近年、船舶用ディーゼルエンジンの管理理念はすでに総合管理の方向に発展しており、その中にはディーゼルエンジンの運行状況、状態検査、故障診断、傾向予報と政策決定補修などが含まれている。ディーゼルエンジンの修理も、初期の事後修理と計画修理から現代的な、設備状態検査に基づく予知性のある状況修理（あるいは予知修理、状態修理）に入った。設備状態検出は主に機能性モニタリング診断技術、振動ノイズモニタリング技術、油液検出分析技術を含む。油液検査分析技術はすでに費用対効果がかなり高いメンテナンス管理技術であることが証明されており、現在広く応用されている。

一、油液検査分析技術概要

油液検出分析技術とは、採取した設備の潤滑油または作動媒体サンプルを、光、電気、磁気学、物理、化学などの手段を利用して、その理化指標を分析し、油液が持ち運ぶ摩耗と汚染物粒子を検出し、それによって機械の潤滑と摩耗状態の情報を得て、設備の摩耗状態を定性的と定量的に記述し、誘発要素を探し出し、機械が運行する技術状態を評価し、その故障を予測し、故障部位、タイプと原因を確定する。

油液検出分析技術には、油品分析と摩耗粒子分析の2つの技術分野が含まれる。油品分析とは添加剤の損失と基礎油の減衰による油品の物理と化学性能指標の変化の程度を監視することによって機械設備の潤滑状態と識別設備の潤滑不良による故障を検出すること、摩耗粒子分析は油液中に持ち込まれた摩耗粒子の大きさ、形態、材質、数量などの形態の観測を通じて機械設備の摩耗状態の有効な監視と診断を実現する。

油液検出分析技術手段は主に：油液理化指標分析、油液汚染度測定、油液鉄スペクトル分析、油液スペクトル元素分析、赤外スペクトル分析である。対応する油液分析設備と機器は多いが、基本的には3種類に分けることもできる：1つは油液理化性能分析機器、例えば粘度計、水分計、高速油液理化性能分析器など、3つ目は分光器であり、発光分光器、原子吸収分光器、赤外分光器、紫外可視光分光光度計などがある。

1、油液理化指標の分析

油液理化指標の分析メカニズムは油液の物理、化学性能指標の変化にあり、油液の劣化変化の程度を反映し、油液性能の低下の程度を示し、一定の数値を超えたら、油液を交換すべきである、また、油液が他の油液に希釈され、水分や不純物汚染の程度も理化性能の変化によって検出することができる。その主な分析の理化指標は粘度、引火点、水分、機械不純物、凝集点と流動点、極圧耐摩耗性、破乳化性、抗乳化性、発泡性、低温性能、耐せん断安定性、防錆性能、蒸発損失、清浄分散性、銅板腐食などである。

2、油液汚染度検査

油液汚染度は周囲環境の影響及びディーゼルエンジンの動作中に発生した各種砥粒によって、潤滑油の汚染変質を招き、それによってディーゼルエンジン部品の摩擦副表面の摩耗を加速し、ディーゼルエンジン各部品の性能を低下させ、使用寿命を短縮する。統計によると、ディーゼルエンジンの故障の45%は潤滑油汚染によるものだ。大きな摩耗粒子の存在はディーゼルエンジンの正常な動作に深刻な影響を与え、ディーゼルエンジンの滑油システムの故障を招いた。

3、鉄スペクトル分析技術

油液鉄スペクトル分析技術は高勾配の強磁場を利用して油様中に含まれる機械的摩耗研磨屑（強磁性）をその粒度の大きさによって秩序よく分離し、研磨屑に対して形状、大きさ、成分、数量、粒度分布の面での定性と定量的な観測を行うことによって、ディーゼルエンジンの各部品の摩耗状況と傾向を判断し、ディーゼルエンジンの運転状態を検出し、故障を予測または診断する。

