來源：英力監測

前瞻

在現代工業中，幾乎不可能有一臺機器不使用旋轉元件。例如，在機械系統中，軸承通常是旋轉運動的部件，齒輪在傳遞動力時也是的。旋轉機械(如發動機、齒輪箱、渦輪機)在航空、能源、陸/海/空運輸和制造業等許多行業中已成為的。人們一直希望保證它們的健康，以提高機械系統的可靠性，同時避免昂貴的維護和不必要的停機。因此，實施狀態監測，獲取用于判斷旋轉機械健康狀態的指示性信息，就變得至關重要。

目前用于旋轉機械的狀態監測技術主要包括振動監測、熱成像和油液分析。振動監測可以機械結構故障引起的“噪聲”，適用于由滾動面組成的系統元件的監測。然而，振動的原因是復雜的，因此所產生的信號不能毫無困難地解釋和理解。熱分析也能有效地指示旋轉機械的嚴重故障。但由于溫度變化的遲滯和衰減，這種技術往往對系統的健康狀況不敏感。此外，無論是振動監測還是熱成像，都很難察覺到故障早期的異常變化，更不用說故障前的嚴重磨損。相比之下，大多數旋轉機械都有潤滑系統，以減輕接觸表面的摩擦和磨損。潤滑油攜帶大量與機械系統摩擦學行為相關的副產物，可以直接報告沾油部件的磨損情況。正如選擇血液測試來輔助疾病診斷一樣，油液分析可以為旋轉機器的即將發生的故障提供診斷和預后。此外，由于潤滑油在整個系統中流動，潤滑油狀態監測可以在一個位置監測所有油潤滑元件，這是其他技術所不具備的優勢。因此，旋轉機械金屬磨損顆粒的在線監測一直是研究的熱點。

意義

目前，潤滑油狀態監測主要分為兩大類:潤滑油性質分析和潤滑油碎屑監測。前者可用于揭示潤滑油內部的污染或潤滑油性能的惡化。后者側重于對磨損產生的顆粒進行分析，這些顆粒可以指示磨損的程度和趨勢。研究表明，潤滑油中出現的磨粒與摩擦副的摩擦學特性密切相關，其大小和濃度與磨損嚴重程度成正比，可作為反映旋轉機械健康狀態的良好指標。微觀層面的異常磨損是宏觀層面機械失效的前兆，磨損碎片的典型尺寸在10-100 um范圍內，每個尺寸范圍內的濃度加速增長和磨損顆粒的組成可以用來確定故障發生的位置。此外，磨損機制的顯著不同導致了這樣一個事實，即磨損碎片的形態特征是確定發生了哪種磨損類型并推斷其發生原因的關鍵證據。特別是近年來，由于集成電路的跨越式發展和軟件技術的爆發，磨損顆粒形態分析備受關注。鑒于這些事實，檢測磨損碎片的能力對于緩解部件劣化和實現預測性維護非常有意義。

在過去的幾十年里，研究報道了一些用于離線分析或在線監測的油屑裝置。離線測量設備，如原子光譜儀和鐵譜儀能夠提供關于旋轉機器健康狀態的準確、詳細和全面的信息，這些方法被廣泛接受，并且仍然是潤滑劑狀態監測中的工具。然而，這種策略必須通過定期采集油樣來實現，這既耗時又耗費人力。此外，離線油分析無法提供實時信息，分析結果的滯后可能使操作人員無法對突發故障采取補救措施。因此，實驗室取樣后的檢測已逐漸不能滿足狀態維護的需求。在線油屑傳感器(在線傳感器:主回路監測，在線傳感器:旁路監測)能夠自動、實時、連續地獲取有關旋轉設備健康狀況的信號，正在被廣泛尋求。

原理

鐵和鋼等鐵合金在組成旋轉機械的材料中占有相當大的比例。此外，摩擦副表面還經常采用含有銅、鉻、錳等特殊金屬材料的抗磨涂層，以減輕旋轉部件的磨損。就物質對外加磁場的響應而言，這些金屬材料可分為三類，包括鐵磁性、順磁性和抗磁性。

鐵磁材料具有較大的相對磁導率(例如碳鋼~100)，當它們被磁化時，可以生成一個與外部磁場具有相同的極性的磁場，生成磁場的磁通密度可達原磁場的數倍。對于順磁性材料，在外部磁場的作用下，也能產生與外加場方向一致的磁場。但由于磁導率較小(如鋁合金~1.000022)，產生的磁場較弱，其擾動可以忽略不計。與這兩種材料相反，抗磁性材料在磁場中會產生與外加磁場相反的磁場，因為它們的磁導率小于1(例如銅~0.999994)。另一方面，當存在交變磁場時，金屬材料內部會激發閉合感應電流，即渦流。渦流產生一個與現有磁場相抗衡的磁場。因此，外部磁場將會減弱。

       英力監測的MPS2000和2008系列金屬磨損顆粒油液在線監測傳感器恰好滿足了以上的需求。MPS產品采用*的多組電感線圈原理用于檢測潤滑油中的金屬磨損顆粒。多組線圈繞在空心筒管上作為MPS的傳感元件。如圖所示。當金屬顆粒被油流引入感應線圈時，由于磨損碎片對線圈磁場的擾動，感應量發生變化。對于鐵磁顆粒，較高的相對磁導率使磁通量增加，而渦流有減小磁通量的趨勢。由于渦流隨激勵頻率的增加而增強，低頻下的總磁通量由磁導率決定，導致電感增大。相反，如果順磁或抗磁金屬顆粒與應用磁場耦合，當它通過感應區域時，線圈的電感會下降，原因有兩個:1)渦流在高頻時起主導作用;(2)磨粒相對滲透率之間的相關性可以忽略不計。根據傳感器輸出信號的相位，檢測到的磨損碎片可以分為兩組:(a)鐵磁顆粒(例如鑄鐵，鋼)，(b)順磁和抗磁顆粒(例如銅，鉻，鋁)。這也意味著磨損碎片的材料，如黑色金屬和有色金屬碎片，可以通過傳感器區分。此外，由于傳感器的滲透率和導電性較小，對氣泡和水滴不敏感。實驗結果表明，在內徑為12mm的管道內，MPS能夠檢測40um鐵磁性金屬顆粒和150um非鐵磁性金屬顆粒。