。到20世紀80年代，油液監測已在美國鐵路機車CBM（ConditionBasedMaintenance，以狀態為中心的維修）中占據了顯著地位。20世紀50年代，美國海軍開始應用油液監測進行飛機發動機的狀態監測，并率先在美國建立了海軍油液分析實驗室，至90年代，僅美國海軍就有12000多種航空部件、20000多種船用部件采用油液監測，目前已作為一種強制性手段應用于美國海軍艦艇和飛機主要設備，以應對設備的意外故障。美國陸軍在1959年將油液監測技術應用到了其飛機狀態監測中，至1979年所有的裝備均開展了油液監測，目前已建立了21個油液分析基地和4個跨越美國本土、歐洲等區域的油液分析實驗室，每年處理超過130萬各油樣，節省大約1億5千萬美元的費用。1962年，美國空軍在認識到磨損金屬分析在噴氣式發動機的維修和飛行安全中的重要性后，開始應用油液監測技術，并將油液監測技術由實驗室轉移至現場應用，大部分飛行中隊能夠自己實施油液光譜分析。目前，美軍新式F35戰斗機等均使用了在線磨損監測傳感器對裝備進行監測，融入至其預測與健康管理系統（PrognosticsandHealthManagement）。1975年9月，美軍根據需求成立了三軍聯合油液監測機構（JointOilAnalysisProgramTechnicalSupportCenter，JOAP-TSC），對三軍油液監測實行聯合管理，其主要職責是負責三軍油液分析技術支持，協調跨軍種油液分析需求，對新油進行測試與評估，對監測用儀器設備進行校對，制定實施規范，修訂主要設備的界限值。目前，JOAP-TSC向美國及其盟軍200多個油液監測實驗室提供技術支持，頒布了一系列油液監控技術規范，并且定期進行修訂。在鐵路部門和軍隊成功應用油液監測技術后，石化、航空、礦山、航運、機械、電力、鋼鐵等行業也逐步將油液監測作為行業裝備的主要狀態監測技術之一。以航運部門為例，LR（Lloyd'sRegister，勞氏船級社）、ABS（AmericanBureauofShipping，美國船級社）、DNV（DetNorskeVeritas，挪威船級社）和NK（Nipponkaijikyokai，日本船級社）等世界著名船級社，從上世紀末陸續了主動力裝置的油液監測規程，CCS（ChinaClassificationSociety，中國船級社）分別了《螺旋槳軸狀態監控系統指南》和《柴油機潤滑油狀態監控系統指南》等相關文件。部分設備制造商（OriginalEquipmentManufacturer，簡稱OEM）建立了自己的油液監測體系，用以指導設備制造和用戶的使用維護，其中典型的代表就是卡特皮勒公司建立的S.O.S油液監測體系。它是全球目前最大集成油液分析體系，單從檢測樣品數量上看，其監測量大約為美國JOAP—TSC體系國內監測量的2倍。潤滑劑生產商在生產過程中越來越多的應用油液監測技術，對質量進行評價、監控及其性能改進與升級，國內外知名的潤滑劑生產廠家如殼牌公司、艾克森美孚公司、中國長城潤滑油公司等，都建立了油液監測服務體系為用戶提供服務。通過半個多世紀的應用和發展，油液監測在CBM和RCM（ReliabilityCenteredMainte－nance，以可靠性為中心的維修）中的作用越來越突出。從整體應用情況看，油液監測技術在設備管理中主要應用見表1。
3油液監測技術應用與發展趨勢
隨著工業4.0和《中國制造2025》的不斷推進，設備管理理念將更加科學、更加精細。油液監測技術作為設備管理的主要技術手段之一，在2個方面會得到快速發展：一是用于監測的儀器設備和技術的發展與完善，二是該技術在現代工業中，特別是機械裝備工業中的應用與作用不斷深入和拓展。主要會體現在以下4個方面。（1）隨著計算機、信息處理、人工智能、物聯網、傳感等現代科學技術的發展和相互融合，油液監測儀器設備將實現小型化、便攜化、智能化以及高集成化，功能上也將更加完善，能夠在各種環境構建更加完備的現場監測實驗室。（2）現代智能制造對設備完好性的要求將會更高，設備的健康狀態與風險、維護和安全的保障結合更加緊密，對于“騎”在10μm油膜上的工業體系，油液監測在現在企業設備的使用、管理、維護與維修中的作用將更加深入與拓展。油液監測將會由早期的磨損類故障監測與診斷，過渡到對裝備摩擦學系統狀態的全過程監測，實現基于油液監測的裝備技術狀態評估、預測、管理、控制與決策[5]。（3）互聯網和全方位可視化技術的發展，足以支撐油液監測實現遠程信息傳輸與分析處理，基于互聯網、大數據技術的油液監測數據管理系統能夠使設備管理和維護人員可隨時隨地訪問數據信息，及時了解設備的運行狀況，實現油液監測技術的集團化和一致化，最大限度提高油液監測技術的效能。（4）多源信息融合、知識挖掘等數據處理技術在油液監測中的應用將更加廣泛，專家系統、知識推理和數據驅動等現代智能方法與現代油液監測技術、故障模式分析技術的融合將更加深入，設備管理和維護人員能夠更為便捷地獲取專家意見，實現設備的智能監測、診斷、評估與決策。
4結束語
油液監測技術已經有了近80年的發展與應用歷史，得到國內外機械工程行業的廣泛認可，產生了巨大的經濟效益。隨著各國新工業革命的逐步深入，如德國的工業4.0和《中國制造2025》等，油液監測技術體系將會與物聯網、大數據和人工智能等新技術相融合，在設備管理、維修和油品使用中發揮更重要的監控作用。
參考文獻
［1］謝友柏，張嗣偉.摩擦學科學及工程應用現狀與發展戰略研究［M］.北京：高等教育出版社，2009.
［2］楊俊杰.油液監測技術［M］.北京：石油工業出版社，2009.
［3］賀石中，馮偉.設備潤滑診斷與管理［M］.北京：中國石化出版社，2017.
［4］劉東風，石新發.油液監測技術在艦船遠航護航中的應用研究［R］.2013年全國設備潤滑管理與油液監測技術高峰論壇，2013.
［5］石新發，劉東風，孫云嶺.油液監測多源信息融合模型構建方法研究［J］.武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2018，42（2）：253-256.
作者:王凱 單位:海軍駐鄭州地區軍事代表室