①切屑摩耗

このような摩耗は、一方の表面が他方の表面に入り込むことによって生じる。これによる砥粒効果は旋盤機加工による切削と似ているが、顕微な数段にすぎない。このような効果を発生する方法は、1つは硬い部品が取り付け不良やひび割れのため、硬いエッジが柔らかい表面に入り込む可能性があり、この時に発生する砥粒は通常粗大で、その平均幅は2-5μm、長さは25-100μmである、もう一つは油液システム中の硬い研磨剤粒子であり、石英砂のような汚染粒子であれ、システム内の部品研磨屑であれ、いずれも柔らかい表面（双体研磨剤摩耗）に埋め込まれる可能性があり、研磨剤粒子は柔らかい表面から相対的な摩耗表面に差し込まれ、穿孔挿入される可能性があり、このような摩耗粒子の粒度はシステム中の研磨剤の粒度に比例し、また極細な線形研磨粒子を生成する可能性があり、その厚さは0.25μmしかなく、一般的な研磨粒子の幅は1μm未満である。

②転動疲労摩耗

このような摩耗は一般的に転がり軸受に発生し、疲労はがれ砥粒、球状砥粒、層状砥粒の3種類の砥粒がある。疲労崩壊砥粒は電気腐食や麻点で形成され、このような砥粒の大粒度は100μmに達することができ、初期異常状態は10μmより大きい砥粒の数が絶えず増加していることから推測することができ、疲労砥粒は平板状で、その長軸寸法と厚さの比は約10：1で、一般的に滑らかな表面とランダムに曲がった輪郭を持っている、球状砥粒は軸受疲労亀裂内部に発生し、転がり軸受の疲労脱落は直径1 ~ 5μmの鋼球粒が大量に発生したことに基づいて予断され、転がり疲労はほとんど3μm球粒より発生せず、溶接、研削、キャビテーションなどによって発生した球粒は往々にして10μmより大きい、

③転動・摺動複合摩耗

このような摩耗は歯車系によく発生し、歯車摩耗タイプはピッチラインでの疲労、接着、擦傷である。歯車のピッチラインから発生する砥粒は、転がり軸受の疲労砥粒と多くの共通点があり、通常は滑らかな表面と不規則な外形を持っています。砥粒は、歯車表面に引張応力の結果が存在するため、長軸と厚さの比が4：1〜10：1である可能性がある。歯車は高速または高荷重面によって接着され、接着状態では、大砥粒と小砥粒の比は非常に小さく、すべての砥粒は毛引きされた表面と不規則な輪郭を持つ傾向があり、小砥粒もそれらの特徴に基づいて正常砥粒と区別することができる。いくつかの大きな砥粒は表面の滑り跡を持って摺動接触であることを示しており、結合の熱効果のため、通常は大量の酸化物が存在し、いくつかの砥粒は局所的な酸化の兆候が現れ、すなわち茶色または青色の焼き戻し色がある。

④深刻な摺動摩耗

主に負荷と速度の原因により、摩耗表面が高すぎると深刻な滑り摩耗が発生し、その際に切断層が不安定になり、大きな砥粒がはがれ、摩耗速度が加速する。このような摩耗大砥粒と小砥粒の間の数量比は、表面が超過される程度に依存し、応力値が高いほど、この比も高くなる。

（2）摩耗分析についての説明書。（2）摩耗分析についての説明書。（2）摩耗分析。）））。（2）摩耗分析。（2）摩耗分析。）（2）摩耗分析。）（3）摩耗分析。）（3）摩耗分析。）（3）摩耗

