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鐵譜儀及其原理:鐵譜儀中的磁場

作者:   發布日期:2016-7-8   點擊數:1469

  鐵譜儀是運用鐵譜技術獲取磨損微粒的硬件手段,迄今己研究開發出多種類型,其中,運用比較廣泛的有以下四大類:1、分析式鐵譜儀;2、直讀式鐵譜儀;3、旋轉式鐵譜儀;4、在線式鐵譜儀。除此之外,采用相同原理但工作方式有所不同的還有磨粒定量儀、氣动式鐵譜儀、鐵量儀等,但不管如何變化方式,所有的鐵譜儀采用的都是磁性吸附磨損微粒的原理。

鐵譜儀中的磁場

1、 高梯度強磁場

  顯而易見,所有的鐵譜儀都把最大限度和最高效率地從被分析液體樣品中分離出磨損微粒作为第一追求目标,實验觀測表明,機械磨損微粒的粒度在10-1~102um这個數量級之間且在油樣中呈懸浮狀,因此,鐵譜儀的磁場要對小至亞微米級的磨粒産生足以使其從液體樣品中沉積下来的磁場作用力。

相當于一個分子的微粒在三維磁場空間中某點所受的磁場作用力公式

微粒在磁場中被磁化後,其磁偶極矩的方向與磁通密度的方向在一直線上

在鐵譜技術中所需沉積的是具有一定體積的顆粒,而不是隻具有一個磁偶極矩的分子微粒,因此,它被磁化後的部磁矩應是各微粒磁矩之和。

  2、 高梯度強磁場的形成

  産生于機械磨損的碎屑,其粒度在亞微米至數十微米之間,为了從潤滑油中分離出如此之小的磨粒,必須建立一個具有高梯度的強磁場工作區。以鐵系磨粒为例,雖然它具有鐵磁性因而最易獲得極大磁場作用力,但因其微粒極小而所需要的磁場梯度卻不太容易獲得。有理論計算表明,就是對存在于運动粘度为0.8*10-5m2/s的油樣中之1~2um的鐵磨粒,也需要具有高达0.8T/mm(T---特斯拉,磁通密度單位)这樣梯度的磁場,才能在長达60mm鐵譜片上的流动過程中将其吸附在鐵譜基片上。

  为了獲得这樣一個磁場空間,分析式和直讀式鐵譜儀磁鐵的設計如圖所示:

分析式鐵譜儀和直讀式鐵譜儀設計示意圖

  磁鋼采用具有很高的剩餘磁化強度MR和較大的矯頑力HC的硬磁材料。磁轭和磁極采用鐵磁性物質,在其磁化飽和後會産生高于磁鋼剩餘磁化強度的磁通密度。这樣可以提高整個磁回路的磁通量。極頭在形成狹縫的相對處做成楔狀。经理論計算和實验验证,其幾何尺寸設計如圖所示。

  由于磁力線在極頭處高度彙聚,狹縫中形成了磁通密度B極高的均強磁場。而磁鐵上表面以上的空間則充滿發散出来的磁場,B值突然減弱。这樣在狹縫上方距磁鐵上表面不太遠的區域内形成了磁場很強、梯度同時也很高的磁場,这個磁場空間就是鐵譜儀的工作區。如上圖示是沿垂直方向(Z方向)測試的磁場分布曲線,它不但是鐵譜儀設計的重要依據,也是在使用鐵譜儀時針對不同油樣、不同粒度分布的磨粒群調整操作參數的主要參考之一。

磁場分布曲線

  在分析式鐵譜儀和直讀式鐵譜儀中,磁場狹縫是直線形狀的,所做出的磨粒沉積帶在宏觀觀察上是線狀的,在旋轉式鐵譜儀和磨粒覺積器中,磁場狹縫是做成環形閉合狀的,沉積的磨粒帶則是環形的。但無論是直線形還是環形,無論油樣流动方向是與磁狹縫平行還是垂直,決定磨粒是否能夠沉積和覺積性狀孤主要因素是建立高剃度強磁場。

  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学习之目的,并不意味亞泰光電贊同其觀點或证實其内容真實性,本文内容僅供參考。本文首發亞泰光電官网,由翻翻配资編輯整理,亞泰光電,國内知名工业证券配资油品分析儀研發、生産廠家,致力于为客戶提供針對性、专业化、系統性的設備診斷和狀态監測産品解決方案,歡迎您的咨詢與洽談。0755-86656390)