摘要：概述油液监测技术的发展历程与现状、现有的技术体系构成和主要应用方向，结合当前科技和工业的发展，探析了该技术自身发展和应用发展的趋势。
关键词：润滑管理；油液监测；设备健康管理
0引言
油液监测作为机械设备状态监测与故障诊断技术的一种，能够通过对润滑油（液压油）的检测分析获取设备的磨损与润滑状态以及故障征兆等信息[1]，以判断油品和设备所处状态，让设备管理者可以适时进行维护和修理，从而避免设备意外失效，延长油品和部件的使用寿命[2]。相对于定期检修来说，油液监测需要增加一定的成本和费用，但相对于盲目的停机检修以及事后维修，通过油液监测进行视情维修具有更高的综合经济效益，得到了国际标准化组织中机器监测与诊断分委员会和国际故障预防组织认可[3]。随着新一轮工业革命的深入，该技术的作用也会越来越显著。主要论述了油液监测技术的发展与应用历程，并对其发展与应用趋势进行了探析。
1油液监测技术的发展历程
20世纪40年代至60年代，所应用的分析仪器主要是原子发射光谱仪和简单的理化指标分析仪器，特别是20世纪50年代后期，贝尔德公司成功将半自动原子发射光谱仪用于润滑油中金属元素检测，应用更加广泛，商业性油液监测机构也随之出现。20世纪70年代至80年代，快速傅里叶变换（FFT）应用至红外光谱谱图的处理，傅里叶变换红外（FT-IR）光谱仪在油液监测中逐渐得到了应用，颗粒计数技术也应用到油液监测，二者的应用，弥补了发射光谱分析技术的不足。20世纪70年代初期，分析式铁谱仪研制成功，20世纪70年代末期直读式铁谱仪研制成功，铁谱技术迅速在油液监测中得到广泛的应用，并成为油液监测中故障诊断和进行决策的有效工具。此阶段油液监测的理化指标分析、原子发射光谱、红外光谱、铁谱分析和颗粒计数等5大技术手段逐步完善并得到了应用。20世纪90年代，X-荧光能谱分析技术在油液监测中特别是润滑油滤器的监测中逐步应用，相继有研究机构在此基础上实验了油液在线元素检测与分析。斯派超公司用电荷藕合器件图像传感器（ChargeCoupledDevice，CCD）代替光电倍增管装配至原子发射光谱仪，降低了仪器设备的体积与质量，实现了便携化。同时行业内开展了以降低分析成本为目的研究，以磨粒图像识别技术为代表的模式识别技术在油液监测中逐渐兴起。2000年以后，以LNF（LaserNetFines，磨损颗粒分析仪）、FilterCheck（滤网磨屑分析）、Microlab全自动油液智能监测系统和Fieldlab58便携式油液监测实验室为代表的多功能监测仪器逐步出现，表明了油液监测逐步向集成化方向发展；以便携式红外光谱仪、数字式黏度仪和铁量仪等为代表的现场监测仪器，以MetalScan在线磨粒监测传感器和在线铁谱仪等为代表的在线监测技术也得到了广泛应用。目前，现场监测和在线监测技术手段已涵盖了磨粒分析和油品性能分析两大方面，一个基本的现场便携式油液监测实验室可以实现。在离线油液监测实验室中，监测仪器已由以往的独立工作发展为以实验室网络为平台的系统工作方式，油液监测信息管理系统开发逐渐增多，如卡特皮勒公司开发的S.O.S（ScheduledOilSampling，定期油样测试）系统、GASTOPS公司针对F-16飞机开发的LubeAnalyst系统和斯派克超公司面向“大数据”管理的LubeTrak—数据管理系统。随着互联网的应用与发展，世界著名油液监测实验室加拿大的Wear-check、德国的Oil-Check等逐步建立了实验室互联网的协作体系。油液监测技术是与机械设备现代化及设备管理理念的现代化相应而生的一项技术，通过半个多世纪的应用与发展，油液监测基本形成了应用嵌入式传感器实施在线监测，应用便携式监测仪器实施现场监测和应用精密仪器实施实验室监测所组成的油液监测实施模式。
2油液监测技术在设备管理中的应用
美国西部铁路部门在20世纪40年代，率先应用直读式光谱仪和简单的理化性能分析等手段，开始对铁路机车进行油液监测，并成功分析出内燃机的失效原因。在内燃机车全面取代蒸汽机车后，油液监测重心由关心润滑油的质量及寿命转移至设备健康状况监测，其在铁路部门应用更加广泛，并取得了巨大的经济效益。到20世纪80年代，油液监测已在美国铁路机车CBM（ConditionBasedMaintenance，以状态为中心的维修）中占据了显著地位。20世纪50年代，美国海军开始应用油液监测进行飞机发动机的状态监测，并率先在美国建立了海军油液分析实验室，至90年代，仅美国海军就有12000多种航空部件、20000多种船用部件采用油液监测，目前已作为一种强制性手段应用于美国海军舰艇和飞机主要设备，以应对设备的意外故障。美国陆军在1959年将油液监测技术应用到了其飞机状态监测中，至1979年所有的装备均开展了油液监测，目前已建立了21个油液分析基地和4个跨越美国本土、欧洲等区域的油液分析实验室，每年处理超过130万各油样，节省大约1亿5千万美元的费用。1962年，美国空军在认识到磨损金属分析在喷气式发动机的维修和飞行安全中的重要性后，开始应用油液监测技术，并将油液监测技术由实验室转移至现场应用，大部分飞行中队能够自己实施油液光谱分析。