鐵路、船舶行業(yè)的應(yīng)用

      柴油機(jī)是鐵路內(nèi)燃機(jī)車的心臟，其性能的好壞直接影響著機(jī)車的運(yùn)用和安全，為提高機(jī)車運(yùn)用可靠性，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)故障的早期預(yù)報(bào)，我部于1997年開始利用光、鐵譜分析技術(shù)，對(duì)內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行不間斷的監(jiān)控和診斷，建立起一套針對(duì)國(guó)產(chǎn)機(jī)車柴油機(jī)異常磨損的早期預(yù)報(bào)和診斷體系。
       鐵道部對(duì)229臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車開展鐵譜監(jiān)測(cè)診斷，準(zhǔn)確率達(dá)75%以上，防止機(jī)破事故9次，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
       鐵道部北京鐵路局對(duì)ND5-370內(nèi)燃機(jī)車做鐵譜分析，連續(xù)3個(gè)油樣都發(fā)現(xiàn)有大量鐵系和銅合金的嚴(yán)重滑動(dòng)磨粒和切削磨粒，根據(jù)報(bào)警機(jī)務(wù)段扣車拆機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)3支連桿小端活塞銷鋼背銅襯套竄出，氣缸嚴(yán)重拉傷，由于處理及時(shí)，防止一起機(jī)破事故。

       在對(duì)ND5-372內(nèi)燃機(jī)車做鐵譜分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)有半熔融狀態(tài)鉛錫合金磨粒，后在抽取油樣中已發(fā)現(xiàn)有大量嚴(yán)重氧化帶有回火色的鐵、銅大顆粒，遂發(fā)出報(bào)警：柴油機(jī)主軸瓦嚴(yán)重異常磨損。機(jī)務(wù)段根據(jù)機(jī)車狀態(tài)和監(jiān)測(cè)報(bào)告，果斷決定提前進(jìn)入4年檢的修程。但柴油機(jī)已在返段線路上發(fā)生機(jī)破。拆機(jī)檢查表明主軸頸拉傷，主軸瓦全部報(bào)廢。

鐵譜監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)搗固車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞損壞

       上海鐵路局上海工務(wù)機(jī)械段大型養(yǎng)路機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)，大多采用德國(guó)道依茨公司的風(fēng)冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在長(zhǎng)期數(shù)據(jù)積累中，確定將鐵、鋁、鉛等元素作為監(jiān)控的重點(diǎn)，當(dāng)其發(fā)生大幅變動(dòng)時(shí)，應(yīng)引起高度重視。2005年5月起，持續(xù)作業(yè)的07號(hào)搗固車發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生顯著變化。部分光譜元素?cái)?shù)值見下表。鐵、鋁、鉬等元素?cái)?shù)值出現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)，前后變動(dòng)幅值極大。分析鐵譜可觀察到較多30μm至40μm的疲勞磨粒，若干個(gè)鋁質(zhì)疲勞顆粒，最大尺寸達(dá)到120μm。此外還可見較多黑色氧化物磨粒等。檢測(cè)人員向設(shè)備管理和施工使用部門提出異常警報(bào)，要求停機(jī)檢查。由于施工任務(wù)極其緊張，該機(jī)一直未能予以調(diào)整檢修。7月份的光譜測(cè)試數(shù)值有所下降，其原因是現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員在獲知存在部件故障警報(bào)情況下的臨時(shí)換油所致。在8月初的施工間歇期，機(jī)械進(jìn)入基地檢修，發(fā)現(xiàn)第12缸的第一道活塞環(huán)咬死，活塞頂破損并且存在過燒跡象，若干個(gè)活塞缸套出現(xiàn)不同程度的拉傷，見下圖。             鋁質(zhì)疲勞磨粒壞損的活塞

光、鐵譜監(jiān)測(cè)診斷空壓機(jī)拉缸故障

       對(duì)XX船2#空壓機(jī)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)中,每次抽取滑油樣分析都發(fā)現(xiàn)有150 微米的大金屬磨粒和大量小金屬磨粒，結(jié)合光譜元素?cái)?shù)據(jù)分析， Fe、Al、 Cu磨損金屬元素濃度超標(biāo)，指出該機(jī)存在異常磨損，建議對(duì)該機(jī)進(jìn)行拆檢，檢修人員在出航前對(duì)該機(jī)進(jìn)行拆檢后，發(fā)現(xiàn)該空壓機(jī)已嚴(yán)重拉缸，氣缸凸緣金屬剝落嚴(yán)重，及時(shí)更換了配件，避免了一起嚴(yán)重的機(jī)械事故，保證了順利執(zhí)行任務(wù)，修理后的監(jiān)測(cè)結(jié)果恢復(fù)正常。

鐵譜監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)船舶柴油機(jī)齒輪箱內(nèi)齒輪磨損故障

       柴油機(jī)是目前船舶動(dòng)力裝置中占主導(dǎo)地位的方式之一，在船舶運(yùn)行中故障率也是高的。對(duì)柴油機(jī)故障及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)和診斷，是防止故障發(fā)生并把故障排除在萌芽狀態(tài)的關(guān)鍵。
       8NVD48A - 2U型柴油機(jī)是1942kW客船上的主機(jī)，每艘船舶均安裝兩臺(tái)8NVD48A - 2U型柴油機(jī)作為左、右主機(jī)。正常取樣周期為運(yùn)行l(wèi)00h。
       客船在跟蹤監(jiān)測(cè)中，當(dāng)左主機(jī)運(yùn)行到14000 ~ 15200h期間，其鐵譜讀數(shù)值明顯增大并起伏不定，微粒數(shù)量及尺寸亦變大，通過鐵譜加熱一部分微粒呈草黃回火色，另一部分顆粒呈藍(lán)紫回火色，表明它們分別是鑄鐵及合金鋼零件的磨損產(chǎn)物。鋼質(zhì)微粒的出現(xiàn)及其數(shù)量的不斷增加，是鋼質(zhì)零件磨損嚴(yán)重的不正常現(xiàn)象。同時(shí)了解到左主機(jī)前齒輪箱在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有異常聲響，根據(jù)前齒輪箱內(nèi)裝有多個(gè)齒輪，說明應(yīng)該是齒輪箱零件故障。船舶到港后拆卸前齒輪箱檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)淡水泵中間齒輪與軸銷及海水泵中間齒輪軸銷磨損嚴(yán)重，于是全部更換，更換后鐵譜分析情況正常，運(yùn)轉(zhuǎn)中無異常聲響。