①鉄スペクトル砥粒分類とその特徴

砥粒形成機構により、異なる摩耗形態が異なる種類の砥粒を生成することが明らかになり、これらの種類の砥粒はそれぞれ明らかな特徴を持っている。砥粒は、その成分に応じて赤色金属酸化物、黒色金属酸化物、非鉄金属、黒色金属、非金属などに分けることができる。摩耗機構と形状によって正常摺動砥粒、球状砥粒、層状砥粒、疲労ピール、硬質表面切削砥粒、砥粒切削砥粒、深刻摺動砥粒などに分けられる。非鉄金属砥粒は主に白色非鉄金属、銅合金、鉛錫合金砥粒などを含む。白色非鉄金属砥粒は明らかな非鉄磁性堆積特徴を有し、堆積方向がランダムで、長軸方向と磁力線方向が一定ではなく、強磁性砥粒堆積鎖の間に堆積する可能性があり、強磁性砥粒の分布規則に従わないことを示し、白色非鉄金属砥粒は主にAl、Ag、Cr、Cd、Mg、Mo、Ti、Znなどの元素含有部品表面に由来する、鉛錫合金砥粒は低倍顕微鏡下で暗黒黒色を呈し、高倍顕微鏡下で青色または橙色を呈し、一般に溶融状態で形成され、明確な輪郭縁がなく、鉛錫合金砥粒は一般的に軸受表面の鉛錫めっき層に由来する。金属酸化物砥粒には、赤色酸化鉄、黒色酸化鉄、暗金属酸化物砥粒が含まれる。赤色酸化鉄砥粒は潤滑条件が悪い時に平坦な滑り摩耗砥粒を発生し、反射白色光の下で灰色を呈し、透過白色光の下で光のない赤褐色を呈し、比較的に高い反射効果があるが、光沢は比較的に悪く、他の一部は錆食粒子であり、反射白色光の下でオレンジ色を呈し、反射偏光の下で飽和オレンジ色を呈し、常磁性を有し、鉄スペクトルシート全体に沿って堆積する;黒色酸化物砥粒は深刻な潤滑不良により、表面がざらざらして平らではなく、極めて細かい青色とオレンジ色の斑点があり、振動光の下で黒色を呈し、有効な吸光体であり、磁性堆積特徴がある、暗金属酸化物砥粒は深刻な油不足、高温、高熱酸化によるもので、暗い灰色を呈し、加熱時の色に変化はない。

②鉄スペクトル砥粒識別

鉄スペクトル砥粒識別の目的は主要な摩耗形式を識別し、ディーゼルエンジンの運転状態を判断し、故障部位を確定し、修理方式を選択することである。摩耗形態は主に砥粒画像中の砥粒の幾何学的特徴、色、テクスチャを抽出することによって識別される、ディーゼルエンジンの運転状態は主に砥粒画像の統計特性、砥粒分布、摩耗形式などによって識別される、鉄スペクトル砥粒識別の主なステップは：鉄スペクトル片を製造し、砥粒を獲得する、顕微鉄スペクトル砥粒画像の取得、保存と伝送、鉄スペクトル画像のデジタル化、鉄スペクトル画像の前処理、鉄スペクトル画像の圧縮と記憶、鉄スペクトル画像を2次元変換する、鉄スペクトル画像の背景除去、砥粒物体の分割、砥粒エッジの抽出など、砥粒特徴抽出、ニューラルネットワークまたは人工知能を用いて画像中の砥粒特徴を総和比較し、事前に蓄積された特徴データベース中のタイプと比較して、摩耗タイプを総合的に判断する。

スペクトル元素分析技術は原子吸収分光器（AAS）、原子発光分光器（AES）と誘導結合イオン化発光分光器（ICPES）などを用いて油液をスペクトル分析し、油液中の金属砥粒、添加剤、汚染物化学元素の成分、含有量と異なる時期の油液中の金属含有量の増加速度を分析することによって、ディーゼルエンジンの各摩擦副の摩耗状況を理解する。分光分析方法は、小粒子に対して比較的に有効で、それは砥粒のサイズ範囲を0.110 umの間で分析することができて、油液中の各種元素の成分をよく分析することができて、ディーゼルエンジン部品の摩耗傾向の監視効果に対して良いです；ディーゼルエンジン部品中の各摩擦副の材質組成及び環境中に存在する可能性のある汚染源に基づいて、潤滑油中の各元素の源及び可能な発生原因を確定することができ、表1を参照。