目前，美军新式F35战斗机等均使用了在线磨损监测传感器对装备进行监测，融入至其预测与健康管理系统（PrognosticsandHealthManagement）。1975年9月，美军根据需求成立了三军联合油液监测机构（JointOilAnalysisProgramTechnicalSupportCenter，JOAP-TSC），对三军油液监测实行联合管理，其主要职责是负责三军油液分析技术支持，协调跨军种油液分析需求，对新油进行测试与评估，对监测用仪器设备进行校对，制定实施规范，修订主要设备的界限值。目前，JOAP-TSC向美国及其盟军200多个油液监测实验室提供技术支持，颁布了一系列油液监控技术规范，并且定期进行修订。在铁路部门和军队成功应用油液监测技术后，石化、航空、矿山、航运、机械、电力、钢铁等行业也逐步将油液监测作为行业装备的主要状态监测技术之一。以航运部门为例，LR（Lloyd'sRegister，劳氏船级社）、ABS（AmericanBureauofShipping，美国船级社）、DNV（DetNorskeVeritas，挪威船级社）和NK（Nipponkaijikyokai，日本船级社）等世界著名船级社，从上世纪末陆续了主动力装置的油液监测规程，CCS（ChinaClassificationSociety，中国船级社）分别了《螺旋桨轴状态监控系统指南》和《柴油机润滑油状态监控系统指南》等相关文件。部分设备制造商（OriginalEquipmentManufacturer，简称OEM）建立了自己的油液监测体系，用以指导设备制造和用户的使用维护，其中典型的代表就是卡特皮勒公司建立的S.O.S油液监测体系。它是全球目前最大集成油液分析体系，单从检测样品数量上看，其监测量大约为美国JOAP—TSC体系国内监测量的2倍。润滑剂生产商在生产过程中越来越多的应用油液监测技术，对质量进行评价、监控及其性能改进与升级，国内外知名的润滑剂生产厂家如壳牌公司、艾克森美孚公司、中国长城润滑油公司等，都建立了油液监测服务体系为用户提供服务。通过半个多世纪的应用和发展，油液监测在CBM和RCM（ReliabilityCenteredMainte－nance，以可靠性为中心的维修）中的作用越来越突出。从整体应用情况看，油液监测技术在设备管理中主要应用见表1。
3油液监测技术应用与发展趋势
随着工业4.0和《中国制造2025》的不断推进，设备管理理念将更加科学、更加精细。油液监测技术作为设备管理的主要技术手段之一，在2个方面会得到快速发展：一是用于监测的仪器设备和技术的发展与完善，二是该技术在现代工业中，特别是机械装备工业中的应用与作用不断深入和拓展。主要会体现在以下4个方面。（1）随着计算机、信息处理、人工智能、物联网、传感等现代科学技术的发展和相互融合，油液监测仪器设备将实现小型化、便携化、智能化以及高集成化，功能上也将更加完善，能够在各种环境构建更加完备的现场监测实验室。（2）现代智能制造对设备完好性的要求将会更高，设备的健康状态与风险、维护和安全的保障结合更加紧密，对于“骑”在10μm油膜上的工业体系，油液监测在现在企业设备的使用、管理、维护与维修中的作用将更加深入与拓展。油液监测将会由早期的磨损类故障监测与诊断，过渡到对装备摩擦学系统状态的全过程监测，实现基于油液监测的装备技术状态评估、预测、管理、控制与决策[5]。（3）互联网和全方位可视化技术的发展，足以支撑油液监测实现远程信息传输与分析处理，基于互联网、大数据技术的油液监测数据管理系统能够使设备管理和维护人员可随时随地访问数据信息，及时了解设备的运行状况，实现油液监测技术的集团化和一致化，最大限度提高油液监测技术的效能。（4）多源信息融合、知识挖掘等数据处理技术在油液监测中的应用将更加广泛，专家系统、知识推理和数据驱动等现代智能方法与现代油液监测技术、故障模式分析技术的融合将更加深入，设备管理和维护人员能够更为便捷地获取专家意见，实现设备的智能监测、诊断、评估与决策。
4结束语
油液监测技术已经有了近80年的发展与应用历史，得到国内外机械工程行业的广泛认可，产生了巨大的经济效益。随着各国新工业革命的逐步深入，如德国的工业4.0和《中国制造2025》等，油液监测技术体系将会与物联网、大数据和人工智能等新技术相融合，在设备管理、维修和油品使用中发挥更重要的监控作用。
参考文献
［1］谢友柏，张嗣伟.摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究［M］.北京：高等教育出版社，2009.
［2］杨俊杰.油液监测技术［M］.北京：石油工业出版社，2009.
［3］贺石中，冯伟.设备润滑诊断与管理［M］.北京：中国石化出版社，2017.
［4］刘东风，石新发.油液监测技术在舰船远航护航中的应用研究［R］.2013年全国设备润滑管理与油液监测技术高峰论坛，2013.
［5］石新发，刘东风，孙云岭.油液监测多源信息融合模型构建方法研究［J］.武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2018，42（2）：253-256.
作者:王凯 单位:海军驻郑州地区军事代表室