在分析式鐵譜儀原理基礎上，用戶和生產制造商針對不同應用對象，為適應不同的應用場合研制和開發了各種各樣的基于磁性分離的鐵譜儀或其他儀器，從形式上，為了提高速度并方便使用生產了由兩個分析式鐵譜儀組合的雙聯鐵譜儀和由一個分析式一個直讀式組合的復式鐵譜儀，從應用上，為了適應高污染環境下的分析工作和簡化油樣處理過程，生產了旋轉式鐵譜儀。為了進行磨料磨損的研究，研制了氣動式鐵譜儀，從方式上為了實現工作現場的連續測試從而更及時地得到機械狀態的判斷生產了在線式鐵譜儀，為了實現快速的簡易診斷，生產了磨粒定量儀、鐵量儀、磨粒分析儀器等。隨著油液監測技術不斷的發展，還會有新的鐵譜儀或其他同樣原理的儀器出現，在此不可能一一介紹。本文僅僅介紹具有代表性的兩種。
一、旋轉式鐵譜儀
旋轉式鐵譜儀的設計思想是英國斯旺西大學的D.G.Jones和韓國機械工程研究院的O.K.Kwon在斯旺西摩擦學中心進行鐵譜技術的應用研究中為改進分析式鐵譜儀的不足而于1982年提出的，當時取名為旋轉式磨粒沉積器。
如圖為該中心和英國Analex公司共同生產的旋轉式鐵譜儀的外形，我國高等院校和研究單位的科技工作者也于20世紀80年代中期研制成功國產的旋轉式鐵譜儀。
旋轉式鐵譜儀的核心部分是一塊高梯度強磁鐵，與分析式和直讀式鐵譜儀不同的是，它形成的是兩個環形的狹縫磁場，利用一個環形的橡膠吸盤將一方形的鐵譜片緊緊地吸附在圓柱形的磁鐵上平面上，在電機的驅動下，方形鐵譜片與圓柱形磁鐵一起以較慢的速度旋轉，此時，將被分析油樣沿軸心滴落在方形鐵譜片和圓柱形磁鐵的中心位置上，在離心力的作用下，油樣以螺旋式的油流形式被“甩”出方形鐵譜片，而其中的磨粒在經過兩個環形的磁隙和磁鐵邊界時，被磁場吸附下來而形成三個由磨粒組成的圓環，在全部油樣滴完之后，同樣用滴落固定劑的方法清洗鐵譜片上的殘油和固定磨粒，經自然揮發后，制成鐵譜片，如圖示
出于與分析式鐵譜儀相同的沉積機理，油樣首先掠過的第一個磁隙內環上沉積的是大于20um的磨粒，第二個磁隙中環上沉積的是1-50um的磨粒;而圓柱磁鐵的邊界外環上沉積的是1-10um的磨粒。
同時將磨粒按自身大小有序分離，然而與分析式鐵譜儀相比，旋轉式鐵譜儀有以下優點：
1、 分析式鐵譜儀中磨粒是按其粒度分布不同的“點”上，而旋轉式鐵譜儀是將不同粒度的磨粒分布在3個環上，這種展開更有利于磨粒的分隔，使磨粒邊界更為清晰可辨，易于觀察和進行圖像處理。
2、 油樣在鐵譜片上的流動借助了離心力，而不是如分析式鐵譜儀中僅依靠自身的重力，因此操作者不但可以省略在鐵譜技術中常用的稀釋油樣粘度以加速磨粒沉積的做法，而且還可通過調整磁鐵組的轉速來適應不同粘度的油樣，大大簡化了抽取鐵譜片的步驟。
3、 對于無法避免外界嚴重污染的油樣，旋轉式鐵譜儀可以甩除那些往往是磁化率很低的無機或有機污染物，而留下所關心的、真正反映摩擦副磨損狀態的磨粒，起到“去偽存真”的作用。
雖然旋轉式鐵譜儀有以上優點，然而它不能完全替代分析式鐵譜儀，首先，依靠離心力驅使油樣在二維的鐵譜片平面上流動，往往各向流速不均勻而且很難形成層流，這樣就影響了磨粒沉積的重復性，這種影響在制取磨粒濃度較低的油樣之鐵譜片時更為明顯。其次，離心力的作用在去除己知污染物的同時，也十分有可能去除了那些同樣是磁化率較低的磨損產物和有價值的磨粒。因此，分析式鐵譜儀和旋轉式鐵譜儀同是有效的鐵譜儀，并非是后者青出于藍而可代之于藍，要根據不同的使用場合選擇恰當的鐵譜儀以發揮它們的最佳效用。
二、在線式鐵譜儀