表1潤滑油中の重要元素の源及び発生原因

要素名	要素ソース
鉄（鉄）	ベアリング、バルブ、ロッカーアーム、ピストンリング、ベアリングカップ、ギア、セーフティカップ、シャフト、ロックリング、ロックナット、ピン、スクリュー
アルミニウム（人工知能）	スペーサ、スペーサ、ワッシャ、ピストン、付属箱体、軸受ホルダ、遊星歯車、カム軸箱、軸受表面コーティング
銅（銅）	ベアリング、ブッシュ、オイルクーラー、ギア、バルブ、ガスケット、銅クーラーの漏洩
クロム（クロム）	表面クロムめっき、シールリング、軸受保持器、スチールジャケットめっき層、塩腐食による冷却器の漏洩
亜鉛（亜鉛）	黄銅部品、クロロプレンゴムシール、油脂、冷却システム漏洩、油液添加剤
マグネシウム（マグネシウム）	航空機のエンジンケース材料、部品棚、油中の海水、添加剤
銀（銀）	銀めっき軸受ホルダ、プランジャポンプ、歯車、主軸とディーゼルエンジンのピストンピンの表面めっき、銀で作られた部品
鉛（鉛）	軸受合金材料、半田、シール、塗料、油脂
チタン（チタン）	エンジン支持セグメントの摩耗、圧縮機ディスク、ガスタービン翼
すず（すず）	軸受合金材料、ブッシュ材料、ピストンピン、ピストンリング、オイルシール、半田
ニッケル（あなた）	軸受合金材料、ガスタービンブレード、バルブ材料
ナトリウム（ナトリウム）
シリコン（シリコン）	空気導入粉塵、シール、添加剤
ホウ素（B）	空気導入粉塵、シール、水、冷却システムの漏洩
バリウム（Ba）	添加剤、油脂、水漏れ
モリブデン（Mo）	ピストンリング、電動モータ、添加剤
カルシウム（カルシウム）	添加剤、油脂、油の中に海水が入る
リン（P）	添加剤、硝酸エステル滑油、冷却システム漏洩
アンチモン）	ベアリング合金、グリース
マンガン（マンガン）	バルブ、ノズル、排気、吸気システム

5、赤外スペクトル分析

油液赤外分光分析技術は主に油液の老化程度と汚染状況に対して定性と定量分析を行うために用いられる。

広義には、さまざまな電磁放射にスペクトルがある。原子の核外電子準位遷移から形成されるスペクトルは、原子スペクトルに属し、分子の振動回転準位遷移から形成されるスペクトルは、分子スペクトルである。その波長は通常赤外領域に現れるため、赤外スペクトルと呼ばれる。油液赤外分光分析技術は潤滑油を用いた赤外分光分析を通じて、まさにこの原理を利用して油液中の各種分子あるいは分子遺伝子の性質と状態の評定を実現し、油液内の異なる分子構造物質の変化内因に対して分析測定を実現し、その常用の特徴パラメーターは：酸化度、硝化度、硫酸塩、酸化防止剤損失、耐磨耗剤損失、総酸値、総アルカリ値、燃料希釈、水汚染と積炭汚染などである。

二、油液検査分析技術の応用例

油液検出分析技術は船舶用ディーゼルエンジンの故障診断に広く応用されている。グリースナンバーはCD 40です。

従来の油液定期モニタリングの過程で、この船の主機の潤滑油の性能は比較的安定しており、各元素の含有量はすべて規定の範囲内にある。しかし、一度検査された潤滑油油のサンプルはスペクトル分析により、潤滑油中の鉄（42.7 PPm）、銅（26.23 PPm）が高く、ナトリウム（227.87 PPm）、マグネシウム（216.92 PPm）元素の含有量が基準を超えていることが分かった。鉄、銅元素はホスト摩擦副から来る可能性があり、ナトリウム、マグネシウム元素は海水または添加剤から来る可能性があり、この油種のいくつかの元素が基準を超えている原因はホストが海水に入っているか、添加剤が入っているためである可能性が初歩的に確定した。

この油様中の鉄（42.7 PPm）、銅（26.23 PPm）が高すぎ、ナトリウム（227.87 PPm）、マグネシウム（216.92 PPm）元素含有量が基準を超えている原因をさらに明らかにするために、この油様と同ロットであるが循環していない新油様を採集し、スペクトルデータの比較分析を行った。分析装置は超分光M型油料分析分光計であり、分析データによると、新油中のナトリウム（6.55 PPm）、マグネシウム（7.82 PPm）の含有量はすべて規定の範囲内であり、添加剤による当該船主機潤滑油中のナトリウム（227.87 PPm）、マグネシウム（216.92 PPm）の含有量の基準超過を排除することができる。では、この潤滑油の中で鉄（42.7 PPm）、銅（26.23 PPm）が高く、ナトリウム（227.87 PPm）、マグネシウム（216.92 PPm）元素の含有量が基準を超えた可能性があるのは潤滑油の中に海水が入ることである。

さらに原因を明らかにするために、この油サンプルに対して鉄スペクトル分析を行い、分析機器はYTF-6分析式鉄スペクトル計、OLYMPUS DP 20顕微鏡デジタルカメラ、OLYMPUS BX 40鉄スペクトル顕微鏡を含み、スペクトル図は図1を参照。

図には4つの小さな図が含まれています。この4つの小さな図は、鉄スペクトル顕微鏡がスペクトルを500倍に拡大して撮影したものです。図1はスペクトルシートの鉄系正常砥粒鎖に大量のオレンジ色三酸化二鉄団状粒子が付着していることを示しており、その原因は潤滑油中に水が入るためである、【図3】転動疲労ボールミル粒子である。図4は鉄系の深刻な摺動摩耗砥粒である。

ある船の12 E 390 VA型ホスト潤滑油鉄スペクトル図

鉄スペクトル分析により、潤滑油に水が入って安定した油膜を形成することが困難になり、潤滑不良が発生したことが明らかになった。この船の主機摩擦副はすでに粘着、腐食、疲労摩耗が発生しており、故障の危険性を適時に解消しなければ、主機の予期できない壊滅的な損傷を招く可能性がある。

分析結果を検証するために、この使用中の潤滑油サンプルに対して水分分析を行い、分析機器はYPW-32精密水分測定器で、分析結果は油様水分含有量0.3796%で、基準を超えた。それでは、この潤滑油の中で鉄（42.7 PPm）、銅（26.23 PPm）が高く、ナトリウム（227.87 PPm）、マグネシウム（216.92 PPm）の含有量が基準を超えた原因は潤滑油の中に海水が入ったことであることを確定することができる。

この油サンプル中の鉄（42.7 PPm）、銅（26.23 PPm）、ナトリウム（227.87 PPm）が高すぎ、マグネシウム（216.92 PPm）の含有量が基準を超えた原因を確定し、海水冷却システムを探し、その後、この船の主機海水冷却システムの漏洩部位を適時に修理し、主機滑油タンクを洗浄し、主機潤滑油を交換した。同時に、本機の摩擦副を検査・修復し、破損部位の故障と摩耗の危険性を迅速に解消した。

このディーゼルエンジン潤滑油モニタリングの例では、油液スペクトル元素分析、鉄スペクトル図研究と精密水分分析を通じて、ディーゼルエンジンの潜在的な故障をタイムリーに予報し、故障部位を修復し、ホストコンピュータの壊滅的な損傷を回避することに成功し、設備の停止点検時間を減少し、修理費用を節約した。