無論是分析式鐵譜儀、直讀式鐵譜儀還是旋轉式鐵譜儀，其工作方式都是離線式的，即心須要由分析人員從被檢測的機器中取出油樣送往裝備鐵譜儀的實驗室進行分析后才能得出分析結果，整個分析程序中離不開油樣的提取和傳遞，這種離線的工作方式有可能出現兩方面的弊端：一方面，由于油樣的提取與結果的得出之間有一段時間差，而這段時間差可能會長至數日之久，這樣就有可能在機器操作人員收到分析報告時被檢測的機器己發生故障，另一方面，油樣的提取有一套嚴格的方法和程序，往往由于取樣的不規范而造成最終分析結果的不準確，以上兩種離線工作方式的弊端所帶來的遲判、誤判在生產實踐中偶有發生。
因此，國內外生產廠家和科研機構研制和開發了在生產現場即能得到鐵譜檢測結果的在線工作方式鐵譜儀----在線式鐵譜儀。
在線式鐵譜儀的傳感器一般以旁路形式裝入機器潤滑油系統，主機安放在機器操作人員可以直接觀察的操作臺或其他恰當的位置上，如下圖示，傳感器內在油路旁裝有高梯度強磁場的電磁鐵和表面電容傳感器，當開始測量時，電磁鐵通電產生磁場，潤滑油中的磨粒在磁場作用下，按照分析式鐵譜儀的沉積規律由大到小依序沉積在一個密封的平面上，同時，在兩個相應大磨粒沉積區和小磨粒沉積區的位置上安裝離兩個平面電容器，磨粒沉積量的多少改變了平面電容器極間電介質的介電常數，平面電容器的電容值隨之發生變化，電容值的變化引起己預置的整個檢測電路的變化。
為了實現不間斷地自動顯示潤滑油中磨粒濃度的狀態，在線式鐵譜儀主機中的單片機指揮控制單元按照一定程序和規范工作，其動作主要是以下兩個方面：
1、 單片機發出開始測量指令，電磁鐵通電產生磁場，在測量程序按一定要求完成之時，單片機便自動發出指令，切斷電磁鐵電流，磁場消失后進入沖洗程序，由潤滑油自身沖去沉積在表面電容器位置上的磨粒并自動檢測是否達到沖凈要求，以便進行下一個測量循環。
2、 表面電容器的電容值只是在磨粒沉積量處于一定范圍之內才與其成線性關系，故而為了使讀數具有可比性，傳感器開始讀出數據或稱采集數據的條件不是以時間為準，而是以達到一個恒定讀數值為準。
正由于在線式鐵譜儀具有其他任何離線式鐵譜儀所不具備的實時監控優勢，故而特別受到那些裝備大型機組的流程工業系統的關注，因為這些設備必須保證長時間可靠地不停機運行，由于技術上的原因，在線式鐵譜儀開發較為緩慢，僅曾在液壓系統上取得應用結果，我國的科技工作者在20世紀90年代開發研制了具有特色的在線式鐵譜儀，它除了在傳感器上加以改進之外還形成了多探頭、多測點，計算機統一采集、處理、存儲、顯示和打印輸出的在線式鐵譜儀系統。在煉油廠渦輪機變速箱、電廠柴油機以及艦船柴油機的成功應用表明，在線式鐵譜儀不但有著很好的開發和應用前景，而且在技術上能夠取得突破，20世紀90年代末，國內外又有許多基于與鐵譜儀相似原理的和種類型在線式潤滑油系統監測儀問世，并進入市場，其應用效果有待加以總結。
本文摘自楊其明著《磨粒分析--磨粒圖譜與鐵譜技術》一書部分章節，版權歸原作者所有，出于傳遞更多信息和學習之目的，并不意味亞泰光電贊同其觀點或證實其內容真實性，本文內容僅供參考。本文首發亞泰光電官網，由深圳市亞泰光電技術有限公司編輯整理，亞泰光電，國內知名工業內窺鏡和油品分析儀研發、生產廠家，致力于為客戶提供針對性、專業化、系統性的設備診斷和狀態監測產品解決方案，歡迎您的咨詢與洽談。0755-86656390)
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